溯源探幽：熵的世界

熵的起源、历史和发展一、熵的起源1865年,德国物理学家鲁道夫·克劳修斯Rudolf Clausius, 1822 –1888在提出了热力学第二定律后不久,首次从宏观上提出了熵Entropy的概念.Entropy来自希腊词,希腊语源意为“内向”,亦即“一个系统不受外部干扰时往内部最稳定状态发展的特性”另有一说译为“转变”,表示热转变为功的能力.在中国被胡刚复教授一说为清华刘先洲教授译为“熵”,因为熵是Q除以T温度的商数.他发表了力学的热理论的主要方程之便于应用的形式一文,在文中明确表达了“熵”的概念式——dS=dQ/T.熵是物质的状态函数,即状态一定时,物质的熵值也一定.也可以说熵变只和物质的初末状态有关.克劳修斯用大量的理论和事实依据严格证明,一个孤立的系统的熵永远不会减少For an irreversible process in an isolated system, the thermodynamic state variable known as entropy is always increasing.,此即熵增加原理.克劳修斯提出的热力学第二定律便可以从数学上表述为熵增加原理：△S≥0.在一个可逆的过程中,系统的熵越大,就越接近平衡状态,虽然此间能量的总量不变,但可供利用或者是转化的能量却是越来越少.但是克劳修斯在此基础上把热力学第一定律和第二定律应用于整个宇宙,提出了“热寂说”的观点：宇宙的熵越接近某一最大的极限值,那么它变化的可能性越小,宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态.热寂说至今仍引发了大量争论,没有得到证明.二、熵的发展在克劳修斯提出熵后,19世纪,科学家为此进行了大量研究.1872年奥地利科学家玻尔兹曼L. E. Boltzmann首次对熵给予微观的解释,他认为：在大量微粒分子、原子、离子等所构成的体系中,熵就代表了这些微粒之间无规律排列的程度,或者说熵代表了体系的混乱度The degree of randomness or disorder in a thermodynamic system..这也称为是熵的统计学定义.玻尔兹曼提出了着名的玻尔兹曼熵公式S=klnΩ,k=×10^-23 J/K,被称为玻尔兹曼常数；Ω则为该宏观状态中所包含之微观状态数量,或者说是宏观态出现的概率,一般叫做热力学概率.玻尔兹曼原理指出系统中的微观特性Ω与其热力学特性S的关系,后来这个伟大的等式被刻在他的墓碑上.三、熵的应用自从Clausius提出熵的概念以来,它在热学界发挥的作用有目共睹.提及这个概念,我们往往把它与热力学定律,熵增原理,卡诺循环等联系在一起,除了热学之外,从它的宏观、微观意义出发,它还被抽象地应用到信息、生物、农业、工业、经济等领域,提出了广义熵的概念.熵在其他领域中的应用在此不再赘述,下面仅在热学领域对熵进行一个基本的探讨.一、熵的定义Definition1．宏观：宏观上来说,熵是系统热量变化与系统温度的商.Amacroscopic relationship between heat flow into a system and the system's change in temperature.这个定义写成数学关系是：dS是系统的熵变, δq是系统增加的热量,仅在可逆过程成立,T是温度.注：对于可逆过程,等号成立；对于不可逆过程,大于号成立；所有自发过程都是不可逆过程.2．微观：微观上说,熵是一个系统宏观态对应的相应微观态的数目热力学概率的自然对数与玻尔兹曼常量的乘积.On a microscopic level, as the natural logarithm of the number of microstates of a system.数学表达如下：S是熵,kB是玻尔兹曼常量, Ω微观态的数目热力学概率.二熵的相关定义1．比熵：在工程热力学中,单位质量工质的熵,称为比熵.表达式为δq=Tds, s称为比熵,单位为J/ kg·K 或 kJ/ kg·K.2．熵流：系统与外界发生热交换,由热量流进流出引起的熵变.定义式为：.熵流可正可负,视热流方向而定.3．熵产：纯粹由不可逆因素引起的熵的增加,定义式为：.熵产永远为正,其大小由过程不可逆性的大小决定,熵产为零时该过程为可逆过程.熵产是不可逆程度的度量.三熵和热力学第二定律1．热力学第二定律的三种表述：1克劳修斯描述Clausius statement：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化.It is impossible to construct a device that operates in a cycle and produces no effect other than the transfer of heat from a lower-temperature body to a higher-temperature body.2开尔文描述Kelvin statement：不可能从单一热源取热,并使之完全转变为有用功而不产生其它影响.It is impossible for any device that operates on a cycle to receive heat from a single reservoir and produce a net amount of work.3熵增原理principle of entropy increase：孤立热力系所发生的不可逆微变化过程中,熵的变化量永远大于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比；也可以说成,一个孤立的系统的熵永远不会减少.The second law of thermodynamics states that the entropy of an isolated system never decreases, because isolated systems always evolve toward thermodynamic equilibrium— a state depending on the maximum entropy.2．熵增原理：根据这一原理,我们得到了对于孤立体系的熵判据：ΔS 孤＞0 自发ΔS 孤=0 平衡ΔS 孤＜0 非自发利用熵判据能够对孤立体系中发生的过程的方向和限度进行判别.如：把氮气和氧气于一个容器内进行混合,体系的混乱程度增大,熵值增加即ΔS＞0,是一个自发进行的过程；相反,欲使该气体混合物再分离为N2 和O2,则混乱度要降低,熵值减小ΔS＜0,在孤立体系中是不可能的.当然,若环境对体系做功,如利用加压降温液化分离的方法可把此混合气体再分离为O2 和N2,但此时体系与环境之间发生了能量交换,故已不是孤立体系了.四熵的性质1．非负性：SnP1,P2,…,Pn≥0；2．可加性：熵是一个状态函数,对于相互独立的状态,其熵的和等于和的熵；3．极值性：当状态为等概率的时候,即pi=1/n,i==1,2,…,n其熵最大,有SnP1,P2,…,Pn≤Sn1/n,1/n,…,1/n=㏑n；4．影响熵值的因素：①同一物质：S高温＞S低温,S低压＞S高压；Sg＞Sl＞Ss；②相同条件下的不同物质：分子结构越复杂,熵值越大；③S混合物＞MS纯净物；④对于化学反应,由固态物质变成液态物质或由液态物质变成气态物质或气体物质的量增加的反应,熵值增加.5．对于纯物质的晶体,在热力学零度时,熵为零.热力学第三定律6．系统的熵越大,就越接近平衡状态,虽然此间能量的总量不变,但可供利用或者是转化的能量却是越来越少.In a physical system, entropy provides a measure of the amount of thermal energy that cannot be used to do work.四、参考资料Reference工程热力学第三版高等教育出版社；现代化学基础清华大学出版社；薛凤佳熵概念的建立和发展；李嘉亮,刘静玻尔兹曼熵和克劳修斯熵的关系；顾豪爽熵及其物理意义；熵——百度百科；Introduction to entropy, From Wikipedia, the free encyclopedia；A History of Thermodynamics——Springer。

