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熵增定律意味着什么

2022-03-24 23:46 作者:我爱计算机科学  | 我要投稿


图1

我们考虑扔硬币,当出现正面反面的概率都是1/2的时候,此时熵最大=1。

再考虑扔骰子。当出现每个数字的概率都是1/6的时候,此时熵最大=1(对数以6为底)。也就意味着,如果概率不是都等于1/6,熵就小于1。

这表示什么意思呢?就是当一件事情有着n种可能性,且每种可能性大小相同的时候,这个时候的熵最大。

比如,你告诉我,秦始皇已经死了,这是一件确定的事情(秦始皇死的概率为1,活的概率为0),本身不包含任何信息量,因此,这句话包含的信息量为0。而当你告诉我某次投硬币的结果是正面的时候,这句话包含的信息量最大。

因此,熵可以认为是一种信息量大小的一种度量。

自然界存在着一个熵增定律,怎么来理解呢?

图2

从图2可以看出,任何事物都有着从有序走向无序的趋势。

我们可以这样理解:当一个物体(包括生命)存在的时候,由于构成这个物体的基本粒子受到了力的约束,因此,表现出了某种有序的状态,但那些基本粒子都有着摆脱这种力的束缚的冲动,因此,当这个物体消亡以后,这些粒子就将从这个物体中逃离,从而在太空中自由地向着各个方向运动。我们假设这个物体由无数基本粒子构成,每个基本粒子在n个不同方向上运动的概率都是1/n,按照图1的计算公式,此时的熵等于1(以n为底)。

因为前面的推论是任何物体,因此,可以推广到地球、太阳等整个宇宙,按照这个推论,我们这个宇宙的最终结果必然是最后只剩下一个个的基本粒子在太空中自由地运动,而每一个基本粒子还将对于构成它的元素进行进一步的分裂,最后可能就是虚空。

所以,熵增定律似乎为我们指出了宇宙的最终结局,也似乎暗示了每个基本粒子似乎是有思想的,因为它们都想能够自由地运动,就像我们人类一样不愿意受到约束。

这样的推理结果是不是很奇怪?


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