熵理论及其应用

熵是物理化学中的一个重要概念。本文简介了熵理论的建立、发展和泛化过程,用负熵理论分析了熵在生命科学、医药学和生态环境中的应用,使人类认识到构建和谐社会的重要性。     

热力学熵对自组织理论的贡献

回顾了熵概念和它的拓展概念“负熵”的产生过程，指出熵和负熵概念反映了自然界的基本规律，它为自组织理论的产生和发展提供了理论前提和思想基础。     

关于生命遗传信息与热力学负熵的问题

我们把处于外界环境中的生命遗传物质,近似看成由物质的定域子和光子组成的混合系统。运用统计物理方法,导出了这系统的非平衡态熵及熵变,推出了负熵和外界约束的关系及产生负熵的条件。由于生命遗传信息和负熵直接相关,从而使我们得出了生命体生长、发育、遗传变异进化等过程,必须持续地加以某些适当约束,不断和外界环境进行物质和能量交换。     

熵与地球生命环境

由于地球上任一地区接收到太阳辐射能量的周期变化,导致地球表面温度的周期性变化,由此及地球系统的能量收支状况出地球系统在一个周期中的熵变公式,得出地球系统平均负熵流功率,由于地球系统温度的日周期变化源地球自转,因而地球自转是地球系统熵变功率为负的根源,又由于生命生存、生物进货依赖于负熵流,得出重要结论：地球自转是地球系统生物进货和生命生存的必要条件,并且还对人体热熵流进行了估算。     

论负熵

19世纪出现了两种对立发展观并存的现象,一种是从热力学第二定律推演出的宇宙退化观,另一种是达尔文的生命进化观.理论的突破得益于负熵概念的提出及普利高津在负熵概念基础上发展起来的耗散结构理论,该理论合理解释了热力学定律与生命现象的统一性.生命体需要不断与环境进行物质、能量、信息交换以维持生命活动,生命以负熵为生.虽然香农和维纳在不同的领域通过数理逻辑的方式独立得出了信息就是负熵的结论,但对于信息的本质及信息与负熵的关系仍存争议.人类社会属于双重耗散系统,人类一方面需要消耗负熵以维持个体生存及社会活动,另一方面人类高度发达的大脑又是社会负熵之源,社会与环境之间的负熵过程包括输入、利用、输出和反馈四个环节,人类社会在创造文明的同时对环境的影响和破坏也越来越大.     

基于熵理论的城市主-支路交汇处交通状态判别

本文通过城市道路交通系统和热力学系统的对比,将热力学的基本理论———熵运用到交通流领域,并在交通流流体理论的基础上建立了熵产生模型。分析确定指定状态时注入的负熵及其意义,建立了主－支路交汇处交通系统的总熵模型,从而得到交通状态判别熵模型和需要注入负熵的条件。研究结果表明,熵值越小,道路服务水平越高。     

基于熵理论的城市主-支路交汇处交通状态判别

本文通过城市道路交通系统和热力学系统的对比,将热力学的基本理论——熵运用到交通流领域,并在交通流流体理论的基础上建立了熵产生模型。分析确定指定状态时注入的负熵及其意义,建立了主-支路交汇处交通系统的总熵模型,从而得到交通状态判别熵模型和需要注入负熵的条件。研究结果表明,熵值越小,道路服务水平越高。     

在物理教学中正确认识熵的本质

研究了熵的定义和基本性质。熵是物理学中的一个重要概念。对在物理教学过程中的熵的概念进行了讨论,分析了熵的历史和现状、熵的扩展,提出了用熵理论看待事物的新世界观。     

复合生态系统运行中的熵理分析

运用系统科学领域的熵与负熵理论对复合生态系统运行进行分析 ,地球上出现的各种生态危机源于自然、社会、经济的不协调发展 ,社会经济系统过多地掠夺了进入自然界的负熵流 ,造成自然子系统的熵值增大 ,无序度增加。抑制系统熵增的途径在于调节自然、经济、社会子系统之间的关系 ,促进协调发展 ,其关键是培养人类的生态意识。     

物理学中的熵概念

针对一般文献中对熵概念理解的混乱的失当之处,对物理学中的熵概念的基本含义进行了疏理．文章讨论了克劳修斯熵和波尔兹曼熵的差别、联系和意义;证明了一般文献对热力学熵公式中作为积分因子的１／Ｔ的Ｔ的解释的失当之处;区别了作为体系结构组构方式变化过程中熵值减少程度和作为体系结构方式偏离标准值的程度的两种不同意义的负熵规定     

