负熵与熵定律的“逆过程”

熵定律曾被爱因斯坦称为自然界最基本的定律。在科学发展史中,熵定律一直以其深刻的内涵而成为后来许多科学理论的“营养基”,这只需举出玻耳兹曼的动力学理论、普朗克提出的量子论和爱因斯坦关于自发辐射的理论等例就足够了,因为这些理论的基础都是熵定律。作为熵定律“无限扩张”后果的“热寂说’确实曾经困扰过一代学者,但自从普里高津学派提出了耗散结构理论后,便打破了经典热力学中的静止观点,一度被视为消极因素或“干扰”因素的不可逆性,已被证明可能成为动态有序的源泉、相干的源泉和组织的源泉。下面提供的大气系统的实例,有力地说明了在非平衡条件下负熵流对动力系统组织化的作用。进一步的分析研究还表明,自然界存在着大量按熵定律的逆     

资源物理学的兴起

“资源物理学”一词出现于1976年。在资源物理学中,贯穿始终的思路是“处理掉多余的熵”。     

关于黑洞熵的物理意义的探讨

七十年代初,Bekenstein在黑洞物理学中引进了黑洞熵S_(BH)的概念。在Hawking发现了黑洞的“蒸发”现象后,黑洞熵作为黑洞热力学的基本概念得到了广义相对论工作者的     

熵概念的泛化

熵增原理在近几十年内,已应用于生物学、气象学、天文学和天体物理学等自然科学,值得一提的是,从本世纪60年代以后,熵理论又在社会科学和人文科学中获得了应用,并取得一批成果。因此,有人主张把熵的概念从原来的热力学领域渗透到人类的全部精神文明和物质文明中去。一句话,现代科学、现代技术、现代生活无不与“熵”相关。《熵概念的泛化》一文将为你提供这方面的信息。     

围绕“熵”的一团疑云——热寂说今昔

对于熵理论,人们至今仍难察其全貌,有许多问题值得去进一步探讨,从《围绕“熵”的一团疑云——人们说今昔》一文向你揭示了一些令人感兴趣的问题。     

状态量熵应为负值

物理量的正负值性质不仅取决于它的零点选择,还通常与它的物理意义有关.一般约定用正值代表正面的、积极的事物,负值代表负面的、消极的事物.然而,状态量熵却是一个“奇怪”的物理量.它代表了一种负面的、消极的事物,但却一直被视为正值.基于平衡态热力学的对称性,我们建立了一个理想固体状态方程,该方程要求熵应具有负值性质;并从物理上规定了熵的零点应为熵的极大值点,即零压理想气体(理想气体的极限状态).分析表明,普朗克关于能斯特热定理的熵表述并不普适,它仅对单组分物质如完美晶体有效,“熵不可能为负”并不是一个绝对的事实.历史上选择零温完美晶体作为熵的零点是非物理操作,只涉及方便性的问题.以零压理想气体作为熵的零点,其他所有热力学状态的熵均为负值,实现了熵的零点与其宏观和微观物理意义的统一,熵的负值(即熵的绝对值)愈小,系统的不可用能愈大(可用能愈小),无序度愈大(有序度愈小).这与人们的认知习惯相符.与选择零温完美晶体作为熵的零点不同,零压理想气体作为熵的零点同时也是热力学对称性的要求,是一种基于物理本质的选择.此外,零压理想气体是理想气体状态方程和理想固体状态方程共同的熵零点,可以对两个极端方程之...     

线性区系统的不稳定性和最小内熵变原理

考虑一个有n种化学组分的系统,组分间有r种“可逆”的化学反应,正向反应与逆向反应被具有某种特性的壁或作用隔开。如果正向反应是产生熵的,那末逆向反应就必定是吸收熵的,反之亦然。系统处于静止状态,同时不考虑外力场的作用和忽略粘性因素的影响。     

夜行壁虎在循环光照下视细胞外段盘膜脱落的特点

按照Walls演变学说,夜行壁虎的杆细胞是从其祖先白天蜥蜴的锥细胞演变来的。然而这种演变并不完全。根据外段形状命名的夜行壁虎杆细胞,实际上仍保留着某些在光化学、电反应和超微结构上类似锥细胞的特征。视细胞的这种“中间型”特征引起人们的注意和兴趣。较近有工作表明杆细胞和锥细胞在盘膜脱落时间上存在差别:前者发生在拂晓,后者发生在傍晚。本文试图利用这个特征来检察夜行壁虎(Cekko iaponicus)感受细胞是否像一个真正的视杆。     

