2018-05-04 熵------读书笔记

【拼音：shāng】熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出。化学及热力学中所指的熵，是一种测量在动力学方面不能做功的能量总数。熵亦被用于计算一个系统中的失序现象。熵是一个描述系统状态的函数，但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较。

1871年，英国物理学家麦克斯韦设想了这样一个实验：有一个箱子被一块板一分为二，板上有一个活门，由一个从海加尔山抓来做苦力的小精灵把守。

    小精灵能测量气体分子的速度，对于右边来的分子，如果速度快，他就打开门让其通过，速度慢就关上门不让通过。

    对于左边来的分子，则速度慢的就让通过，速度快的就不让通过。

    一段时间以后，箱子左边的分子速度就会很快，右边则会很慢。

    这意味着箱子的无序度降低了，熵减少了。

    机智的麦克斯韦还假定，活门既无质量也无摩擦，那么在这一过程中小精灵并没有做功，这不就违反了热力学第二定律吗？

    直到60年后，这个问题才被圆满解决。

    匈牙利物理学家西拉德提出，做功的是小精灵的“智能”。

    他认为，获取信息的观测过程{小精灵判断分子的速度快慢}需要能量，必然会引起熵的增加，其数量不少于因分子变得有序而减少的熵。

    这样，由箱子、分子和小精灵组成的整个系统，就仍然遵守热力学第二定律。

    现在回头来看，获取信息需要额外做功是顺理成章的，然而在19世纪末，睿智如麦克斯韦也没有看出小精灵的“观测能力”，对箱子--分子--小妖系统的影响。

    直到20世纪，物理学家们才意识到，“观察者”在量子力学中扮演的重要角色后，信息与物理的关系才被理解。

    那么有人又会问了：既然自然界的所有过程最终都趋于无序，那么为何会有生命这种高度有序的存在呢？

    在这个哲学问题的思考上，薛定谔在上世纪四十年代写的《生命是什么》一书中提出，生命从环境中抽取“有序”来维持自身的“有序”。

    吃喝是摄取“有序”的过程，食物的有序度经过消化被降低，最终以拉撒的方式将“无序”排放回环境。

    另外，生物会通过散发热量，把生理过程中产生的剩余熵排放到环境中。温血动物较高的体温，有利于更高效地排除熵，因而能产生更强烈的生命过程}

    就总体而言，排放的熵要大于摄取的负熵，所以满足熵增原理。

     总结：熵越大，社会越失序，熵越小，越有规律。