熵原理及其在生命和社会发展中的应用

熵是物理学中的一个重要基本物理概念。通过对克劳修斯熵、玻耳兹曼熵的讨论,得到熵的本质和孤立系统的熵增加原理,并把孤立系统的熵增加原理推广为开放系统的熵原理。指出熵和熵原理的应用早已超出了物理学的范畴,广泛应用于许多自然科学和社会科学。阐述了熵原理在生命科学、宇宙热寂说和社会发展观方面的重要应用,指出熵和熵原理有助于人们形成科学的世界观和价值观,做出科学决策。     

依据资源物理学原理重新考虑可持续发展战略实施中的某些技术方案

从熵理论出发分析了资源问题的本质,指出传统观念中一直把资源问题与以"能量"为核心概念的能源问题混同起来,最新研究表明,应以熵概念作为描述资源问题的核心概念.这种概念上的错位使人们对能源的开发和利用的讨论从一开始就在指导思想上误入歧途.我国实施可持续发展的新思路在于根据熵概念对资源问题本质的揭示更新概念,从而为可持续发展的决策优化提供了新的理论基础.     

模糊测度Shapley熵的完备化

研究了模糊测度的Shapley熵的完备化问题．结果表明，具有完全不确定性的模糊测度虽然具有最大Shapley熵，但反之不真．通过例子表明具有最大Shapley熵的模糊测度可以远远不是完全不确定的；引入了与Shapley熵互为补充的分划熵，从而使Shapley熵得到了完备化，称二者之和为绝对熵，证明了模糊测度是完全确定的或完全不确定的，当且仅当它的绝对熵相应地取最小值或最大值；还研究了模糊测度的扩张问题，提出了可以保持F测度的基本性质的正则扩张理论．     

基于路径熵的供水管网水质可靠性评价

利用路径熵的分析方法,借助概率空间的概念,解释、定义了管网水质熵,并推导了管网水质熵的计算公式,同时根据该计算公式建立了水质熵计算模型．在此基础上,定义了单水源管网的水质最大熵与相对水质熵的概念,并以相对水质熵表征管网水质可靠度．经对某市开发区供水管网分析计算,绘制出该管网等水质可靠度分布图,利用此方法可以直观地找到管网水质可靠度较低的区域,并分析其造成的原因,为管网有针对性的改造扩建提供了重要依据．     

冲积河流能量耗散理论的研究

引入河流熵概念,根据冲积河流发展趋向性法则,从系统角度探讨了冲积河流系统自我调节机制及河流能量分配耗散特点,以变化原理为基础,推了河流系统能量耗散规律;结合人类活动对河流的干扰,研究分析了河床调整自由与河流能量分配,耗散间的制约关系。文中还指出了近年来黄河内蒙河段河床活动性增强的原因,并给出了该河段曲折率的变化规律。     

多传感器系统最优决策融合的熵方法

根据多传感器最优决策融合的信息模型提出了多传感器决策融合熵的概念；推导了多传感器系统最优决策融合的熵规则，分析了该方法对融合系统的可行性和虚警率的影响，表明该方法对提高融合系统品质具有重要意义。     

谈谈低熵生活

介绍了热力学熵概念的内涵及熵增加原理,倡导"低熵生活"的生活理念,进而提出一些实施‘低熵生活"的具体措施.     

数控加工误差溯源熵方法及其仿真研究

阐述基于熵概念的误差理论及其应用,分析数控车床中刀尖位置B类和A类熵方法的不确定度,应用熵方法对两种典型加工过程进行误差溯源,并对刀尖位置动态熵值进行仿真分析。结果表明应用熵方法进行误差溯源分析与实际相符,方法上可行,具有应用价值。     

水下爆炸能量耗散特性分析研究

基于特征线理论得到了水中冲击波的近似传播规律,提出了炸药水下爆炸冲击波传播过程中的熵变及能量耗散特性的近似评估方法.使用该评估方法,对TNT和RS211两种炸药水下爆炸近场冲击波传播过程中的能量耗散进行了计算.研究表明,水下爆炸近场的冲击波超压峰值迅速衰减,熵增与能量损失主要发生在水下爆炸近场的10倍装药半径范围内.对于TNT和RS211两种炸药,20倍装药半径处水中冲击波的能量耗散分别约为水下爆炸总能量的34%和32%,与水下爆炸试验结果基本一致.