熵增原理的理解

2022-08-04 04:19

熵增原理的理解~为什么不会减小?
1个回答
熵在数学上就是概率(可能状态)的对数,用通俗的语言来说就是可能性。所谓熵增原理,就是事物发展的方向,总是朝着大概率的方向变化。比如,沙漠下雨是小概率事件,所以明天沙漠是不会下雨的。又比如,一瓶香水,打开盖子后,香水很快就挥发了。因为气体分子是无规运动的,其路径有无数种,而留在瓶中的路径只是其中少数的几种。所以,平均来说,留在瓶中的气体分子会越来越少。

当然,熵增原理是有范围的,为了总体的熵增,可以允许局部出现熵减的情况。比如,太阳内部的核聚变,由4个氢原子合成为一个氦原子。对于氢原子来说是熵减的过程,但是在该过程中约有百分之0.7的质量转化为能量,并最终向太空辐射出去了,这又是熵增的过程。那么,对于太阳来说,只要其总体是熵增过程,为了使该过程实现,是允许局部出现熵减过程的。

大家都知道,能量是关于粒子运动能力的度量,质量是被封闭粒子运动能力的度量。前者是开放的,后者则是封闭的。因此,按照熵增原理,应该总是质量向能量转化。于是,问题来了,质量是如何产生的?质量的存在,说明曾经有过能量转化为质量的熵减过程。难道说熵增原理失效了吗?当然不是。导致熵减过程的出现,是因为自然界是不连续的,存在着质的变化。为了整体的熵增,而允许局部的熵减。

比如,宇宙膨胀的早期,宇宙膨胀的速度远大于宇宙内部的传播速度。于是,随着宇宙的膨胀,宇宙内部出现了熵减现象,即局部出现了高能量子。为了保持宇宙内部的平衡即熵的增大(表现为量子之间的距离越来越大),只得临时将局部的高能量子屏蔽起来,形成了封闭体系,这就是能量转换为质量的过程。

当宇宙膨胀的速度小于宇宙内部传播的速度时,宇宙内部就会随着宇宙的膨胀而熵增,即越来越平衡。于是,宇宙内部不再产生物质了。即便是已经生成的物质如太阳也会逐渐地释放能量,还原为空间。总之,熵是概率的代名词。熵增原理,就是事物总是朝着大概率的方向发展。而所谓概率,就是事物的变化是多途径的,具有或然性。
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