熵的起源与发展摘要：自然界中发生的宏观过程（指不靠外力自然发生的过程——自发过程）都有确定的方向和限度，如水从高处向低处流，热从高温体传向低温体等，对化学反应也是如此。

另外，变化过程与混乱度有关，自发过程往往是由混乱度小到混乱度大的方向进行。

热力学中是用熵来描述系统的混乱度（无序度）的大小的。

关键词：熵的起源；热机；热寂说；热力学第二定律；熵的微观本质人类活动离不开能源。

作为提供能源的主要物质——煤炭和石油资源是有限的。

同时, 煤炭和石油燃烧时会污染空气, 影响人类活动。

地球上四分之三的面积都被水覆盖, 于是, 有人提出这样一个想法: 设想有一个极大的集热器, 可以收集海水温度降低过程中释放的能量, 并在需要能量时释放出来加以利用。

这个想法的确诱人, 因为这并不违反热力学第一定律。

有人测算过, 这个想法若能实现, 只要使整个海水温度下降0. 01摄氏度 , 则对外所做的功可供全世界的工厂上千年之用。

19世纪的科学家对此进行了长时间的探索研究。

然而, 结果却令人遗憾。

为什么这种想法不能实现呢？原来, 热传导是有方向性的, 有条件的。

这就是热力学第二定律给出的答案。

热力学第二定律和熵概念的提出, 是科学史上一个重要的里程碑。

熵唯一地表达了变化和时间方向的普适性特征, 第一次从全域的角度阐述了变化方向的含义, 并将时间表达为变化的内部性质。

以下是熵的发展简史:1.工业革命与内燃机的发明伴随着生产力的发展与物质需求的迅速增长, 人们迫切需要改善现行生产方式以提高生产效率。

蒸汽机的发明引起了一场工业革命, 出现了劳动分工, 生产效率明显提高。

然而, 当时蒸汽机的效率非常低,于是众多科学家和工程师开始踏上提高热机效率之路, 其中卡诺的研究引领了后来者前进的方向。

2. 卡诺定理卡诺抓住了问题的关键——“热机做功依赖于两个热源”, 从热力学角度对理想热机的工作原理进行研究, 提出了卡诺循环。

由卡诺循环引出的卡诺热机是一种理想热机, 即效率最大的热机, 实际的热机只能在效率上不断改进以接近卡诺热机。

科普知识类书籍科普知识类书籍(精选3篇)如果说有一本书，不但是科学的名著，还是科普的佳作，那就是以下推荐的书籍了。

下面是为大家带来的热门科普知识类书籍（实用），希望大家能够喜欢!科普知识类书籍（精选篇1）1、《星空逐梦》作者：《探索自然丛书》编委会编;出版年：—1;页数：362简介：《星空逐梦》系统地将人类探索太阳系、银河系、星座、星系和星云的结果作了很好的总结。

对人们继续探索诸如宇宙是如何形成的，椭圆星系、矮星系、棒旋星系里哪一颗星与地球相似，人类何时能到达仙女座、金牛座、狮子座、天琴座、飞马座，银河系是怎样旋转的，火星人是否存在、人类是否可以移居月球、躯体庞大的木星为地球作出了怎样的贡献、海王星是先计算出来的还是人们先发现的等问题有很大的帮助。

2、《果壳中的宇宙》作者：[英]史蒂芬·霍金出版社：湖南科学技术出版社(—3)译者：吴忠超简介：在《果壳中的宇宙》这部新作中，霍金把读者带到理论物理的最前沿，真理在那里甚至比幻想更令人眼花缭乱。

他利用通俗的语言解释制约着宇宙的原理。

3、《溯源探幽：熵的世界》作者：冯端/冯少彤出版社：科学出版社副标题：熵的世界原作名：The World of Entropy简介：讲述的内容大体依循了历史发展的顺序：头两章介绍了第二定律在热力学中的地位以及在热力学范围内熵的含意;第三、四两章着重讨论了熵在统计物理学及分子动力论中的意义，给予熵以概率论的诠释，并通过有序无序相变的事例阐述了熵在物相转变中所起的作用，除了通常固体中的问题外，也说明了熵在软物质中的.独特作用;第五、六章讨论了熵在非平衡态中的作用，深入探讨了熵作为时间之矢的问题;在第七、八两章中，重点讨论了低温技术、低温物理和热力学第三定律，也介绍了量子统计及一些低熵相的物理本质;然后，在第九章中引入麦克斯韦妖，用来阐述熵与信息的关系、熵在信息论和生物遗传中的意义;最后一章讨论了一些与熵有关但至今尚未完全解决的问题，强调了动力学、统计力学与热力学之间的相互关系和密切联系，以及非线性动力学的发展带来的新的洞见和挑战，用以说明对熵的某些研究直到今天还有其现实意义。

