熱力學
熵(entropy)
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熵衡量的是:在外表看起來一樣的情況下,背後究竟有多少種微觀排列方式。亂糟糟的書桌和整整齊齊的書桌都叫「一張書桌」,但亂的擺法遠遠多於整齊的擺法——所以亂的狀態熵比較高,純粹是因為大自然有更多種方式落到那裡。
這種「數方法」的觀念,解釋了世界為什麼總是朝某個方向走。熱量從熱的一端流向冷的一端,牛奶在咖啡裡散開卻不會自己聚回來,杯子摔破卻不會自己拼回去——並不是有什麼力量禁止倒過來,而是「散開」的版本對應到壓倒性多出許多的排列方式。系統擱著不管,就會自然滑向「能用最多種方式達到」的狀態,所以總熵傾向於增加。
這種單向的趨勢,也是時間看起來有方向的原因。「熵就是混亂」是個朗朗上口卻容易誤導的說法:它真正談的是機率和可能性的數目,而不是為了亂而亂——而且某一處的熵其實可以下降(例如冰箱在結冰),只要別處的熵升得更多(被排進廚房裡的熱量)就行。
「熵」這個概念由克勞修斯於1865年提出,他取了希臘字根「轉變」之意,還特意讓它讀起來和「能量(energy)」押韻。後來波茲曼把它和「數排列方式」連結起來——他的公式 S = k log W 就刻在維也納的墓碑上。
又稱
另見