真的有熵這個東西么?

都說熵是宇宙的混亂程度,且是不可逆的。但我有一個疑問:你怎麼知道現在的宇宙是有序的呢?有人舉例子,說像往一個屋子裡扔一堆玻璃球,那些玻璃球會越來越平均混亂和無序。但假如根本就沒有扔玻璃球的過程,宇宙一直就是處於最後的混亂狀態呢?

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更新下問題,上面的描述不太準確,其實我主要是想問熱寂說靠譜么。


有序和無序的最大區別在於,無序可以出現任何狀態,而有序只能出現某些特定的狀態。說一個系統有序無序,必須建立在用概率描述這個體系的前提下。

對於你那個玻璃球的例子:

1.假設你願意記下每一個玻璃球的位置,那它就是有序的,因為每一個玻璃球只能出現在一個特定的位置,從而不符合無序的定義。事實上,你記錄下的每個玻璃球本身就是一個規律,利用這個規律你可以完全重現每個玻璃球的位置,所以根本沒有無序程度的概念。

2.假設你不願意記下每個玻璃球的位置,而是隨機的在地上任何一個位置扔出玻璃球,僅僅關心玻璃球在地上的分布的話,那這個系統從一開始就是無序的,和你扔了幾個玻璃球無關,只與你扔玻璃球時候的分布有關。注意到,如果你把所有玻璃球收回來,再重新扔一次,得到的狀態是和第一次扔不同的!這就是所謂的可能處在的態。

3.假設你還是不願意記住每個玻璃球的位置,但是你這時候選擇把所有玻璃球都扔在地上的一個小盒子里,這時候並不是地上任意位置都有玻璃球,因此無序程度就低於2中完全隨機的無序程度。

同理的,如果你願意記住宇宙中每個粒子的位置和速度,那麼熵這個概念就是多餘的,只要依靠一個給定的方程,就可以知道下一秒的情形。但是事實情況是,記住每個粒子是不可能的,我們要利用一種分布關係去描述大量的隨機粒子,這時候熵的概念就出現了。如果粒子是完全混亂的分布在空間每一點,而且速度完全隨機,那麼熵就很大,這時就是一團氣體。而如果粒子組成了一個晶體,在空間中的分布是很有序的,速度分布也十分接近於0,它的無序程度就小於前者。


我認為熱寂說是不靠譜的。

熱寂說的支持者應該是基於以下的觀點:熱力學第二定律表明,在沒有其它因素影響的情況下,一個熱力學系統的熵總是增加的。換言之,一個熱力學系統總是趨於無序狀態。這也就是大家所熟知的熵增原理。當然這個原理也可以根據統計熱力學的相關假設來得到證明,在此不展開。

熵增原理本身並沒有什麼錯誤,但是它最終所達到的是全域平衡態,而在現實生活中,我們所看到的很多平衡現象都是局域平衡態。舉個例子,將氮氣和氧氣置於同一容器中,它們最終會混合成為均一、穩定的氣體混合物(即在整個系統中物理化學性質相一致),而這種均一的混合狀態正是熵最大的狀態,也就是全域平衡態。而若將兩塊固體,如金和銀置於一個容器中,則幾乎不可能變為以上均一、穩定的混合狀態,而僅僅是保持原有的純態,也就是局域平衡態。

為何會產生局域平衡態?這就涉及到能壘的問題了。若想使金銀混合達到均一穩定的狀態,就必須要克服其中的金屬鍵等能量,這就需要系統從外界吸熱。而這種能量實際上是很高的。(為了加深理解,題主可以自行查閱相關文獻尋找相關鍵能的數據,根據金銀的體積,估計其莫摩爾數進而計算鍵能)只有跨越了能壘,系統才能自發向著熵更高的狀態前進。實際上,這個「能量」應該理解成吉布斯自由能G