熵界和全息原理熵界原理指的是所有物质的本质都是熵或不可逆的混乱，并且它会随着熵的增加而不断增加，因此所有的生命和物质都有朝向死亡的趋势。

这是物理学家佐卡利爵士在20世纪50年代首次提出的一种主流科学理论，它是以一种全新的方式来理解物理学和宇宙基本原理的，熵界原理提出了物理定律尤其是熵定律是物质和能量宇宙的根源。

全息原理是在20世纪60年代提出的，它指的是一种生物、物理和物质的相互联系，它说明一切物质都是从某一种共振的能量（也就是被称为全息能量）中产生的，而这种能量是所有物质的最终形态。

它也揭示了宇宙中任何一种形式的物质都可以以不同的方式发出不同的共振，并且它们之间有某种联系。

熵界原理和全息原理均有利于我们理解宇宙中物质与能量之间的联系，这些原理也提供了一种新的视角去衡量物质与能量之间的变化，并且可以帮助我们理解宇宙的本质，即熵或不可逆的混乱，以及它的死亡趋势。

熵界原理的观点表明，宇宙的复杂性是可能的，而不是通过运动来创造，而是由不可逆的混乱发挥作用。

因此，这些定律提供了一种不同的视角来描述宇宙，该视角强调复杂性是由死亡趋势而不是简单的机械议程产生的，这证明了宇宙有一定的自我组织性，它可以从混乱中抽取出复杂性来让它的部分具有更多的相互作用。

全息原理也同样强调了宇宙的复杂性，它表明所有的物质都是从一种共振的能量，即全息能量中产生的，而它也可以作为一种观察宇宙的新视角，因为它说明了宇宙中任何一种形式的物质，都可以以不同的方式发出不同的共振，从而帮助我们理解宇宙的物质事物。

通过熵界原理和全息原理，我们对物质和能量有了更加深刻的了解，我们现在可以从一种更有趣和具有更多洞察力的视角来观察宇宙，将它分解成不同的形式和不同的组合，从而增加我们对宇宙的理解。

综上所述，熵界原理和全息原理是我们更好地理解宇宙物质与能量的关系的有力工具，它们也提供了一种新的视角去衡量物质与能量之间的变化，使我们可以更好地理解宇宙的本质。

《溯源探幽：熵的世界》读书随笔目录一、内容简述 (2)1.1 书籍简介 (3)1.2 研究背景与意义 (3)二、熵的概念与原理 (4)2.1 熵的定义 (5)2.2 熵增与熵减 (7)2.3 熵在物理学中的应用 (8)三、熵在自然界的体现 (9)3.1 天文学中的熵 (10)3.2 生物学中的熵 (11)3.3 化学中的熵 (12)四、熵与社会科学的关系 (13)4.1 社会网络中的熵 (14)4.2 信息熵与信息论 (15)4.3 熵在经济学中的应用 (15)五、熵在人类文明中的作用 (17)5.1 技术进步与熵 (18)5.2 能源消耗与熵 (19)5.3 环境保护与熵 (21)六、未来展望 (21)七、结语 (22)7.1 对《溯源探幽 (24)7.2 对熵未来研究的展望 (25)一、内容简述在这个科技飞速发展的时代，熵的概念已经成为我们理解世界的重要工具。

