负熵:经济与教育系统协调发展的中介——兼论高校改革的目标和任务

熵是描述物质运动无序度的广延量,熵值越大系统无序度也越大。孤立物理系统的不可逆过程的熵值总是增加的,生物系统的不可逆过程的熵值却总是减少的,这是因为生物系统不断地从环境中吸取负熵的结果。因此,任何系统的有序发展一定要从外界或其他系统中获得负熵,负熵流是系统之间协调有序的中介。     

物理学中的熵理论及其应用研究

熵是物理学中的一个重要概念。从熵的定义和基本性质入手,讨论了3种熵的来源,探讨了负熵的概念以及其在开放系统中的重要意义。用熵理论分析了能量的品质,指出高熵值的能量是低品质的,而低熵值的能量是高品质的。用负熵的理论分析了生命的运动规律,指出负熵的存在是生命能够维持正常活动的基础条件。     

生命·信息与负熵

生命系统通过有目的地接收信息,从低等向高等进化,从无序向有序转化,在这个过程中熵是减少的。维持生命的唯一办法是不断地从环境中吸取负熵,即“生命赖负熵为生!”。     

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.     

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。     

长期热环境中肿瘤生长与熵的关系研究

肿瘤是人类健康的危害之一。经过一个多世纪的研究。依旧没有有效的手段完全治愈肿瘤。热疗作为肿瘤治疗的一种手段。对肿瘤生长的抑制和治疗具有一定的效果。但热疗如何杀伤肿瘤组织的机制尚不明了。为了理解热对肿瘤细胞或组织的影响。本文采用宏观热力学物理量熵描述肿瘤这一特殊的热力学系统。生命系统将自身产生的正熵排出,并从外界吸收负熵以维持其结构或生命活动的有序。结合长期热环境下肿瘤生长的实验数据。对该过程中肿瘤系统内可能的熵变进行了半定量和定性分析。在长期局部温度改变的条件下,肿瘤系统内的熵变来源包括：①外界热量的输入;②细胞代谢;③化学势引起的扩散流;④肿瘤内液体流动的黏滞力做功等4个方面。结果发现。长期的热环境会使得肿瘤组织内的熵从多个来源增加而最终导致肿瘤生长的抑制和肿瘤体积的减小。该分析方法对于进一步研究肿瘤生长与环境的相互关系和治疗治疗方法的优化有着重要意义。     

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。     

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。     

熵的概念及其拓展

本文首先追溯了克劳修斯如何提出热力学熵的概念;其次阐述了统计熵,负熵,信息熵的发展,最后将热力学熵和信息熵的定义进行拓展,得到广义热力学熵和广义信息熵的定义及其意义.旨在通过本文的讨论促进人们对熵概念的理解和应用.     

白矮星是负熵系统

应用正、负能谱热力学理论(PNES热力学理论)，通过白矮星熵的演化对白矮星的初期演化阶段作了仔细分析，得出了白矮星在其初期收缩过程中是一个负熵系统，白矮星的演化由其正熵(电子子系的熵)Se和负熵(氮离子子系的熵)SHe之问的竞争决定，当SHe比Se增长得快时，则系统的总熵将更负，它必将更趋于有序态；反之，当SHe比Se增长得慢时，系统的负熵将减少，于是系统的有序程度将减少．     

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。     

论孤立系统的熵与开放系统的熵

阐述把热力学第二定律滥用于整个宇宙的错误论点,论述孤立系统的熵变关系与开放系统熵变的区别与联系,在此基础上重点叙述开放系统熵变的问题．论文中针对生物系统的开放性,结合熵理论解释了开放系统的负熵论观点．并引出信息熵,叙述了信息熵与负熵的等价性．     

活细胞内水的有序性状态初探

由于水通道蛋白的存在,细胞才得以快速调节自身体积和内部渗透压。几种生理机能已归因于缝隙连接通讯,即:在所连接细胞之间进行养分和离子的交换;在所连接的细胞之间进行信号传输的途径及电子信号的传递。任何生命体都是耗散结构的自组织系统,它之所以能免于趋近最大熵值的死亡状态,就是因为生命体能通过吃、喝、呼吸等新陈代谢的过程从环境中不断吸取负熵和自由能。新陈代谢中本质的东西,乃是使有机体成功的消除了当它自身活着的时候不得不产生的全部熵。正如薛定谔所强调的"以负熵为生"。可以设想活细胞中水分子H2O具有高度自组织和高度有序性,而衰老与凋亡是一个严重的熵增过程,这里熵增的变化是一个非常有意义的指标。通过有效的药物或某种医疗手段,可以暂时的,局部的产生"负熵",使活细胞中的水分子修复某种有序性,以延缓衰老和凋亡。文末,对微波炉的加热原理及其安全性提出质疑。     

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。     

熵在生命科学中的应用

本文首先论述了熵的基本概念及其物理意义,得出熵与系统的状态及无序度的关系.其次,概括了熵与新陈代谢、熵在人的生命过程中的应用,总结出生命系统的特征以及这个系统与周围环境进行着物质和能量交换的机理.最后,研究了病变与熵的关系,讨论是否可以通过用药物治疗及护理来调节熵的变化,从而治愈机体的病变.     

非常规突发事件系统动力学模型

非常规突发事件的发生演变和应急管理过程与开放系统的熵演变过程有很大共性,都属于一种耗散结构,具有典型的不规则性、突发性、动态性和复杂性等特征运用熵和耗散结构理论来解释非常规突发事件发生与应急管理过程中的熵态变化情况,将增熵因子、负熵因子和系统承载能力作为系统的控制变量,建立了非常规突发事件的系统动力学模型和扇状模型研究表明:非常规突发事件是由增熵因子、负熵因子和系统承载能力三者共同作用组成的动态系统;事件的预警与应急管理必须强化负熵因子,控制增熵因子,使系统形成一个良好的耗散结构,尽量处于有序平衡区域和理想稳定区域该研究有助于理解并把握非常规突发事件从发生到发展再到演化的整个危机运动过程,便于采取相应的措施,建立科学有效的危机防控体系     

基于等级熵的自适应粒子群优化算法

分析了粒子群耗散结构的特性,提出了基于等级熵的自适应粒子群优化(EPSO)算法.在演化过程的前期,针对粒子群优化(PSO)算法具有收敛速度慢、等级熵较大等特点,EPS0采用精英多父体杂交算子来提高算法的收敛速度,使群体形成有序的耗散结构.随着熵的减少.EPSO产生一个微小的混沌给予系统一个外界的负熵,使演化过程向更优适应值的方向发展.数值实验结果表明,该算法具有收敛精度高和收敛速度快的特点,可快速有效地求解某些优化问题.     

熵与生物学

简单回顾了熵的发展史，对熵应用于生物学领域的现状进行了分析，并从负熵流的角度阐述了应用熵于生物学的新观点。     

信息是世界的基本组分之一吗?

本文试图通过统计力学的熵所表示的混乱度以及熵和信息的互反关系,来说明信息是负熵,因而是对体系有序度的表述。并且指出这种对应关系不仅在信息论所限制的范围内,而且在更广泛的意义上都是成立的。由此,可以明显地看出人类认识客观世界的三个步骤:熵,信息,控制论。因而,那种认为信息与能和物质一样,都是世界基本组分的观点是将两类完全不同的概念混淆起来了。