试谈熵与诗词.PDF

试谈熵与诗词 吕鹏辉 （化学系） 摘要：熵是现代自然科学中一个很有用的概念，本文通过熵概念的介绍，说明 了人文科学的一些方面，比如我们经常使用语言以至中国古诗词的创作也有熵规律 在起作用。从实际的例子的对比中我们很自然的得到了古诗词很优美正是它集中化、 有序化即受熵法则支配了的缘故。 关键词：熵 信息熵 文学熵 古诗词 大约一百四十年前，一位名叫克劳修斯（R.J.E.Clausuis ）的美国物理学家在研 究热力学的过程中，首次定义了一个函数熵S(entropy)用以判断复杂热力学过程是否 可逆，中文 “熵”字是由胡刚复先生造出来的。后来，在这个概念的基础上，人们 先后又引入了统计熵、负熵、信息熵、熵流等概念。熵的作用日益突出，如今，熵 的概念已进入了生物科学、社会科学、宇宙科学、信息科学、人文科学以及工、农、 商、贸等部门，发挥着日益突出的作用，这大概是克劳修斯之始料不及的吧。 20世纪爱因斯坦曾经思考过哪个定律是当之无愧的最高定律，他想该定律应该 是前提越简练、内容涉及越纷杂、适用的领域越广泛，它就越伟大。最后他说：熵 理论对于整个科学来说是第一法则。中国物理学会原理事长冯端也说过，当今世界 正处在信息时代，其中心问题是信息的取得、传输和控制。用物理学的名词来说， 这是一场以负熵为主的革命，熵的重要性由此而愈加突出。 当我们用熵的规律思考语言文字现象时，发现它在形式上也受这个第一法则的 支配。下文我们选用了中国的古诗词给予分析。首先，我们回顾一些有关熵定律的 必要知识吧。 在近代物理学和物理化学中，有一门重要的分支——热力学，热力学有三大基 本定律，其中热力学第二定律又被称之为熵增加原理。那么，熵是什么呢？ 1865年，克劳修斯在研究卡诺 （N.L.S.Karnot ）热机时发现热机循环过程中做功 的热量Q与温度T之间有着某种实质性的联系，随之他就定义dS=dQ/T,熵是个（状） 态函数。这样，热力学第二定律被表述为：孤立系统的总熵值永不减少。 后来,统计热力学中认为，既然封闭体系（如汽缸）产生的热量Q是大量分子热 运动互相碰撞的直接结果，而熵dQ/T就表示着该系统的分子热运动混乱程度的大 小。 玻尔兹曼研究发现，封闭体系的热运动混乱度S可以用公式S=kInP表示,其中， N P lim i i N  N dP 它表示在一个特定的区域某个分子出现的可能性。这样，dS=k , dS0 P 时,dP0。 文史哲论坛 2004 年 第7 期 这表示着孤立系统不可逆过程及自发过程总是朝着热力学概率增加的方向进 行。其结果是使系统由比较有规则、有秩序变的更加无规则、无秩序了。当然这是 系统封闭时情形。系统是开放的时候普里高津 （L.Prigogine ）给出的熵变公式是： dS= d S  d S i e 其中,d S 表示系统内不可抑制的熵增大，这叫熵产生； 表示系统与外界相互 i d S e 作用交换时的熵的流入，称为熵流。当 ，即系统是封闭的，它与外界不存在