它不仅仅是一个物理学的概念，更是一种哲学思考。

我想分享我的阅读《溯源探幽：熵的世界》一书后的随笔。

这本书以浅显易懂的语言，带领我们走进了熵的神秘世界。

作者从热力学第二定律出发，逐步揭示了熵的本质和它在自然界中的应用。

熵的增加代表着混乱度的增加，这与我们所生活的世界息息相关。

从宇宙的大爆炸到生命体的繁衍，再到科技的进步，熵都在不断地发挥作用。

在阅读过程中，我被作者对熵的深入剖析所折服。

他不仅从科学的角度解释了熵，还从哲学的角度探讨了熵与人类命运的关系。

熵的增加似乎预示着我们的未来将会充满不确定性和挑战，但同时也为我们提供了改变现状的动力。

书中对熵的实验验证也让我印象深刻，通过一系列有趣的实验，作者向我们展示了熵的增加是如何在实际中得到证实的。

这些实验不仅增强了书的可信度，也激发了我对科学的兴趣。

《溯源探幽：熵的世界》是一本值得一读的好书。

它不仅让我对熵有了更深入的了解，还启发了我对生活和未来的思考。

只要我们能够正视熵的存在，就能够更好地应对生活中的挑战，创造更美好的未来。

Vol. 41 No. 12(2020)物理教师P H Y S IC S T E A C H E R第41卷第12期2020 年论熵的定义与熵的物理意义邢红军(首都师范大学教师教育学院，北京100048)摘要：鉴于墒的定义与墒的物理意义晦涩难懂.提出了把熵的定义与墒的物理意义分开研究的观点.即熵的定义应当从“能量分布”的角度进行研究，而墒的物理意义则应当从“能量做功”的角度进行研究.研究认为，墒的定义是：随着时间的流逝，描述热量在空间分布均匀程度的物理量；熵的物理意义是：描述系统与环境相互作用过程中，热量不能做功程度的一种量度.这为准确理解熵的定义与熵的物理意义提供了有益的启示.关键词：墒；定义式；物理意义；温度场；能量分布在热力学乃至整个物理学中，熵都称得上是一个很重要的物理概念.它对于透彻理解和深入掌握热力学第二定律，甚至是了解物质世界的演化过程都有着非常重要的作用.由于熵的概念比较抽象.一直以难懂而闻名于世.美国著名物理学家P.W.A tk in也说：科学对解放人类精神的贡献没有任何部分像热力学第二定律那样大，同时科 学的其他部分也几乎没有这样高深莫测.”他称熵 是“永远难以透彻了解的.”可见熵的概念确实是不易理解的，对初学者尤其如此.为了确切了解熵的定义和深人理解熵的物理意义，本文先对熵的定义与熵的物理意义研究现状进行综述，而后在对熵的研究过程中，采用“两 步走”的方法，即把熵的定义的研究与熵的物理意义的研究分开，避免将二者混在一起进行研究.先从“能量分布”的角度研究熵的定义，而后再从“能 量做功”的角度研究熵的物理意义.1“熵”的定义与熵的物理意义研究现状摘（英文entropy，德文entropie)是由德国物理学家克劳修斯于1865年提出来的，它表示系统的“转变含量"（transformation content),即对热转 化为功本领的量度.如果用S表示这个量，则dS=学自克劳修斯提出熵这一概念后，150多年来，“熵问题的讨论已波及信息论、控制论、概率论、天 体物理、宇宙论、生命与社会等多个不同领域.由于自然界存在的复杂性，使熵的定义出现了极大的混乱，各种议论概念含糊、问题矛盾多多.[2]”究 其原因，正是对经典热力学中“熵”的定义缺乏准确理解所致.曹则贤认为，熵是一个非常独特的概念，就不易理解和容易误解这两点来说，在整个物理学领域，熵都是鲜有其匹的一个词.他进一步指出，中文熵，或曰热温熵.确实让人联想到除式dS=^，而非能量转换的内在问题.他认为：此公式是计算 工具，却不是熵的定义.若由熵，或热温商来理解熵，难免误人歧途.其根据积分公式而来的汉译有其历史的合理性，但从根本上来说确是错误的，似 乎熵的定义或计算依赖温度的存在.熵是比温度更基本的物理量，对温度无从定义的体系，熵一样 是可定义、可计算的.曹则贤承认，熵的概念是一个丰富的矿藏，他未能窥见其奥妙之万一，且一篇 短文也不足以描绘神龙之首尾.ra对于熵的理解，只从微观层次上解释熵对于人们认识熵的物理本质还是不够的.著名物理学家吴大猷先生曾指出：“熵的观念是很复杂很深的，很多书为了方便.只从统计观点来解释熵，虽 不说这是错，但这是不够的.”[<]因为对于一些研究人员或工程师来说，他们更关心熵的宏观应用.例如用熵来描述热机的热功转换效率，分析热传 递过程的不可逆性等.而且，即使已有“熵是系统混乱程度的度量”这一微观物理意义的解释，也似 乎没有减少熵的神秘色彩.正如我国著名物理学家冯端所说，“熵是一个极其重要的物理量，但却 又以其难懂而闻名于世.”[5]赫尔曼.哈肯也曾指出：“在涉及到熵这一概念时，物理学家们本身也存在着相当的混乱.”[6]就连以熵作为主要研究内容之一并获得诺贝尔化学奖的科学家普利高津都认为，“熵是一个很奇怪的物理量，不可能给出一个完备的解释.”[7]而从下面这个有关信息熵的有趣故事中，更能够深刻体会到科学家们对于熵概念难懂的无奈.1948年，贝尔实验室的电气工程师64第41卷第12期2020 年物理教师P H Y S IC S T E A C H E RVol. 41 No. 12(2020)申农（Claude Shannon)在研究通讯信号时，提出了 一个表征“丢失的信息（lost information)”或“不确 定度（uncertainty)”的物理量.但他一直苦于找不到合适的名字来命名该物理量.一次偶然的机会，申农遇到了冯.诺依曼（John Von Nouma)并向 他请教这个问题.冯•诺依曼说：“为什么不叫它熵呢？一方面它和统计熵的数学表达式很相像，但最重要的一点是，现在根本就没有人知道熵是什么，因此取名熵别人也不会提出反对.’’[8]那么熵的物理学意义究竟是什么呢？成如山 认为，“熵是一个像体积、压强、温度、内能那样真 实的物理量”，“正如温度是系统分子热运动剧烈程度的量度、气体压强是大量分子碰撞器壁强度的量度一样，熵的物理意义应该是构成系统的微观粒子热运动混乱程度量度”.[9]这种对熵物理意 义的认识正如吴大猷先生所指出的那样，是只从 统计观点来解释熵，显然并没有触及到熵的本质. 赵凯华等人认为，热量从高温传到低温熵增加意味着能量的分散和退降，即把熵看作是能量退化贬值的量度.[1°]这种对熵物理意义的理解是从能量退降的角度出发的，但并不能从熵的表达式中直接得出熵的物理意义，所以，也不能认为是熵的 一个满意的定义.也有研究者提出，“熵是表示任何一种能量在空间分布均匀程度的物理量.”[11]这 一定义已经比较接近熵概念的本质了，但也并不 是熵概念的全部，而且也不能从熵的表达式中直接得出.纵观对熵的定义与熵的物理意义的探讨，不 难发现，人们从不同角度对熵的定义与物理学意义做了解释，均有其合理之处.然而，这些解释都是间接或内隐的，无法给人一目了然之感，因此，对认识熵的定义与熵的物理意义就产生了严重障碍.