罗布泊“大耳朵”干盐湖区地形特征与干涸时间讨论

在野外综合考察基础上结合遥感影像提供的信息在罗布泊“大耳朵”干盐湖区选取了3条典型断面并应用DGPS进行了实地高精度高程测量, 结果表明罗布泊“大耳朵”湖盆深约5.2 m, 西南陡, 东北缓, 西南平均坡度0.19‰, 东北平均坡度0.09‰, 最低点位于“耳心”; “大耳朵”湖盆“耳轮线”从湖盆外缘至湖心高程依次降低, 且处于同一“耳轮线”高程值相等, “耳轮线”的疏密和高程变化存在统一的对应关系, “耳轮线”越密, 坡降越陡, “耳轮线”越疏, 坡降越缓, 为“耳轮线”为湖水干涸消退韵律线的推论提供了一定科学依据. 在此基础上, 结合历史资料、研究区航测资料、遥感影像和地形图, 对近代罗布泊不同时期湖泊演化过程进行了讨论, 指出1963年地形图在罗布泊“大耳朵”湖区标注地物特征不正确, 根据航测资料解译, 1958年罗布泊“大耳朵”湖区环状盐壳地貌就已经形成, 与现在“大耳朵”遥感影像纹理一致, 并推断罗布泊“大耳朵”湖心区域干涸时间大约在20世纪30年代末或40年代初.     

熵理论的发展及其对现代科学的作用

人们自古就注意到了自然过程进行方向的单向性或不可逆性.《老子》中有“孰能浊以止,静止徐清”的看法;李白的名篇《将进酒》一开头便是“君不见黄河之水天上来,奔流到海不复回;君不见高堂明境悲白发,朝如青丝暮成雪”.这些都是讲流水过程和人生过程的不可逆.熵和热力学第二定律就是描写这类现象的概念和规律的,以它们为中心连同其它推论与有关定理便构成了熵理论. 19世纪中叶,关于进化的观念在物理、化学、生物等学科中几乎同时出现,带来了解决这类问题的希望.进化思想、熵概念和统计方法引入物理学后,成了我们手中关于自发过程     

自反空间中正规锥与全正则锥的等价性

在非线性算子的正解理论中,正锥的概念起着基本的作用。正规锥、正则锥、全正则锥和强极小锥是四种重要的锥类。已有的文献中讨论了它们的性质和相互关系,证明了全正则锥是正则的,正则锥是正规的。     

水、生物、人类与熵的理论

十九世纪物理学家曾认为,地球上任何活动都一定导致熵的增大;按照热力学第二定律,地球终将走向“热寂”的结果。但是,地球上生命存在已经有几十亿年了,仍然没有到达“热寂”的世界。最近,地球上出现了沙漠化、污染、过营养化、气候异常、二氧化碳气增加、核物质积蓄等现象,这些现象与十九世纪的“热寂说”是否有关呢?     

秩序：分形空间的均差振幅

秩序：分形空间的均差振幅吴小宁尽管秩序这一概念因使摘增原理获得直观性而被频繁利用，但笔者一直未发现秩序的精确定义。笔者认为，如果秩序没有独立于捕的定义，那么使用“有序”和“无序”概念来描述熵增过程无异于搞对自己作循环解释。至少，解释的完整性要求：给“...     