題主若是感興趣,推薦閱讀 高等教育出版社,彭笑剛老師編寫的《物理化學講義》第十三章,上面有更加詳細清晰的論證。

回到熱寂說上,由於能壘的關係,宇宙難以統一成一個完整的熱力學系統,進而也無法用熵增原理一概而論。而對於扔玻璃球的過程,由於人做功克服了整個玻璃球熵增的能壘,因此其會自發地變得混亂。

以上。


屋子本身就是玻璃球


熵增適用於孤立系統,問題是宇宙是不是孤立系統很難說

另外熵增不代表混亂度在加大,混亂度只是個形象說法。

孤立系統趨於平衡的時候熵增加,平衡時熵達到極大值。如果這個極大值也在增加,甚至比熵增速度還大,那混亂度可能會減小,例如宇宙一直在擴大,體積擴大會讓熵上限增加

而且宇宙並不是近平衡態而是遠平衡態,宇宙的局部出現巨大漲落是完全有可能的


謝邀!

我看到的問題是這樣的:

真的有熵這個東西么?修改

都說熵是宇宙的混亂程度,且是不可逆的。但我有一個疑問:你怎麼知道現在的宇宙是有序的呢?有人舉例子,說像往一個屋子裡扔一堆玻璃球,那些玻璃球會越來越平均混亂和無序。但假如根本就沒有扔玻璃球的過程,宇宙一直就是處於最後的混亂狀態呢?

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更新下問題,上面的描述不太準確,其實我主要是想問熱寂說靠譜么。

熵不是一個「東西」,而是一種量度,就像「寸」或者「厘米」一樣。


從歷史角度而言,是熵先在熱力學中被定義的狀態函數,並且被證明孤立系統中的熵會自發增大,當時並沒有混亂度什麼事,是後來波爾茲曼才將熵與無序度聯繫起來的。

所以你可以改為討論無序度是不是和熵有關,因為熵一定在增加的。


2014年國慶期間,美國化學工程師協會(AIChE)前主席來西安交大訪學。

我問他:what is entropy?

本來以為他會給一個很新的解釋,但是他說出的是:I don"t konw, and for engineering, it"s enough. Don"t waste your time on it, and I don"t think you can figure it out.

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我不是要打擊大家對科學的熱情,只是希望各位明白,解釋熵不是件容易的事。因為,對熵這種不可直接測量的量,也許根本就不存在一個既簡潔又正確的解釋。對於大多數人而言,頭腦中有熵這個概念就已經很有科學素養了。


以下內容純屬本人瞎掰:

熵是形容宇宙混亂的程度,就像顏值一樣用來形容一個人好看與否。顏值高就好看,熵值低就丑。

題住其實應該問,宇宙為什麼是有序的呢?

我覺得宇宙大爆炸初始量決定了宇宙的形態,有序與否取決初始量參數。具體參數我不清楚。如果宇宙是有序的,我覺得大爆炸之前的初始量就決定了每個人的命運,甚至在宇宙大爆炸的一瞬間題住問這個問題都是必然的了。如果宇宙不是有序的那麼偶然是宇宙的核心,如果宇宙有序的那必然是宇宙的核心。偶然和必然的權重直接可以證明宇宙是有序的還是無需的,從因果角度來看那麼宇宙是有序的,題主問了這個問題,我有機緣看到了這個問題,我回答了這個問題。

必然&>偶然 那麼宇宙是有序的,偶然&>必然宇宙是無序的,我看現在很多事都是必然&>偶然的,所以我們的這個宇宙應該是有序的,並且隨著信息越來越透明會變的越來越有序。因為信息變的透明會提高機緣的權重,導致必然事件越來越多。

沒上過學,隨便搭一個小模型。

/// & /// 因果
/// &
/// &

起因& /// &

業力的業& /// &

業力的力& /// &&
public float 因果(float 因, bool 緣, float 分)
{
float 果;//因果的果
float 業;//緣等於業力

if (緣)
{
業 = 1;
}
else {
業 = 0;
}

果 = 因 * 業 * 分;

return 果;

