热力学

熵(entropy)

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熵衡量的是:在外表看起来一样的情况下,背后到底有多少种微观排列方式。乱糟糟的书桌和整整齐齐的书桌都叫「一张书桌」,但乱的摆法远远多于整齐的摆法——所以乱的状态熵更高,仅仅是因为大自然有更多种方式落到那里。

这种「数方法」解释了世界为什么总朝某个方向走。热量从热的一端流向冷的一端,牛奶在咖啡里散开却不会自己聚回来,杯子摔碎却不会自己拼好——并不是有什么力量禁止反过来,而是「散开」的版本对应着压倒性多得多的排列方式。系统放着不管,就会自然滑向「能用最多种方式达到」的状态,所以总熵倾向于增大。

这个单向的趋势,也是为什么时间看起来有方向。「熵就是混乱」是个朗朗上口却容易误导的说法:它真正讲的是概率和可能性的数目,而不是为乱而乱——而且某一处的熵完全可以下降(比如冰箱在结冰),只要别处的熵升得更多(被排进厨房里的热量)就行。

「熵」这个概念由克劳修斯于1865年提出,他取了希腊词根「转变」之意,还特意让它读起来和「能量(energy)」押韵。后来玻尔兹曼把它和「数排列方式」联系起来——他的公式 S = k log W 就刻在维也纳的墓碑上。

又称
second law of thermodynamicsdisorderarrow of time热力学第二定律热力学熵熱力學第二定律時間之箭S