我们认为，人们之所以长期以来觉得熵的概念难以理解，归根结底是因为一个关键问题没有搞清楚.即：熵的定义应当从“能量分布”的角度进 行定义，而熵的物理意义则应当从“能量做功”的角度进行定义.不能将二者区分而将两者混淆在一起讨论，是导致熵的概念艰涩难懂的重要原因.2“熵”的定义在确立上述观点的基础上，我们从熵的原始定义式出发，借助一种重要的科学方法—比值 定义法，通过剖析熵的定义式中物理量的深层含义，尝试从“能量分布”的角度对熵的定义给出符合熵概念本质的解释.由克劳修斯熵公式：可知，式中d Q是可逆循环中热量的变化量，T为热力学温度，d S是 可逆过程中熵的变化量.根据比值定义法可知.熵可以看作是“单位热力学温度热量的变化量”.然 而，这种表述仍处于一种“含苞待放”状态，需要进 一步明确才能展现出熵的定义.在熵定义式的分子上，d Q表示热量，它是能 量的一种，这是易于理解的.因此，要想真正理解熵的定义，就必须对定义式中分母T的深层含义进行剖析.像重力场、速度场等一样，物理学中存在着温度的场称为温度场，它是各时刻物体中各点温度分布的总称.温度场理论表明，物质系统内各个点上温度的集合称为温度场，它是时间和空间坐标的函数，反映了温度在空间和时间上的分布.因此，温度T这个变量通常是空间坐标和时间变量《的函数，B P r=7X：〇z“）.该公式描 述的是三维非稳态（瞬态）温度场，在此温度场中发生的导热为三维非稳态（瞬态）导热.不随时间而变的温度场称为稳态温度场，即了=了（:0 2)，此时为三维稳态导热.对于一维和二维温度场，稳态时可分别表示为：r=/(：r)和:r=/(x，y), 非稳态时则分别表示为T=/(jr，〖）和T=/(:c，：y，0.由于温度T这个变量通常是空间坐标和时间变量的函数，即了=/(r,«).所以，克劳修斯熵公式就可以表示为：dS=^^，由比值定义法可知，熵的定义就是：随着时间的流逝，描述热量在空间分布均匀程度的物理量.热量在空间分布的越均匀，则熵越大.反之，熵则越小.比如，把温度一端高一端低的铁棒用一个绝热材料包裹起来，此时 铁棒上的热量在空间分布的不均匀，铁棒的熵值较低.经过一段时间后把绝热材料去掉，虽然铁棒上的热量没有任何散失，但是此时铁棒上所有位置的温度都变成一样了，即热量已经均勻地分布到了整个铁棒上.此时铁棒的熵就增加了.从能量分布或能量储存的角度讨论熵的定义，不难理解，要使一个系统以做功的形式向外输出能量，该系统必须与外界有能量密度的差异.只有存在这种差异，能量才会自动地从高密度区域流向低密度区域，直到能量密度的差异消失为止. 换句话说，我们只能从能量的流动过程中得到功. 例如，水从高处流向低处推动水轮机而做功，热量 从高温物体流向低温物体推动热机而做功，都是65Vol. 41 No. 12(2020)物理教师P H Y S IC S T E A C H E R第41卷第12期2020 年能量密度从非均匀分布趋于均匀分布的结果.能 量分布越不均勻，熵就越小，反之熵就越大.如果 能量分布完全均匀，熵值就达到最大.这时就不可 能再发生能量从这一区域自发转移到另一区域的 宏观流动，也就是不再对外做功.除非由于外界的 原因，再度造成能量密度的不均匀，才能形成能量 的流动，从而可以对外做功.由此可见，熵可以作 为系统能量储存在空间均匀程度的一种量度.3 ‘‘熵”的物理意义如前所述，经过长达一个半世纪的探讨，有的 学者利用微观统计学的方法对熵的物理学意义进 行解释，有的学者从能量退化贬值角度对其进行 阐述，还有的学者从能量分布视角进行说明.至今 为止，对熵的物理意义的认识仍在继续探究.我们认为，在熵的定义研究的基础上，从“能 量做功”的角度可以给出熵的物理意义的解释.假设有一个热力学系统，高温热源温度为1， 输出热量为0,低温热源的温度为乃，因而可以在 系统的高温热源A 与低温热源C 之间构成一卡诺热机（如图l a )，这一热机的效率7/=1 —产生的机械功为A = Q ，(1一|^，热量Q 中不可用部 分（即排放到低温热源去而不能用来做功的部分）为Q’ = Q . # •(a ) (b )图1现在假定这个热力学系统在高温热源A 与低 温热源C 之间还存在着一个较低温热源B ,3个热 源的温度关系为高温热源A 先把热 量Q 传给温度为T 2的另一较低温热源B ，于是在 较低温热源B 和低温热源C 之间构成一卡诺热机 (如图l b )，此时，热量Q 的可用部分（即对外做功的部分）将减少为A ' = Q . — 而不可用部分则增加为Q " = Q ^前后两次比较，热量Q 的不可用部分增加了 Q 〃一Q ’ = Q (去一去）.7V 同时温度为乃和乃的两个物体所构成的系统，其熵的增量为A S s Q *因此，热量的不可用部分的增量为CT _Q ' = T3 . AS .可见，熵可以 作为能量的不可用程度的一种量度.不难发现.熵的物理意义是：它是作为能量的 不可使用程度的一种量度.这是因为，在一切实际 过程中，能量的总值虽然保持不变（能量守恒），但 能量可以利用的程度却随着熵的增加而降低了. 换句话说，从能量的数量上说，能量的总量保持不 变，而从能量的品质上说，品质变差了，可以用来 做功的部分变少了.也可以说，能量的价值降低 了.从以上分析可以知道，储存于高温下的热量， 能够对外做较多的功，也就是具有较好的品质.储 存于低温下的热量，同样数量的热量却只能对外 做较少的功，因为其品质较差，故称其为贬值的 能量.参考文献：1申先甲等.物理学史简编[M ].济南：山东教育出版 社，1985.2李玉山.熵的本质与宇宙生命创造演化[J ].前沿科学， 2008(01) ：80-90.3曹则贤.物理学咬文嚼字[M ].合肥：中国科学技术大 学出版社，2015.4吴大猷.吴大猷文集[M ].杭州：浙江文艺出版社，1999. 5冯端，冯少彤.溯源探幽熵的世界[M ].北京：科学出版 社，2005.6哈肯.协同学：理论与应用[M ].北京：中国科学技术出 版社，1990.7I Prigogine . What is entropy ? Naturwissenschaften , 1989(76):l -8.8 M Tribus , E C Mclrvine . Energy and information . SciA m ,1971(225)：179—184.9大学物理编辑部.力学热学专辑[M ].北京：对外贸易 教育出版社，1987.10赵凯华，罗蔚茵.新概念物理教程：热学[M ]•北京：高等教育出版社，1998.11陈清梅，刘志璟•邢红军.论墒概念的宏观物理意义[J ].中学物理教学参考，2006(11):10.12蹇继勋.混乱程度、剧烈程度、熵变辨析[J ].四川师范大学学报（自然科学版），1998(01): 113—116.(收稿日期：2020 —03 —17)66。

