熵理論有兩個版本:熱力學熵與玻耳茲曼熵;
無論微觀的玻耳茲曼熵還是宏觀的克勞修斯熵,它們都正比于宏觀狀態(tài)概率的對數(shù),自然界過程的自發(fā)傾向是從概率小的宏觀狀態(tài)向概率大的宏觀狀態(tài)過渡.那么,這一切又有什么直觀的意義呢?我們說:熵高,或者說宏觀態(tài)的概率大,意味著“混亂”和“分散”;熵低,或者說宏觀態(tài)的概率小,意味著“整齊”和“集中”.用物理學的語言,前者叫做無序(disorder),后者叫做有序(order).例如,固體熔化為液體是熵增加的過程,固體的結晶態(tài)要比液態(tài)整齊有序;液體蒸發(fā)為氣體是熵增加得更多的過程,氣態(tài)比液態(tài)混亂和分散得多.又如,把一碗沙子攙到一碗米里,和兩種氣體相互擴散是一樣的,熵增加了,這意味著事情被搞得一塌糊涂,亂糟糟的不可收拾.再者,兩種氣體化合為一種氣體,熵因摩爾數(shù)減少了而減少,這意味著集中;反過來,一種氣體分解為兩種氣體,熵因摩爾數(shù)增加了而增加,這意味著分散.自由膨脹從集中到分散,功變熱從有序到無序,都是熵增加的過程.熱量從高溫傳到低溫熵增加意味著什么?能量的分散和退降!卡諾定理和熱力學第二定律告訴我們,存在著溫度差(這意味著能量適當?shù)丶校┎趴赡艿玫接杏霉?溫度均衡了,能量的數(shù)量雖然沒變,但單一熱源不能作出有用的功來.這就是所謂“能量退降(即能量退化貶值,degradation of energy)”的含義.
狀態(tài)有序還是無序,有時并非一眼能夠看出.許多字符排列成一長串,看不出什么規(guī)律,你認為它是無序的,沒有信息量,熵值很高.但這字符串也許是用你不懂的語言所寫的一句話呢!果真如此,則它是有序的,傳達了一定的信息,熵值較低.DNA就是這類字符串,我們不能因為尚未讀懂它而認為它是無序的,其實它是生命過程的中樞,高度有序,內(nèi)含大量的信息,熵值非常低!
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