熵 是什麼? 怎樣以簡單易懂的方式向其他人解釋?

時間 2021-05-06 11:10:07

1樓:Domen

物理熱力學定律顯示,能量會不斷從有序狀態流向混亂狀態。整個宇宙的秩序正是因為這種能量的運作模式,處於不斷地「分崩瓦解」中。這種分解狀態不受人為控制,也許在數十億年後,整個世界都會歸為無形態、無秩序不能被探測感知的死寂狀態,可將其比作熵之黑。

熵的作用力將萬物的能量從高削減到低,提供舒適的引流渠道幫助一切客觀實體按照宇宙規則進行自我崩解。當下,生理進化已不能在單體上有明顯的改造力,但個人心靈進化的力量還能不斷與熵的能量抗衡。這種進化的力量可以來自意識自主迸發的自律之光,也會來自意識之外暫未被充分了解或是完全無法用自然科學解釋的恩典的能量。

如果今日你內心還有著熊熊熱情,在為目標忍受著磨難接受著考驗,就應當為自己挑戰自然規律抗衡熵的勇敢鼓鼓掌。

2樓:

請參考下面的回答

概率空間與纖維叢空間是否具有某種等價關係?

概率測度和一般的測度一樣,都是共變的結構,可以推前的push forword。概率和測度是和函式對偶的物件,函式是反變的物件,和微分形式一樣,是可以拉回的pull back。微分形式是函式的推廣,微分形式可以積分,但是微分形式和測度是不一樣的物件,它們有不同的範疇性。

隨機變數在概率空間上的積分稱為它的數學期望。不同的隨機變數之間的乘積的積分稱為隨機變數的關聯函式。概率論就是對隨機變數之間相互關係的研究。

在概率空間上的所有隨機變數中,有一些基本的隨機變數,就像座標系一樣,其他的隨機變數是基本隨機變數的函式。

但是,樣本空間通常是乙個假設的物件,我們不能直接研究它。我們想要研究樣本空間上的概率測度,乙個方法就是把概率測度,通過隨機變數,推前到隨機變數的值域空間(通常為實數或複數)上,這是可行的,因為概率測度是共變的物件。隨機變數把概率測度推前到值域空間上之後變成了隨機變數的分布。

當然,隨機變數有很多種,每乙個隨機變數都有自己的隨機分布,它們都是隨機變數對於樣本空間的概率測度的推前。

固定每乙個隨機變數,它是乙個從樣本空間到值域空間的對映,我們當然可以把它看做乙個纖維化過程,這是一種非常廣義的纖維化。一般的纖維化是拓撲學的概念,它的一般定義是具有同倫提公升性質的連續對映,在微分拓撲領域,甚至要求更強的條件,即區域性平凡化。把集合之間的對映稱為纖維化就太一般了,但是也沒有什麼害處,換一種觀點總是好的。

另外,概率論和纖維化的聯絡,出現在粗粒化過程中。 比如從統計力學到熱力學過程中,統計力學的所有微觀狀態空間就相當於樣本空間,而熱力學相空間就是樣本空間的纖維化,熱力學相空間的每乙個點就是乙個巨集觀的熱力學狀態,它的座標函式就是熱力學量。每乙個巨集觀的熱力學狀態,對應於很多甚至無窮多個微觀狀態,這些微觀狀態就是樣本空間中的纖維(每乙個纖維的大小的就是這個纖維所對應的巨集觀熱力學狀態的熵)。

樣本空間上的隨機變數的纖維積分(在每個纖維上的數學期望)就是乙個熱力學函式,也就是熱力學相空間上的函式。

更一般的重整化理論也是如此,纖維化積分也是一種解耦的機制。

3樓:

宇宙以氫為主的元素開始,聚變產生能量,最終變成鐵元素為主,能量幾乎全部釋放。是為鐵寂或熱寂。這個過程就是熵增,宇宙以輕元素為主時,能量是不均勻的,能量都蘊藏在輕的元素中,到了熱寂時,能量分布就是均勻的,沒有了能量差,就沒有了能量轉移,就沒有了動力,宇宙包括文明就死了。

