第四章 熵-一种新的世界观.ppt

热力学两大奠基人 熵增大原则 在孤立系统内，任何自发过程都是熵增大的过程（即使对社会科学也成立） 要想让熵减小必须额外付出能量来维持秩序。 李白《将进酒》 君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回 君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪 人生得意须尽欢，莫使金樽空对月 天生我材必有用，千金散尽还复来 烹羊宰牛且为乐，会须一饮三百杯。岑夫子，丹丘生，将进酒，杯莫停 与君歌一曲，请君为我倾耳听。钟鼓馔玉不足贵，但愿长醉不愿醒 古来圣贤皆寂寞， 惟有饮者留其名 陈王昔时宴平乐，斗酒十千恣欢謔。主人何为言少钱？径须沽取对君酌 五花马，千金裘，呼儿将出换美酒 与尔同销万古愁 大自然的势差衰竭，熵增大 生命衰老，熵增大 不必刻意去抑止熵增大，而应及时，尽情地顺应他，享受他 我有能力获取负熵流，让散尽的千金[无序]再还复来[变有序] 刻苦阻挠熵增大者 顺应熵增大者 经济上的熵增大：酒换不回同样的马和裘 消除悲伤，远离平衡态 “热寂”理论 热力学第二定律（熵增大定律）作用在人类社会上的结果。当一种物质转化成另外一种物质之后，不仅不可逆转物质形态，而且会有越来越多的能量变得不可利用。 现代社会大量的产品和能源转化成不能逆转的东西，垃圾越来越多，人类社会逐步地走向一个恶化的热寂死亡状态。 孤立（封闭）系统 我们发现，混乱程度倾向于增加的观念被许多人接受，但容易引起一些错误认识，最主要的是必须明白ΔS ≥ 0 只能用于“孤立”系统，值得注意的是地球并不是一个孤立系统，因为地球不断地从太阳以太阳光的形式接收能量。但能认为宇宙是一个孤立系统，宇宙的混乱程度在不断地增加，可以推测出宇宙最终将达到“热寂”状态，因为（所有恒星）都在以同样方式放散热能，能源将会枯竭，再没有任何可以作功的能源了。 如何阻止熵增大？ 及时掌握，正确理解信息——可以作为负熵 来看莎翁的几大悲剧 如果奥赛罗能及时得到台丝特莫娜忠贞不二的正确信息。。。。。。 如果罗米欧能及时知道朱利叶是装死的信息。。。。。。 如果麦克白不是出于贪婪邪恶的本性，而是象其友班柯那样，正确领会三女巫的预言（信息），。。。。 信息论下的熵 要阻止熵增大，必须保持开放系统，及时掌握信息，引入负熵 信息论下的熵代表微观状态的数目，微观状态越多代表待处理的信息量就越大 熵与相变 “相”是指物质所处的物理状态，通常说的固体、液体和气体，在物理学上就被称作固相、液相和气相。 水的三相 水的三相 社会相变 社会相变 在发生相变的过程中总有一个“熵增”的过程，这种“熵增”可以是战争，也可以是政治运动，还可以是技术和生产力的革新，这是一个从量变到质变的过程。 相变本身只发生在很短的一个时刻(某个温度)，当相变完成之后，又会在新的相状态下开始新的量变。因此，新相状态的稳定是一个熵降过程，为了维持系统内的能量平衡，往往需要以其它地方的熵增为代价。 人的相变与熵增大 人生相变 人的转变也是在一种内部的熵增与外部环境相互作用过程中发生的。宋思明，因其工作能力强而被选拔到领导岗位上。然而，当其拥有了权力，能量增大，周边人群与其之间的关系发生了变化，在这种变化作用下，他的“熵”不断增加，逐渐走向了腐败。也许他不做官、没有权，到现在他依旧是个优秀的人。 人生相变的启示 人与人的相处时，如果能够把彼此的作用力与环境的影响协调好，两人之间的情感就会增进，就会向有序的方向发生相变； 如果两人之间的关系因一些误会、冲突等出现紊乱现象，而没有及时进行解释或修复，彼此的矛盾会越来越深，向无序的方向发生相变，甚至发生严重的言语或身体冲突，进而影响心情，干扰正常生活。 思考：水由固态?液态?气态 熵是增大还是减小？ 克勞修斯的熵定义： 相变是指“在一个系统中由于引起混乱(熵增)的温度作用和使系统趋于有序的(熵降)的相互作用，在某一个温度区域内相互争夺，相互影响，使得体系的某些物理状态在某一个温度点或范围发生质变的物理现象”。 无序程度越高，越混乱，越容易发生相变，所以相变是熵增加的结果。水从固态变成液态再变成气态的过程就是随着温度的变化，熵增的过程。 对应于哲学的一个著名原理，是什么 从量变到质变 量变意味着熵的持续增加过程。在系统内部都有走向混乱和维持秩序两种势力。如果不能有效阻止熵增大，混乱的势力将越来越强，最终战胜维持秩序势力，导致质变 思考：铁矿石通过冶炼变成钢铁的过程 熵是增大还是减小了，为什么？ 思考：不同专业的同学来到同一教室上 《自然科学中的人文艺术》是熵增大还是 减小，为什么？下课后会发生什么？ 李白用他的全部生命在抗争，在呐喊：“熵，你尽管增大吧，天生我材，既然敢‘散尽’，就能再“复来”。 杯具 熵S（熵差ΔS）描述这种差别和变化 终态 初态（反之） ∴熵增大原