}

理論上這個函數可以計算因果關係,如果可以計算那麼宇宙是有序的,無法計算宇宙是無序的。


剛複習完熱統和量統,試回答,歡迎討論。

首先,熵在熱力學和統計物理中都有解釋。在熱力學中,熵是從熱力學第二定律、克勞修斯不等式對絕熱可逆過程討論很自然地引申出的一個函數,因為這個函數積分不隨路徑變化,是一個狀態量。這樣人類才開始研究熵,熵增加原理由此得出,在絕熱過程中,熵是不會減少的(可逆絕熱不變)。因此,熵並不是不會減少的。

在統計物理中,熵和溫度都賦予了新的理解。玻爾茲曼關係對熵的解釋將熵和混亂度/無序度聯繫起來,熵的大小表示對微觀狀態數的多少。請注意統計物理是有前提的,它的研究對象應該是大量、微觀的,至少也是10的23次方這樣量級的吧,所以扔玻璃球的比喻就有失偏頗。

並且對於自然來說,一切都是客觀存在的。我們人類所有知識理解公式定理,都只是在一定程度上能描述它,並且在一定程度上符合。人類就像是一位畫家,在畫大自然這個美女,先畫好粗糙的,再畫細節,看起來好像和美女一樣了,但是拿放大鏡一看呢,哇,還差好遠;放大鏡下畫的差不多了,顯微鏡一看又不行了。這就是現實,人類對世界的理解只能是粗粒化的,恩,就是粗粒化!但是我們確實在進步,在這種過程中就會得到滿足。

熱寂說不是好像被大爆炸假說給終結了嗎?宇宙的溫度會隨著膨脹接近於零,「冷寂」,然後過程再反過來。大爆炸還是有很多證據支持的,熱寂說應該退出舞台了。


熱寂說不靠譜!!! 生物的多樣性


扔玻璃球之前是一個系統,扔玻璃球後,又是一個新的系統,要分開來理解,

熱寂說在真.神的視角來看,是靠譜的,條件是:宇宙不是無窮大,最小的基本粒子沒有無限小,有且只有一個宇宙

通常現實生活和小滑塊是有區別的,因為現實總會有各種各樣的情況,比如說給出時速和距離,我們可以準確的計算出小滑塊到達目地的時間,

但現實中呢,路況,天氣,車子是故障,交通事故,突發事件,天災,外星人攻打地球,伽馬線爆等等,都會有可能影響到到達目地時間


熵只是個概念,這個概念實際上是無中生有,如果沒有能量,熵什麼也不是!


熵不是混亂程度

熵是宏觀狀態的微觀結構數


熵是統計結果,從統計學的角度說,是存在的,但熱寂說是有問題的。問題在於,熵增作為統計結果,並不是絕對100%的成立,存在極小可能會讓熵減,比如說,在極長的時間跨度後可能會有某個時刻讓所有粒子回到初始狀態。熱寂說把這種可能性完全抹殺了。

不會吧,要匿名才能發呀。


題主應該先好好看一下課本,熵增原理的全稱是孤立系統熵增原理,注意條件是孤立系統,問題關鍵是宇宙是孤立系統嗎?


我覺得這是一個哲學問題哎。

物理化學研究是自然規律,變來變去就是能量和物質的轉化。用的最多就是等於號。

比如 F = mg; H2O = H2 + O

但是熵不一樣。一盤紅豆,一盤綠豆混合後變成了什麼?什麼也沒有產生,沒有新的物質,也沒有能量。只有悲劇(噁心了處女座)。

當物理中的能量,力都能互相轉化的時候。當化學中,物質可以裂變,可以聚變,還可以化合的時候。

熵的存在就好像在嘲笑人類的無知一樣。這種破壞因果定律的存在,很有意思呢。


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