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熵增定律意味著什么

2022-03-24 23:46 作者:我愛(ài)計(jì)算機(jī)科學(xué)  | 我要投稿


圖1

我們考慮扔硬幣,當(dāng)出現(xiàn)正面反面的概率都是1/2的時(shí)候,此時(shí)熵最大=1。

再考慮扔骰子。當(dāng)出現(xiàn)每個(gè)數(shù)字的概率都是1/6的時(shí)候,此時(shí)熵最大=1(對(duì)數(shù)以6為底)。也就意味著,如果概率不是都等于1/6,熵就小于1。

這表示什么意思呢?就是當(dāng)一件事情有著n種可能性,且每種可能性大小相同的時(shí)候,這個(gè)時(shí)候的熵最大。

比如,你告訴我,秦始皇已經(jīng)死了,這是一件確定的事情(秦始皇死的概率為1,活的概率為0),本身不包含任何信息量,因此,這句話包含的信息量為0。而當(dāng)你告訴我某次投硬幣的結(jié)果是正面的時(shí)候,這句話包含的信息量最大。

因此,熵可以認(rèn)為是一種信息量大小的一種度量。

自然界存在著一個(gè)熵增定律,怎么來(lái)理解呢?

圖2

從圖2可以看出,任何事物都有著從有序走向無(wú)序的趨勢(shì)。

我們可以這樣理解:當(dāng)一個(gè)物體(包括生命)存在的時(shí)候,由于構(gòu)成這個(gè)物體的基本粒子受到了力的約束,因此,表現(xiàn)出了某種有序的狀態(tài),但那些基本粒子都有著擺脫這種力的束縛的沖動(dòng),因此,當(dāng)這個(gè)物體消亡以后,這些粒子就將從這個(gè)物體中逃離,從而在太空中自由地向著各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。我們假設(shè)這個(gè)物體由無(wú)數(shù)基本粒子構(gòu)成,每個(gè)基本粒子在n個(gè)不同方向上運(yùn)動(dòng)的概率都是1/n,按照?qǐng)D1的計(jì)算公式,此時(shí)的熵等于1(以n為底)。

因?yàn)榍懊娴耐普撌侨魏挝矬w,因此,可以推廣到地球、太陽(yáng)等整個(gè)宇宙,按照這個(gè)推論,我們這個(gè)宇宙的最終結(jié)果必然是最后只剩下一個(gè)個(gè)的基本粒子在太空中自由地運(yùn)動(dòng),而每一個(gè)基本粒子還將對(duì)于構(gòu)成它的元素進(jìn)行進(jìn)一步的分裂,最后可能就是虛空。

所以,熵增定律似乎為我們指出了宇宙的最終結(jié)局,也似乎暗示了每個(gè)基本粒子似乎是有思想的,因?yàn)樗鼈兌枷肽軌蜃杂傻剡\(yùn)動(dòng),就像我們?nèi)祟?lèi)一樣不愿意受到約束。

這樣的推理結(jié)果是不是很奇怪?


熵增定律意味著什么的評(píng)論 (共 條)

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