生死一线

足坛名宿贝肯鲍尔曾经说过：“足球就是两队球员与两条线的竞技游戏。”这两条线是什么线？当然就是双方的球门线。     

高速撞击诱导大梯度纳米结构化高熵合金的力学行为

国防军工与航天领域的防护结构要求材料能经受住弹体或空间碎片的高速撞击,包括处于极低温环境.高熵合金因其特殊的化学结构与优异的综合力学性能,成为新型装甲防护材料研究的新范式.本文通过弹丸高速撞击高熵合金靶板的响应分析,提出了一种通过室温和低温高速冲击制备大梯度纳米晶和纳米孪晶混合结构高熵合金的新方法,并研究了该梯度纳米结构高熵合金的拉伸力学性能以及变形机理.结果表明,大梯度纳米结构从冲击端到自由面,微结构过渡主要为:纳米晶-纳米晶带-高密度纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-稀疏纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-高密度位错-稀疏位错.单纯纳米晶和纳米孪晶混合结构的梯度层厚度达到4 mm,远超传统手段制备的梯度层厚度(小于500μm).相比初态样品,大梯度纳米结构高熵合金的强度提升明显,最高提升390%,塑性仍保持在较大范围内:21%～62%.这得益于大梯度样品“软区”和“硬区”共存,除了较大背应力提供额外强化外,软硬组织弹塑性变形的不同步和断裂发生的不同步也会额外提高力学性能.本研究不仅可为开发块体大梯度纳米结构材料提供新方法,也可为理解高熵合金的抗弹行为并指导装甲防护材料设计提供...     

物理场的熵及其自发减小现象

在科学发展史上某些人们创立的概念的含义一再扩大,这显示了这些概念在描叙物质世界中有着重要意义.质量和能量这两个概念就属这种事例.霍顿(G.Holton)说“某些概念之所以重要是由于它们反复出现在许多描叙和定律中,而且往往波及离最初表述很远的领域内”.这一段论述完全符合熵这个极为重要的概念在一百多年中的发展史.在热力学中,人们用熵测度微观的分子运动的混乱(无序)程度.在信息论中,熵被用来计量信息源发出的每个代码含有多少信息量.在物理学中人们广泛研究某些物理量在空间中的分布及其演变.这里我们引用熵来描述物理量在空间中分布状态的丰富程度.     

黑洞热力学:起源、拓展及其理论结构

<正>20世纪70年代,贝肯斯坦(Bekenstein J D)思考了这样一个科学问题:当你把一杯热茶扔进一个黑洞(图1),宇宙中的熵是否会减少?这个问题来自他与他的博士生导师惠勒(Wheeler J A)的一场对话,看似简单却直击要害.熵是热力学中的概念,也是无序度的体现.人们从日常生活中早已知晓,一个孤立系统的熵总是有随时间自发增加的趋势.比如,口袋里的手机线很快就会盘成一团,空气中的一团烟雾很快会扩散到整个房间.     

用Goldwave把录音带转为数字文件

录音带不宜长期保存。我们可以利用计算机多媒体技术,把早期的录音带转成数字化文件(如WAV、MP3)等格局,就可以长期、永久、高音质地保存声音了。用Goldwave软件录音,可按以下步骤:1.串接连线。用双公头的连接线将电脑中声卡的麦克风(Mic)输入和随身听的耳机插孔串接起来。若用收音机上的线输出(Lineout)插孔,就必须接到声卡中的线输入(Line in)端口,然后就可以录制了。2.设定录音选项。打开声卡的录音选项,双击“音量”图标,单击“选项”功能表下的“内容”,在调整音量部分选择“录音”,若使用的是录音机上的耳机插孔,就选取“麦克风”…     

序扰动锥有效点集和锥弱有效点集的锥次微分稳定性

对于序空间集合的锥有效点集和锥弱有效点集,Naccache,Sawargi等和Luct曾研究了它们在半连续意义下的稳定性、胡毓达和徐永明引进点集映射的次微分概念,讨论了当它受扰动时在次微分意义下的稳定性.本文进一步引入点集映射的锥次微分和锥弱次微分概念,得到另一种稳定性结果,即当确定空间序的控制锥受扰动时,局部凸拓扑向量空间中集合的锥有效点集和锥弱有效点集分别在锥次微分和锥弱次微分意义下的稳定性.设υ和y是局部凸拓扑向量空间,υ和y     

摩尔斯密码里的秘密

摩尔斯密码(Morse Code)是以点与线组成的。它的长度各有规定,但是没有一个发报员能做到毫厘不差。当发报员发送信息,尤其是用“平键”(straightkey)或“甲虫”(the bug)这种老式手动机型的时候,他们的密码间隔会约略变化,点与线的大小长短会伸缩,或者将点、线与间隔结合成特殊