比如人類發電都是用溫差發電的,溫差可以產生風和水流,電勢差可以產生電能,生物能等。所以能量分布不均勻是宇宙萬物使用能量的根本,但能量從不均勻到均勻這個過程是不可逆轉的,也許區域性可以逆轉(熵減)但總體還是熵增。

幾個例子:

太陽聚變產生能量是熵增

光合作用固碳是熵減,

水蒸發是熵減,降水是熵增

人工聚變能和裂變能是加速了熵增

4樓:

「人文知識分子不懂熵增定律,就好象科學家未讀過莎士比亞一樣令人遺憾。」

19世紀,為解答蒸汽機效率問題,法國工程師卡諾提出了卡諾定律。熱力學就此誕生。德國科學家克勞修斯,提出了熱力學第二定律,他對定律熱力學方面的表述為:

不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他影響。

後來熵( Entropy )的概念被引入,其物理意義為體系混亂程度的度量。熱力學第二定律又稱熵增定律,被推廣到更多的領域。熵增定律的真正內涵,則不僅僅是熱量傳導的方向性,而是乙個頗具哲學意味的結論:

事物會自發地向混亂、無序的方向發展

熵增定律被稱為「時間之矢」,因為它說明了:一切事物都是從有序走向無序。

當熵增定律推廣到整個宇宙:若干億年後,太陽會從有序的恆星,變為無序的氣體和粉塵。也包括所有天體的命運,所有天體最終都將走向消亡。

最後推薦部BBC紀錄片,它就像人類寫給宇宙的一首詩

其中乙個主題,便是「時間箭頭」,即自然變化的不可逆。

摔碎的鏡子不會重圓,推倒的沙丘不能恢復原貌;

冰川會融化瓦解落入海中,但無法逆向發生自然重現;

恆星不可能永遠閃耀,它們終有一天都會消亡。

這就是熵增定律——任何事物都將從有序走向無序

5樓:什麼的積分

我覺得熵就是粒子的分布狀態,微觀粒子的隨機運動導致系統趨向於均勻分布的狀態。從非均勻狀態向均勻狀態轉變是乙個熵增過程,反之是熵減過程。而巨集觀表現出來的混亂度增加,能量的不可逆傳遞本質上就是如此

6樓:睎xii

「熵就是熵,哪來那麼多物理意義?所謂的物理意義不過是教書的挖空心思想出來的罷了。」

把題目中的「熵」換成「數字」就會變成這樣的問題:「『數字』是什麼?怎樣以簡單易懂的方式向他人解釋?」

學習初期為了短暫地接收知識可以原諒。但是學習理科依賴「物理意義」和所謂的「通俗易懂」是一種很庸俗的想法,如果抱著這種想法學習,那真的不應該來清華。這是來自某Z姓老師的諄諄教誨。

7樓:TwoJoy

熵是度量乙個事件資訊含量的函式,例如如何判斷地下工作者提供的情報的價值?資訊含量越高的,越令我方沒料到敵方會這麼做的情報,熵值高;如果提供的情報在我方看來毫無價值,早就料到會發生,熵值趨於零。

8樓:

@董玉龍 已經解釋得很好了但不算簡單易懂

更直觀的說

熵應該是描述確定性的量

乙個給定的孤立系統中

熵值越大的狀態出現的概率越高

比如說熵值10的狀態出現的概率是10^10熵值0的狀態出現的概率是10^0=1

(定性說明實際上概率比值更大)

那麼熵值0很顯然不是應該經常出現的狀態

系統會向應該更常出現的熵值10狀態轉變

而轉變過程需要多少時間就是動力學問題了

不是熱力學的熵值能計算的了

9樓:劉紫旺

表象上看熵增往往是乙個伴隨著混亂度增加的過程,但是熵本質上不是混亂度,熵是指系統中不能被有效呼叫的那部分能量。

比方說水力發電,本來落差有100公尺,但是隨著你發電量的增加,落差越來越小,還剩80公尺、還剩50公尺,現在還剩30公尺了,那麼不能被轉化出來的那70公尺落差所對應重力勢能就是熵,隨著你發電量的進一步增加,不能被有效呼叫的重力勢能將越來越多,這就是熵增過程。

宇宙運轉的關鍵在於差異(或落差),這種差異所造成的勢才是推動宇宙運轉的本質性力量,過度地呼叫差異來轉換能量會導致宇宙越來越缺乏動力(用中醫理論來說叫氣虛)。不節省能源會導致宇宙氣虛哦!

