什么是熵 生命是熵增還是熵減 宇宙會(huì)因熵增而滅亡嗎？

什么是熵

熵在物理學(xué)上指熱能除以溫度所得的商，標(biāo)志熱量轉(zhuǎn)化為功的程度。在科學(xué)技術(shù)上泛指某些物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的一種量度，某些物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)可能出現(xiàn)的程度。亦被社會(huì)科學(xué)用以借喻人類社會(huì)某些狀態(tài)的程度。

麥克斯韋在以他的名字命名的思想實(shí)驗(yàn)(“麥克斯韋妖”)中認(rèn)為，如果存在一個(gè)小妖精知道每個(gè)分子的狀態(tài)信息(熱，或者冷)，就能夠降低系統(tǒng)的熱力學(xué)熵。Landauer和他的同事則反駁說(shuō)，讓小妖精行使職責(zé)本身——即便只是了解和儲(chǔ)存每個(gè)分子最初的香農(nóng)信息——就會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)熱力學(xué)熵的增加。因此，總的來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的熵的總量沒(méi)有減少。這就解決了“麥克斯韋妖”引發(fā)的悖論。Landauer法則能夠解釋現(xiàn)代計(jì)算機(jī)在處理大量信息時(shí)，必須解決散熱問(wèn)題。

根據(jù)E. T. Jaynes(1957)的觀點(diǎn)，熱力學(xué)熵可以被視為香農(nóng)信息理論的一個(gè)應(yīng)用(這從玻爾茲曼公式和信息熵的定義相似性明顯可以看出。)：熱力學(xué)熵被定義為與要進(jìn)一步確定系統(tǒng)的微觀狀態(tài)所需要的更多香農(nóng)信息的量成比例。比如，系統(tǒng)溫度的上升提高了系統(tǒng)的熱力學(xué)熵，這增加了系統(tǒng)可能存在的微觀狀態(tài)的數(shù)量，也意味著需要更多的信息來(lái)描述對(duì)系統(tǒng)的完整狀態(tài)。

生命是熵增還是熵減

熵減

“因?yàn)闆](méi)生命的事物是熵增的,所有生命都是熵減的,如果把生命的熵和生命周圍的環(huán)境的熵加在一起,總熵還是增加的,而且比沒(méi)有生命的情況熵增還要快”

宇宙會(huì)因熵增而滅亡嗎

根據(jù)熱力學(xué)第二定律，也就是熵增定律，物理學(xué)家們認(rèn)為：我們的宇宙會(huì)慢慢從有序變?yōu)闊o(wú)序，這種變化是自發(fā)的，是不可逆轉(zhuǎn)的，宇宙的混亂度(熵)是不斷增加的。我們的宇宙最終會(huì)發(fā)生熱寂，整個(gè)宇宙將變得一片黑暗，死氣沉沉。熵增定律告訴我們，在宇宙這個(gè)封閉的系統(tǒng)中，熵會(huì)隨著時(shí)間的流逝而不斷增加，宇宙將從有序走向無(wú)序。當(dāng)發(fā)展到最后，當(dāng)宇宙的熵增加到臨界值，宇宙中所有的物質(zhì)的溫度將達(dá)到一個(gè)熱平衡。