发达国家高校就业指导给我们的启示张涛(长江大学一年级教学工作部，湖北荆州434025)摘要：本文对英国、美国、日本、中国高校就业指导的现状进行了深入的比较研究．并从中吸取先进的经验．提出从六个方面推动我国大学生就业指导发展的途径即创新就业指导的理念，构建全方位的大学生就业指导服务体系。

加强大学生就业指导工作的法制化进程建设，丰富大学生就业指导内容和载体，建立完善、方便、快捷的就业信息途径和构建专业化、学者化、科学配置的就业指导队伍。

关键词：高校就业指导美国英国日本现状启示大学生就业指导是帮助大学生根据个人的生理、心理、专业学习特点同时考虑社会需求选择最佳职业的过程，是提高大学生就业能力的重要方面。

当前大学生就业形势严峻，高校的就业指导的好坏直接决定了其就业是否顺利．我国的高校非常重视大学生的就业指导，但在就业指导的形式、内容、实效上一直不甚理想．本文通过积极借鉴发达国家的就业指导，针对我国实际提出创新高校大学生就业指导的形式，以促进我国大学生就业历程的发展。

一、发达国家的就业指导(一)英国的就业指导第一。

重视大学生就业指导服务，就业指导体系化：在英国．大学生就业问题引起了社会的普遍关注，政府、学校和社会组织等都高度重视大学毕业生的就业指导服务工作，教育与技能郑的政府网站专门开设了毕业生就业网页．直接为毕业生提供服务。

各校不仅设立就业指导服务中心等专门机构，配备专职人员从事就业指导服务．而且还强调就业指导服务的全员参与。

第二．就业指导信息化程度高，无缝隙服务学生。

英国的各校纷纷采取一系列措施改进就业信息的管理，首先，拓建广泛的信息收集渠道。

其次，畅通信息传播路径。

有关就业指导服务信息遍及校园生活的各个角落．基本实现了全天候无缝隙就业信息服务。

在实践中。

各高校通行的做法是将大量的图书资料、报刊杂志、录像带、光盘以及各种网站和数据库等公之于众，主动编辑就业信息和就业指导刊物并定期摆放到学校的食堂、图书馆、教室等公共场所免费供学生自由翻阅．提供有关职业的最新信息和就业指导中心的最新讲座、招聘活动等，以便不同层次的学生更好地了解和衡状态演变。

领导科学2015·5月下领导艺术杠杆是一个物理学的概念，指设置一种机械装置，通过动力点、支点、阻力点的相互关系，改变力的大小，达到用较小的力撬起较大物体的效果。

复杂系统管理往往要借助杠杆原理。

这是因为复杂系统常常是巨系统，管理者力有不逮；再者，复杂系统错综复杂，用力不准，或者用力过猛，都会适得其反，使系统发生震荡而进入混沌。

而用杠杆调节，因使用考究、调节精准，往往能四两拨千斤，牵一发而动全身，而且讲究顺势而为、借力打力，对系统本身的损害最小，成本最低，达到的效果却比较理想。

杠杆调节首先要找准支点，通过对支点用力（间接用力，即对目标来说是改变用力方向），达到用较小的力撬起较大物体的效果。

那么，我们能否说，凡是我们在复杂系统管理中，以小博大、找准杠杆支点用力和间接对调节对象发力，就是使用了杠杆调节原理了呢？对此，我们的答案是肯定的。

杠杆作用，当然要以上三个方面同时发生作用才能产生，但在使用过程中侧重往往有所不同，为了讨论方便，我们不妨把杠杆作用的这三个方面当作复杂系统杠杆调节的三种具体策略来加以探讨。

一、以小博大我们在系统调节中，可通过微扰、噪声来保持系统的稳定和控制混沌，即用小的混乱来抑制大的混乱。

“在外力或延迟自反馈控制法中，引入微扰后把系统的维数增加，以增加原系统的维数来获得稳定所必需的条件，即使表征混沌特性的L 指数从正数变为负数，从不稳定变为稳定。

”（陈忠、盛毅华：《现代系统科学》，上海科学技术文献出版社2005年版，第301页）比如，多元化的、民主的社会可能会比较嘈杂，不那么整齐划一，各种意见观点相持不下、此起彼伏，协调起来往往要花一定的功夫。

然而，事实证明，一个多元化的、民主的社会比起单元的、专制的社会更加稳定，也更加繁荣。

企业组织也一样，集权的管理看起来步调一致，但并不利于适应环境和长远发展，而适当分权的组织虽然看起来杂乱，却更具适应性和灵活性。

有时候，我们可用单纯的数量的积累来达到使系统质变的效果。

熵的起源、历史和发展一、熵的起源1865年，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius, 1822 – 1888）在提出了热力学第二定律后不久，首次从宏观上提出了熵(Entropy)的概念。

Entropy来自希腊词，希腊语源意为“内向”，亦即“一个系统不受外部干扰时往内部最稳定状态发展的特性”（另有一说译为“转变”，表示热转变为功的能力）。

在中国被胡刚复教授（一说为清华刘先洲教授）译为“熵”，因为熵是Q除以T（温度）的商数。

他发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》一文，在文中明确表达了“熵”的概念式——dS=（dQ/T）。

熵是物质的状态函数，即状态一定时，物质的熵值也一定。

也可以说熵变只和物质的初末状态有关。

克劳修斯用大量的理论和事实依据严格证明，一个孤立的系统的熵永远不会减少（For an irreversible process in an isolated system, the thermodynamic state variable known as entropy is always increasing.），此即熵增加原理。

克劳修斯提出的热力学第二定律便可以从数学上表述为熵增加原理：△S≥0。

在一个可逆的过程中，系统的熵越大，就越接近平衡状态，虽然此间能量的总量不变，但可供利用或者是转化的能量却是越来越少。

但是克劳修斯在此基础上把热力学第一定律和第二定律应用于整个宇宙，提出了“热寂说”的观点：宇宙的熵越接近某一最大的极限值，那么它变化的可能性越小，宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态。

