求一篇论文关于熵

熵理论的意义

　　时间为什么具有单向性？时间箭头究竞从何而来？这是科学中100多年来没有根本解决的老大难问题。宇宙学箭头是最基本的时间箭头。其他一切时间箭头，比如热力学箭头，电磁箭头，量子力学箭头，乃至生命箭头，生物学时间箭头、历史箭头等都可由宇宙学箭头推出。[157](P44) 熵理论和它的分子解释，却给予时间的流逝以固定的方向和确定的物理意义，这点在已往任何物理学理论体系中是没有的，正如爱丁顿所指出的：熵在物质世界中，为时间的指针。[110](P15) 熵理论则将时间与物质世界联系了起来，它不再是独立于自然运动之外的存在物，赋予了时间以物质的、能量的意义。[110](P15)
　　能量的退化总是伴随着熵的增加，因此从能量使用上讲，熵是系统能量不可用程度的量度；对一个系统而言，它所包含的“能”量度了该系统的运动转换的能力，而它所包含的“熵”则量度了该系统的运动不能转换的潜力，亦即运动丧失转化能力的程度；能量和熵，一个从正面量度了能的数量；另一个从负面量度了能的质量。[161]
　　玻尔兹曼熵表征粒子无规则热运动的无序程度。系统的熵越大，表征系统的微观状态越不确定越混乱无序，用维纳的话来说，一个系统的熵就是它的无组织程度的度量。[180] 下面的两个例子，将会使我们对熵与无序性有一个直觉的理解。最初分子被关在左边半个箱子中是比较有序，在自由膨胀后系统变得更加无序了。较确切地说无序性的增大意味着分子之间差别进一步消失。据此观点，“分子在整个箱子中”这一陈述表示的有序性比“分子在左边半个箱子中”这一陈述所表示的有序性弱些。气体的自由膨胀是一个不可逆过程。理想气体经自由膨胀过程后，经计算熵是增加的。即气体最初在左半个箱子中的熵值最小，随着膨胀过程中气休无序性的增加，熵值也逐渐增加，充满整个箱子时气体最无序，对应的熵值也最大。[192] 两个物体，温度分别为T1和T2，若T1＞T2使两个物体接触而达到一个均匀的中间温度T0，在这个自然过程中，系统也变得更加无序了。原先温度为T1的物体中的分子的平均动能和温度为T2的物体中的分子的平均动能是不相同的。由于接触，两类分子的平均动能变得相同从而难以区分它们。据此观点，原先在温度为T1和T2的物体的分子，其有序性要比处在共同温度T0时物体中分子的有序性高。[192]
　　信息