空间基本量子构想下的熵的定义
对热寂说的另一个角度的解读
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声明:本文受到了香农(C.E.Shannon)的信息熵定义的启发。
阅读本文,需要先阅读本人之前的文章:时间的定义
我认为一个时刻的熵取决于这个时刻的下一个时刻可能对应的变换的数量的多少。设宇宙的空间基本量子数是N,每个空间基本量子的最大可能能量激发态的数量是M,宇宙总共最大可能生成的变换就是M的N次幂。这个M的N次幂对应的就是宇宙能够对应的最大熵。
熵增过程的演绎:宇宙时间演化的过程就是熵增的过程,熵增的过程就是能量传导,热传导的过程。 上面提到宇宙最大可能生成的变换数量是M的N次幂,但这是最大的数量。在宇宙时间演化的过程是能量集中分布到能量分散分布的过程,从可能生成变换的数量理解这个过程就是,但能量集中时,能量没有传导到的宇宙中大部分的空间基本量子可能生成的能量态没有M个,能量传导到某一片区域,这个区域的空间基本量子的可能激发的能量态的数量才会增加,M只是取值范围的最大值。 宇宙演化的过程-熵增的过程-能量分布范围扩大的过程-就是不同区域空间基本量子的能量激发态的范围变得更大的过程-下一时刻可能生成的变换更多的过程。
M的N次幂是最大值,但当宇宙演化初期,大部分的空间基本量子的可能的能量激发态都没有M个,所以能生成的宇宙变换数远小于M的N次幂,当能量传导-能量分布范围越来越广,越来越多的空间基本量子的能量激发态数量的取值范围变大,相应时刻的下一时刻宇宙可能生成的变换就越来越多,对应的熵值就越来越大。
某个时刻熵的定义就是下一个时刻可能的变换数的数量。
某一时刻的熵值的数学描述=这个时刻在下一时刻可能生成的变换的数量
这里大部分mi指的是第i个空间基本量子在下一个时刻可能的最多能量激发态的数量,其实际取值范围区间比1到M窄,但随着宇宙时间的演化,能量分布越来越广,越来越多的空间基本量子的能量激发态的可能变化范围变大,从而可能生成的变换的数量变多,对应的熵越来越大,而在这个过程宇宙的总能量是守恒的。
另外要补充说明的是,一个时刻的下一个时刻可能的变换不仅受能量守恒的约束,也受相邻变换的约束,相邻变换的约束的意思是任何一个空间基本量子的能量态变化只能是其相邻的空间基本量子的作用带来,不存在超距作用。比如一个空间基本量子相邻有F个其他空间基本量子,这个时刻这个空间基本量子和相邻F个空间基本量子的能量态所携带能量的和是E0,那个下一个时刻,中间这个空间基本量子的能量态所携带的能量不可能超过E0。
能量分布越均匀,越广泛,大部分空间基本量子被激活的激发态的活动范围就越广,可能生成的宇宙变换就越多,熵就越大。
只要一个系统的基本组成的总数有限,每个基本组成上的激发态的数量有限,那么这个系统能够生成的变换也就有限,这个系统的熵就有最大值,也就是热寂说所讲的情形。
局部封闭系统的熵增过程与以上宇宙熵增过程类似,就不再重复了。
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