热寂说至今仍引发了大量争论，没有得到证明。

二、熵的发展在克劳修斯提出熵后，19世纪，科学家为此进行了大量研究。

1872年奥地利科学家玻尔兹曼（L. E. Boltzmann）首次对熵给予微观的解释，他认为：在大量微粒(分子、原子、离子等)所构成的体系中，熵就代表了这些微粒之间无规律排列的程度，或者说熵代表了体系的混乱度（The degree of randomness or disorder in a thermodynamic system.）。

熵，日益璀璨的明星环境024班郭莹李祎飞贺晓珍熵自从Clausius提出这个概念以来，它在热学界发挥的作用有目共睹。

提及这个概念，我们往往把它与热力学定律，熵增原理，卡诺循环等联系在一起，但它的深刻意义，所涉及的范围远远超过了热学这个范畴，从它的宏观、微观意义出发，把它抽象地应用到农业、工业、经济等领域，提出了广义熵的概念。

在现代科技研究中，“熵”的思想正在日益渗透，它发挥的作用也日益巨大。

生命与熵也存在着千丝万缕的关系，用“熵”的思想来诠释生命，也取得了骄人的成就。

熵，作为一种新的世界观，在现代科学技术文化领域中它犹如一颗明星正日益璀璨。

一．熵的概述(一)熵的由来自然科学与应用科学技术之间存在着互相促进的关系，这是人所共知，毋容置疑的。

熵的由来更有其特殊的意义和背景。

先让我们来归根结底一下吧！随着人类进入工业社会，生产对动力的需求越来越强烈，有人幻想制造一种“永动机”：即不需要任何燃料与动力却能不断对外做功的机器。

可是各种各样美妙的设计在实践无不以失败而告终。

但这一次次得失败，使人们积累了大量的实验经验，由此，能量守恒定律诞生了，接着又有了热力学第二定律：系统从外界吸收的热量等于系统能的增量和系统对外所做的功之和。

显然，这种不需要任何燃料与动力却能不断对外做功的机器违反了热力学第二定律，更违反了能量守恒，是更本不能实现的。

然而，人类绝不会止步不前的，热力学第一定律并不反对另一种美妙的愿望，若某个系统再变化中能吸收周围的热量，产生了功，而又返回初态，如此周而复始进行永不停止，功亦无限，称此为“第二类永动机”。

它并不希望无中生有的产生能量而寄希望于周围大自然热库——大地，海洋，大气中，把能量取出来，然后通过一种设计巧妙的机器，把从大自然热库中吸收的热量全转化为功能，这是多么美妙的设想！人类找到了取之不尽用之不竭的能源！有人推算，若能制造出这样的热机，那么只要使整个海洋的温度降低0.01度，则机器对外所做的功就可以供全世界的工厂使用上千年。

熵定律的世界观Ξ———《熵一种新的世界观》读后感陆夏莲(中山大学物理科学与工程技术学院,广东广州510275)摘　要:谈对《熵一种新的世界观》的感想,从四个方面阐述由熵所引发的世界观的改变,作者赞同人类应当回到低熵社会。

关键词:热力学第二定律;熵;世界观中图分类号:B56515 文献标识码:A 文章编号:052926579(2004)S120020202 《熵一种新的世界观》是美国学者杰里米・里夫金和特德・霍华德于1981年出版的著作。

书中开头写道:“我们每天都发觉世界比前一天更加杂乱无章。

似乎一切都不再起作用了。

世界已经不可收拾,我们总在修修补补,我们的领导人在嘘唏哀叹,在鼓舌辩解。

我们每天以为能排难解纷,结果却总事与愿违。

当局日复一日救了燃眉之急,然而他们解决问题的方法又带来了比先前要解决的更大的问题。

”热力学第二定律即熵定律告诉我们,物质和能量只能沿一个方向转换,从可利用到不可利用,从有效到无效,从有秩序到无秩序。

也就是说,宇宙万物从一定的价值与结构开始,不可挽回地朝着混乱与荒芜发展。

此书作者的观念可以说代表着当代的一种社会思潮,热力学第二定律是对牛顿力学定律的一次革命,这一场革命的意义,同机械唯物论世界观战胜宗教唯心主义世界观意义一样重大。

这一世界观是当代科学的世界观,而牛顿力学的世界观只是近代科学的世界观。

克劳修斯所说的熵定律,是指封闭系统中的热能只能自动地从高温物体流向低温物体,最后使各处的温度趋于一致,系统的熵达到极大。

这个简要的定律可以同许多领域中的自然观相联系。

1　同能源资源观相联系经济学家分析,地球上的能量储备有两个来源,一种是在对人类有意义的时间内可再生的资源,另一种是只有在地质学意义上时间内可被再生,而对人类来说是不能再生的资源。

