熵是什么？

一直以来公众号里的文章都是文史经济类的，甚至一度被人认为作者是一位文艺小青年，其实作者是一位不折不扣的理工男，所以今天要为自己正名，今天要写一篇科普的文章，介绍一个二十世纪最重要的物理量——熵。

物理学家费曼曾经说过，如果不能把复杂的道理说明白，说明你还没有真正的搞懂他，费曼老人家在物理学上的造诣自不必说，诺贝尔奖获得者，他本身就是一位非常优秀的物理老师，他的物理学讲义被称为是最经典的物理学入门教材。熵的概念本身就非常复杂，而且在几十年不断的被深化，在信息论中有信息熵，甚至在一些社会学学科中也引入了熵的概念，所以今天我要讲的熵是一个物理学毕业生脑中的熵的概念，如果你没有看懂，不是你的智商问题，而是我理解的不透透彻。

先来两个公式镇场子

这两个公式都是熵的定义其实是等价的，著名的物理学家张首晟用三个公式概括人类文明的最高成就，爱因斯坦的质能方程、测不准原理，和熵的定义式，足见这个公式对物理学的重要性，既然是科普，本文不会再出现公式了。

1.     类比熵和温度

类比的方法一直是讲授物理学常用的方法，特别是对不熟悉的概念，今天还用这个经典的方法。温度体现的是物体内部的一种性质，通俗的将就是物体内部分子振动的快慢，温度是看不到的，但是我们能感受到。其实熵的温度是一样的，没有什么特殊之处，他所体现的就是物体内分子的混乱程度。所谓混乱是指分子的状态，可以类比一下操场上的学生，当没有集合的时候，大家有的在聊天，有的在思考人生，有的在观察地上的蚂蚁，等等不同的状态，当集合号吹响大家该做操的时候，所有的学生都会站好，面向主席台，这时候学生的状态是少的。所以我们就可以称整个操场上的熵减少了。熵和温度一样，我们不可能去说某个分子的温度是多少，也不会说一百个分子的温度是多少，而是大量的，应该和摩尔量级相比拟，所以熵也是这样的，不会说一个分子的熵，熵是指大量的分子的统计平均。

2.     熵和热力学定律

这里的热力学定律不是我们所熟知的能量守恒定律，而是指热力学第二定律。热力学第二定律有多种解释，最通俗的解释是温度不能自发的从低温物体传到高温物体。在很多高等物理学教材中讲述这一章的题目通常都会是《熵和热力学第二定律》，熵为物理学第二定律提供了另外一种优美的表达式，而且为热力学定律的计算提供了很大的方便。秉承科普精神，这里就不写公式了，通俗的表达就是自发的物理过程都是向着熵增的方向进行。在没有外部作用的情况下，物理过程总是趋向于无序的。举个栗子，如果拿一个大罩子把地球罩起来，隔绝和外部的一切联系，过段时间世界会变的沉寂。或许你会说，那整个宇宙的能量来自于哪里，他是不是一直会向着熵增的方向进行？这就是困扰了很多包括爱因斯坦这样的物理学家的问题，推动世界的第一因是什么，他们终其一生都没有解决，所以好多物理学家都相信是上帝或者是佛陀。

熵增意味着无序，负熵意味着有序，生命就是无序的分子组合成了有序的有机物，有序的组织，有序的功能，所以在物理学家眼中，生命就是一股负熵流（有兴趣可以看一下薛定谔的《生命是什么》）。

如果没有将明白说明我和费曼这样的大师还是有巨大的差距的，如果您能在看完这篇文章以后百度一下“熵”，也算是功德一件。

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