熵

　　熵（汉语拼音：shɑnɡ；英语：entropy），描述热力学系统的一个重要态函数。它为自然界中具有特定方向自发过程的定量研究提供了基础。在统计物理学中，它是一个热力学系统能达到的微观态数目的量度，故熵还是系统无序度的量度。熵与热力学第二定律的深刻内在联系，表现于热力学第二定律的熵表述。

　　熵与熵增加原理　把熵引入热力学的是德国物理学家R.克劳修斯。他于1854年指出，热力学第二定律的另一种表述为“热不可能由冷体传到热体，若不因此而同时引起其他关系的变化”。

　　历史上有两项研究对克劳修斯熵的引入起重要的作用，它们是S.卡诺于1824年提出的理想热机最高效率的概念和开尔文于1848年建立的一种完全不依赖特殊物质性质的绝对温标。

　　熵的统计解释和H定理　L.玻耳兹曼首先确立了熵与系统微观性质的联系，使熵的物理意义得到深入的解释。1872年他在分子混沌性假设的基础上建立了可用于确定非平衡态分布函数f(v,t)的方程，并证明了著名的H定理：气体未达到平衡态时，H函数随时间持续减少，达到平衡态时H函数最小。H定理为大量分子组成的气体有趋向平衡态并停留于此态的自然趋势提供了统计解释。不难看出，-H具有熵S的基本性质，H定理与熵增加原理相当。

　　1877年玻耳兹曼引入热力学概率W的概念，W对应于系统一个宏观态的微观态数目。根据等概率原理，W越大出现相应宏观态的概率也越大。他把系统的熵定义为S=k1nW，k被称为玻耳兹曼常数。熵的玻耳兹曼关系式把系统态函数熵与它的微观运动状态联系起来，揭示了熵的统计解释：孤立系中发生的过程方向是与系统从热力学概率W较小的状态向其较大的状态转变相应的；平衡态的W最大。因此，熵的自发减小的过程并非绝对不可能，只是发生这类过程的概率极小而已。玻耳兹曼关系式还可推广应用到非平衡态。

　　若以热力学概率W的大小来表征一个系统的无序程度，态函数熵就成为系统无序度的量度。孤立系中发生的自发过程是系统无序度增加的过程，平衡态对应于系统无序度最大的状态。

　　信息熵　信息论的奠基人C.E.香农于1948年从信息接收者（称为信宿）的角度定义：信息是能够协助信宿消除事件不确定的因素。

　　熵与生命科学　人体是一个高度有序的系统。当代生命科学的研究表明，物种的性状是依靠基因加以保持和遗传的，而基因的信息存储于脱氧核糖核酸(DNA)中。1953年J.D.沃森和F.H.C.克里克发现DNA分子有序的双螺旋结构。核酸的结构单位是核苷酸，它包含一个糖基S，一个磷酸基P和一个碱基。碱基有四种。DNA双链是靠单链中的碱基按一定的规则配对联结而成的。DNA分子中的四种碱基在其链上的各种可能的编排中蕴藏不同的信息，对生命过程发出指令。人类的一个DNA分子中约含30亿碱基对，人体总共约有3×10²³碱基对。每对碱基都可能以四种方式联结，共可有4^3×1023联结方式。特定的人只能取一种联结方式，故人体DNA的总信息量约为I=log₂4^3×1023=6×10²³比特。

　　按热力学第二定律，若人体与外界隔绝，生命过程将沿着熵增加的方向进行，自发地从有序向无序转化，直至熵最大的平衡态。平衡态意味着生命过程的结束。故人体必须是一个开放系，食物、空气、阳光、水和排泄废物是维持生命不可少的条件。

　　科学家预期，生命科学关于耗散结构和自组织现象的研究将填平热力学第二定律与生命科学之间的沟壑，进一步揭示对生命科学研究举足轻重的作用。

熵
	拼音：shāng	部首：火	总笔画：15	部外笔画:11	结构：左右	常用字表	拼音检字表
	注音：ㄕㄤ	造字法：形声字	输入法：〔王码〕OUMK	输入法：〔万能〕OUMK	倉頡：FYCB	通用字表	部首检字表

熵 shāng

1. 热力学上用热能的变化量除以温度所得的商，表示不能利用来做功的热能。
2. 科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量度或可能出现的程度。

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