地球本身的能源与太阳能都是有限的,因而不论再生与不再生能源都是有限的。

如果地球上的各种可利用能源宣告枯竭,那就意味着地球上“热寂”的到来。

2　与宇宙观相联系的热力学第二定律该书作者认为,大爆炸宇宙学也是符合热力学第一和第二定律。

熵界和全息原理
熵界和全息原理是理解宇宙规律的最重要的基础理论之一。

这种理论指出，宇宙具有极其复杂的内在结构和规律，而这些结构和规律又通过某种形式的能量构成了整个宇宙的特性。

这些能量体现在物理、化学、生物和其他科学领域中，可以被称为熵界。

熵界，是描述宇宙中熵与结构的关系的一种理论。

熵被定义为系统的无序程度，它是系统的自发性状态所描述的，从而模拟宇宙的发展。

熵的变化描述了宇宙未来的可能性，也可以用来预测宇宙的规律。

熵是人们发现的一种结构，它能够控制宇宙的发展。

熵的变化会影响宇宙的特性，例如宇宙的温度、动能和细胞结构等。

此外，熵控制着宇宙物质的结构，包括原子、分子、细胞、数字技术、宇宙物质形成的结构和其他复杂的结构。

另一个基础理论是全息原理。

它认为，宇宙中的所有物质都是由一种叫做全息的能量所构成的。

全息的力量可以被理解为宇宙中的精神能量，它主导宇宙的无数种运动，也控制着宇宙中的每一个物质。

全息原理提出，宇宙中的一切物质都是有机的，而且这种统一性又使它们彼此联系起来，从而构成了一个完整的宇宙。

熵界和全息原理强调了宇宙中大量相互联系的物质，它们之间形成了一种有机的结构。

它们把宇宙中的物质联系在一起，从而使宇宙形成了一个系统，并可以解释宇宙的未来发展。

它们的发现也使人们开始思考宇宙的本源，以及宇宙的存在意义。

熵界和全息原理的发现为人类的科学研究提供了深刻的启示，它
将帮助我们更好地理解宇宙的规律，同时也能为理解宇宙的起源和演化提供重要的线索。

它们的发现开启了一个全新的视角，让我们看到了宇宙未来的可能性和宇宙的真正本质。

科普类书籍科普类书籍1、《星空逐梦》作者：《探索自然丛书》编委会编；出版年：2012—1；页数：362简介：《星空逐梦》系统地将人类探索太阳系、银河系、星座、星系和星云的结果作了很好的总结。

对人们继续探索诸如宇宙是如何形成的，椭圆星系、矮星系、棒旋星系里哪一颗星与地球相似，人类何时能到达仙女座、金牛座、狮子座、天琴座、飞马座，银河系是怎样旋转的，火星人是否存在、人类是否可以移居月球、躯体庞大的木星为地球作出了怎样的贡献、海王星是先计算出来的还是人们先发现的等问题有很大的帮助。

2、《果壳中的宇宙》作者：[英]史蒂芬·霍金出版社：湖南科学技术出版社（2006—3）译者：吴忠超简介：在《果壳中的宇宙》这部新作中，霍金把读者带到理论物理的最前沿，真理在那里甚至比幻想更令人眼花缭乱。

他利用通俗的语言解释制约着宇宙的原理。

3、《溯源探幽：熵的世界》作者：冯端/冯少彤出版社：科学出版社副标题：熵的世界原作名：The World of Entropy简介：讲述的内容大体依循了历史发展的顺序：头两章介绍了第二定律在热力学中的地位以及在热力学范围内熵的含意；第三、四两章着重讨论了熵在统计物理学及分子动力论中的意义，给予熵以概率论的诠释，并通过有序无序相变的事例阐述了熵在物相转变中所起的作用，除了通常固体中的问题外，也说明了熵在软物质中的独特作用；第五、六章讨论了熵在非平衡态中的作用，深入探讨了熵作为时间之矢的问题；在第七、八两章中，重点讨论了低温技术、低温物理和热力学第三定律，也介绍了量子统计及一些低熵相的物理本质；然后，在第九章中引入麦克斯韦妖，用来阐述熵与信息的关系、熵在信息论和生物遗传中的意义；最后一章讨论了一些与熵有关但至今尚未完全解决的问题，强调了动力学、统计力学与热力学之间的相互关系和密切联系，以及非线性动力学的发展带来的新的洞见和挑战，用以说明对熵的某些研究直到今天还有其现实意义。

4、《相对论》作者：[美]阿尔伯特·爱因斯坦出版社：重庆出版社副标题：广义及狭义相对论（全译彩图精解本）（2006版）原作名：Relativity简介：《相对论》是一部彻底颠覆经典物理学观念的创世之书。

熵，日益璀璨的明星环境024班郭莹李祎飞贺晓珍熵自从Clausius提出这个概念以来，它在热学界发挥的作用有目共睹。

提及这个概念，我们往往把它与热力学定律，熵增原理，卡诺循环等联系在一起，但它的深刻意义，所涉及的范围远远超过了热学这个范畴，从它的宏观、微观意义出发，把它抽象地应用到农业、工业、经济等领域，提出了广义熵的概念。

在现代科技研究中，“熵”的思想正在日益渗透，它发挥的作用也日益巨大。

生命与熵也存在着千丝万缕的关系，用“熵”的思想来诠释生命，也取得了骄人的成就。

熵，作为一种新的世界观，在现代科学技术文化领域中它犹如一颗明星正日益璀璨。

一．熵的概述(一)熵的由来自然科学与应用科学技术之间存在着互相促进的关系，这是人所共知，毋容置疑的。

熵的由来更有其特殊的意义和背景。

先让我们来归根结底一下吧！随着人类进入工业社会，生产对动力的需求越来越强烈，有人幻想制造一种“永动机”：即不需要任何燃料与动力却能不断对外做功的机器。

可是各种各样美妙的设计在实践无不以失败而告终。

但这一次次得失败，使人们积累了大量的实验经验，由此，能量守恒定律诞生了，接着又有了热力学第二定律：系统从外界吸收的热量等于系统能的增量和系统对外所做的功之和。

显然，这种不需要任何燃料与动力却能不断对外做功的机器违反了热力学第二定律，更违反了能量守恒，是更本不能实现的。

然而，人类绝不会止步不前的，热力学第一定律并不反对另一种美妙的愿望，若某个系统再变化中能吸收周围的热量，产生了功，而又返回初态，如此周而复始进行永不停止，功亦无限，称此为“第二类永动机”。

它并不希望无中生有的产生能量而寄希望于周围大自然热库——大地，海洋，大气中，把能量取出来，然后通过一种设计巧妙的机器，把从大自然热库中吸收的热量全转化为功能，这是多么美妙的设想！人类找到了取之不尽用之不竭的能源！有人推算，若能制造出这样的热机，那么只要使整个海洋的温度降低0.01度，则机器对外所做的功就可以供全世界的工厂使用上千年。