探讨熵的应用研究

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1、爛的应用【摘要】嫡是物理学中的重要概念，嫡在现代科学技术中的作用越来越广泛，与现代科学技术的关系也越来越紧密。本文从热力学嫡、玻尔兹曼鏑、信息嫡几方面简述了嫡的概念，探讨了嫡在信息论、自然科学、生命科学、人类社会和生态环境等领域中的应用。【关键词】犒，燔的应用EntropyanditsApplicationGUOXiaoling,XuLingting,WuXiaoxuan[Abstract!Entropyisanimportantconceptofphysics.Relationshipbetweenthemisgett

2、ingcloser.Theconceptofentropyisdescribedrfromthermodynamicsentropy,Boltzmannentropy,andinformationentropy.11isdiscussedaccordingtotheapplicationininformation,naturescience,1ifescience,humansocietyandenvironmentecosystem.[KeywordsJEntropy,Application1石破天惊——“爛”概念的诞

3、生最早引入爛的是Clausius,在1854年他引入了态函数爛，用以表述热力学第二定律。Clausius根据可逆卡诺循环用完全宏观的方法导出了Clausius筹式:i器=0可逆循环1接着他又推导出，两确定状态Z间的任一町逆过程的热温比的积分相等，与过程的具体情况无关。即fdQ=f世la2T」方2T克劳修斯将竽这个态函数称为爛，以符号S表示。⑴2“爛”概念的理解2.1“爛”的宏观意义——热力学嫡热力学只能对埔作ds=2的定义。T能量不可川程度与爛产生量右关。即一切实际过程中能量的总值虽然不变，但其可利用的程度总随着不可逆过

4、程导致的爛的产牛而降低，使能量退化。2.2“爛”的微观意义统计物理嫡Boltzmann提出：系统的爛S与W之间满足关系式S=klnW,而宏观系统的无序度是以微观状态数W来表示的。所以爛是系统微观粒子无序度人小的度量。2.3第三种爛——信息爛信息论创始人Shannon发现信息与爛的微观表达式相似。信息是爛的对立血，因为嫡是系统无序度的度量，而获得信息却减少系统的爛。把爛的概念引用到信息论中，称为信息爛,即:三种嫡的基本精神是一致的，“热力学炳”主要用于宏观系统，“统计物理嫡”主要用丁•微观系统,信息爛主要用于信息系统。3爛

5、的应用1983年物理学家R.Emden在“冬季为什么要牛火？”一文中写道：“在口然过程的庞大工厂里，爛原理起着经理的作丿IJ,因为它规定整个企业的经营方式和方法，而能原理仅仅充当簿记，平衡贷方和借方。”随着科技发展，人们越來越深刻认识到爛的重要性不亚丁•能量。3.1黑洞爛——用“嫡”研究黑洞Hawking筹科学家通过理论计算得出黑洞的炳和表面积成止比，也和它的质量平方成止比，从而断定黑洞是一种爛值特高的高爛态。爛有统计意义，所以对黑洞爛的理解可以加深对黑洞木质的理解。为了探求黑洞爛的木质，人们发展了各种求爛方法，包括砖墙

6、方法等。研究发现，黑洞的爛丄要是视界而附近量子态的贡献。于是对砖墙模型进行了改进，提出了薄层模型，该模型仅考虑视界附近的一层薄层，可自然地避免砖墙模型的红外截断。科学家用“爛”研究黑洞热辐射：1974年Hawking发现了•黑洞的热辐射，这一发现不仅解决了黑洞热力学中当时存在的矛盾，而且深入地揭示了量子力学、热力学与引力Z间的内在联系，是黑洞物理学上的划时代的里程碑。[2]2000年Parikh和Wilczek在考虑辐射粒子的自引力作用的情况下，将黑洞的Hawking辎射理解成一种量子隧穿过程，得到黑洞视界处粒子的量子隧

7、穿率与黑洞爛有关。因此我们可以利用黑洞视界附近的爛密度对黑洞的热辐射进彳了了研究，可以得到黑洞的热辐射总满足Stefan-Boltzmann定律。其中旳屮=45g@+（$）3c2aThv卩4，（⑻3rh（A姑00drl丿f2彳F+0）_acos0+—-——:F,=M~2cos—飞叫1（20）nsin923皿=欝53c2。厂加，⑵）Mf5%）广（22）[3]将爛的理论运用于黑洞的研究中，不仅可以更接近更方便地研究黑洞的性质，而且更加可以在量子层而更深入研究黑洞，从而述一步了解黑洞的微观木质。3.2信息爛在测量精度分析中的应

8、用Shannon把信息量作为信息论的中心概念，用马尔科夫过程的统计特性，给出了信息爛公式：H=-c》pV亿.⑴用式（1）来表述不确定性与随机事件的连带关系，可一举解决定量描述信息的难题•这意味着通过信息论，嫡的应用将会超出口然科学的一些领域.信息嫡在检测领域的应川，在对某一物理量进行测量前，待测量x在其取值范围内有确