“熵”的含义是什么?

题目

“熵”的含义是什么?

答案

熵理论有两个版本：热力学熵与玻耳兹曼熵；
无论微观的玻耳兹曼熵还是宏观的克劳修斯熵,它们都正比于宏观状态概率的对数,自然界过程的自发倾向是从概率小的宏观状态向概率大的宏观状态过渡.那么,这一切又有什么直观的意义呢?我们说：熵高,或者说宏观态的概率大,意味着“混乱”和“分散”；熵低,或者说宏观态的概率小,意味着“整齐”和“集中”.用物理学的语言,前者叫做无序（disorder）,后者叫做有序（order）.例如,固体熔化为液体是熵增加的过程,固体的结晶态要比液态整齐有序；液体蒸发为气体是熵增加得更多的过程,气态比液态混乱和分散得多.又如,把一碗沙子搀到一碗米里,和两种气体相互扩散是一样的,熵增加了,这意味着事情被搞得一塌糊涂,乱糟糟的不可收拾.再者,两种气体化合为一种气体,熵因摩尔数减少了而减少,这意味着集中；反过来,一种气体分解为两种气体,熵因摩尔数增加了而增加,这意味着分散.自由膨胀从集中到分散,功变热从有序到无序,都是熵增加的过程.热量从高温传到低温熵增加意味着什么?能量的分散和退降!卡诺定理和热力学第二定律告诉我们,存在着温度差（这意味着能量适当地集中）才可能得到有用功.温度均衡了,能量的数量虽然没变,但单一热源不能作出有用的功来.这就是所谓“能量退降（即能量退化贬值,degradation of energy）”的含义.
状态有序还是无序,有时并非一眼能够看出.许多字符排列成一长串,看不出什么规律,你认为它是无序的,没有信息量,熵值很高.但这字符串也许是用你不懂的语言所写的一句话呢!果真如此,则它是有序的,传达了一定的信息,熵值较低.DNA就是这类字符串,我们不能因为尚未读懂它而认为它是无序的,其实它是生命过程的中枢,高度有序,内含大量的信息,熵值非常低!