熵的應(yīng)用

1、熵的應(yīng)用熵的應(yīng)用【摘要】熵是物理學(xué)中的重要概念，熵在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的作用越來(lái)越廣泛，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的關(guān)系也越來(lái)越緊密。本文從熱力學(xué)熵、玻爾茲曼熵、信息熵幾方面簡(jiǎn)述了熵的概念，探討了熵在信息論、自然科學(xué)、生命科學(xué)、人類社會(huì)和生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域中的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】熵熵的應(yīng)用EntropyitsApplicationGUOXiaolingXuLingtingWuXiaoxuan【Abstract】Entropyisanimptantconcept

2、ofphysics.Relationshipbetweenthemisgettingcloser.TheconceptofentropyisdescribedrfromthermodynamicsentropyBoltzmannentropyinfmationentropy.Itisdiscussedaccdingtotheapplicationininfmationnaturesciencelifesciencehumansociet

3、yenvironmentecosystem.【Keywds】EntropyApplication1石破天驚石破天驚——“熵”概念的誕生概念的誕生最早引入熵的是Clausius，在1854年他引入了態(tài)函數(shù)熵，用以表述熱力學(xué)第二定律。Clausius根據(jù)可逆卡諾循環(huán)用完全宏觀的方法導(dǎo)出了Clausius等式：接著他又推導(dǎo)出，兩確定狀態(tài)之間的任一可逆過(guò)程的熱溫比的積分相等，與過(guò)程的具體情況無(wú)關(guān)。即克勞修斯將這個(gè)態(tài)函數(shù)稱為熵，以符號(hào)S表示。[1

4、]2“熵”概念的理解“熵”概念的理解2.12.1“熵”的宏觀意義“熵”的宏觀意義——熱力學(xué)熵?zé)崃W(xué)熵??可逆循環(huán)0TQd???2121baTQdTQdTQd熵有統(tǒng)計(jì)意義，所以對(duì)黑洞熵的理解可以加深對(duì)黑洞本質(zhì)的理解。為了探求黑洞熵的本質(zhì)，人們發(fā)展了各種求熵方法，包括磚墻方法等。研究發(fā)現(xiàn)，黑洞的熵主要是視界面附近量子態(tài)的貢獻(xiàn)。于是對(duì)磚墻模型進(jìn)行了改進(jìn)，提出了薄層模型，該模型僅考慮視界附近的一層薄層，可自然地避免磚墻模型的紅外截?cái)??？茖W(xué)家用“

5、熵”研究黑洞熱輻射：1974年Hawking發(fā)現(xiàn)了黑洞的熱輻射，這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了黑洞熱力學(xué)中當(dāng)時(shí)存在的矛盾，而且深入地揭示了量子力學(xué)、熱力學(xué)與引力之間的內(nèi)在聯(lián)系，是黑洞物理學(xué)上的劃時(shí)代的里程碑。[2]2000年P(guān)arikh和Wilczek在考慮輻射粒子的自引力作用的情況下，將黑洞的Hawking輻射理解成一種量子隧穿過(guò)程，得到黑洞視界處粒子的量子隧穿率與黑洞熵有關(guān)。因此我們可以利用黑洞視界附近的熵密度對(duì)黑洞的熱輻射進(jìn)行了研究，可以得到

6、黑洞的熱輻射總滿足StefanBoltzmann定律。其中??1823)(45422)(32TFrfhhvhBmackMB?????????????????19312003222???????????????????????????????rrQErrgfhhhrrhMh????20cos2cos31200sin2323223222?????rrrQErrQErrgFhhhhhhrrhaaMh??????????????????????