熵soeng1(英文:entropy)係統計力學同熱力學等領域常用嘅一個概念,係一個熱力學系統具有嘅外延性質(外延性質係會同個系統嘅大細成比例嘅物理性質)。考慮 Ω 呢個數值:是但搵個熱力學系統,佢會有一啲宏觀性質(例如溫度、壓力等),而個系統會有若干個可能嘅微狀態(microstate;「粒子 A 喺位置 X 而粒子 B 喺位置 Y...」、「粒子 A 喺位置 Y 而粒子 B 喺位置 X...」等等),能夠同個系統啲宏觀性質吻合嘅微狀態數量就係 Ω 咁多個;熵係 Ω 嘅函數,即係話熵反映咗「已知個系統嘅宏觀性質如此,個系統有幾多個可能嘅微狀態」。假設每個微狀態都一樣咁有可能發生(概率一樣),個系統嘅熵可以用以下呢條式計出嚟:
當中 kB 係波茲曼常數(Boltzmann constant)。
喺實際應用上, 嘅數值通常都極之大:根據估計,一嚿喺室溫同大氣壓力之下、容量 20 公升嘅氣體總共有大約 N ≈ ×1023 6 咁多粒氣體分子(阿伏加德羅常數;Avogadro number),而呢嚿氣體嘅 數值( 反映「已知呢嚿氣體有 N ≈ ×1023 6 粒分子,可能嘅微狀態數量」)會更加大。
根據熱力學第二定律(The second law of thermodynamics),一個封閉系統(closed system)當中嘅熵永遠唔會跌,只有可能維持不變或者升。熱力學第二定律意味住,搵個封閉系統,隨住時間過去,個系統內部嘅粒子同能量頂櫳維持唔郁,而喺現實多數會慢慢走位(可能嘅微狀態數量上升),會漸漸趨向熱力學平衡(thermodynamic equilibrium)-熵數值最大化嘅狀態。好似生物等嘅非封閉系統(會同周圍環境傳能量)可以內部熵下降,但噉做實會引致佢周圍環境嘅熵升,而且升至少同一樣咁多。因為噉,宇宙嘅總熵依然會升。
順帶一提,如果宇宙最後真係完全變成熱力學平衡,根據物理學家計算,宇宙最後會變成溫度分佈完全平均,而且溫度接近絕對零度(攝氏零下 273.15 度)嘅空間,唔會再有任何作功,更加唔會有生命-而呢個情況就係假想中嘅熱寂(heat death)。
熵仲同資訊有住密切嘅啦掕:熵由帶隨機性嘅微狀態數量決定,所以熵會反映「知道咗個系統嘅宏觀性質,需要幾多資訊先可以講明個系統處於乜嘢物理狀態」;因為呢個緣故,外行人會話熵表達咗個系統有幾「亂」-一個系統嘅熵愈高,就表示觀察者對個系統知道得愈少(有愈多不確定嘅可能性),所以就愈「亂」。而對物理意義上嘅熵嘅考量的確同資訊理論(information theory)有關(不過資訊理論當中講嘅「熵」係一個同物理熵唔同嘅概念)。
生物學到咗廿一世紀初都仲有就「生命應該點樣定義」呢個問題作出討論。有生物學家講到,有生命嘅嘢有負熵(negative entropy)嘅特性。
根據生物物理學觀點,「生物」可以想像成一種特殊嘅開放系統:佢哋有能力透過由環境嗰度攞能量,並且跟手將啲質素差咗嘅能量排返出嚟,嚟到去減低佢哋自己內部嘅熵(負熵)-即係等佢哋自己內部嗰啲能量唔會散開變成平均嘅分佈;不過,負熵只係生物嘅其中一種特性,齋靠呢點唔可以定義「生命」-曉減低自己內部嘅熵嘅唔淨只係得應該屬於生物嘅嘢,雪櫃都識做呢樣嘢。
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