儒家主張和而不同,其實就是這個意思,不同意味著差異,和意味著在差異的張力下運轉良好,而同則意味著熵增過程到了極點,整個宇宙變成一潭死水(熱寂)。

10樓:柯西忽悠著你

熵的定義:S=klnW

W是乙個巨集觀狀態所對應的微觀狀態總數,假設乙個巨集觀狀態只對應乙個微觀狀態,W=1帶入公式發現S=0,也就是熵為零,達到這種極端狀態意味著構成乙個巨集觀物體的幾萬億億……個原子都必須精確地處在它們預定的位置,差乙個都不行,差一點都不行,這種低熵狀態是極為脆弱和罕見的。

11樓:歐鐘源

找1百萬隻猴子也敲不出一句Hello , world。

Hello , world是有序的,熵值低。

亂碼是無序的,熵值高。

自然演化,只能從有序到無序,熵值低到熵值高。

12樓:

高中時候語文老師讓對對子。

"加減乘除,算不出老師付出的辛苦。"

然後我說了乙個答案

功能焓熵,算不出同學消耗的能量。

全場震驚

我覺得也是能量轉化的一種方式

13樓:leen

Mark一下大神的回答:

其實前面幾位的回答已經足夠好了,相信有數理基礎的人基本能讀懂了,但是還有幾個「一聽就懂的關鍵術語」,前面的大神沒有提到,我來補充。

也是從概率論入手:

1、原理一:微觀狀態等概率原理

假設有5枚硬幣,每一枚硬幣要麼正面(1)朝上要麼反面朝上(0),「00010」就是乙個微觀狀態,每個硬幣有(0、1)兩種可能,於是一共有「2的5次方=32種」可能。注意,記錄微觀狀態的時候,「00010」和「00100」是兩種不同的狀態。

2、原理二:全同粒子原理(全同硬幣)

由於這些硬幣巨集觀上是不能被區分的,於是「00010」和「00100」這兩種微觀狀態,對應於同一種巨集觀狀態——即:1個正面4個反面——可以數出來,這種巨集觀狀態出現的概率(記做:P=5/32)(也叫做微觀狀態數為5)。

3、結論呼之欲出:二項分布,高斯分布

我們已經知道,微觀狀態等概率分布;那麼巨集觀狀態如何分布呢?答案就是中學學過的二項分布;當硬幣很多很多的時候,就過渡到巨集觀狀態的高斯分布。高斯分布什麼特點呢?

兩邊概率很小,中間概率很大。當硬幣非常非常多的時候,中間一小塊區域的概率近乎於100%。也就是說,中間的那些巨集觀狀態,擁有的微觀狀態數(記做:

W)非常大。

4、什麼是熵(記做:S)?

熵的統計學定義就是:某個巨集觀狀態的微觀狀態數,取對數(S=lnW)。可以看得出來,熵越大的巨集觀狀態,具有越大的出現概率。

5、所謂熵增:

更為形象的事件是:1、這無數多個硬幣,不是躺在桌子上的,而是在時常地跳動,對於某個硬幣來說,它一會兒正面一會兒反面。但是對於所有硬幣這個整體,它基本上是50%正面和50%反面。

2、如果在某一時刻,你強行讓所有硬幣都是正面(此巨集觀狀態的微觀狀態數為1,熵最小),但是你阻止不了它跳動,這些硬幣很快就會「演化成」熵最大的巨集觀狀態,是謂熵增。

6、補充:

理論上,硬幣世界是可以演化到全部正面或全部反面的」小熵「狀態,但是,動輒阿伏伽德羅常數數量級(10^23)的統計結果會告訴你,這個概率非常非常非常小,高斯分布的極限是什麼?函式,就是在熵最大的地方的乙個窄條。

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