安知斋分享 http://blog.sciencenet.cn/u/王中宇 子非鱼,安知鱼之乐? 子非我,安知我之不知鱼之乐?

博文

“负熵流”的由来 精选

已有 19938 次阅读 2015-2-25 18:23 |个人分类:科技观察|系统分类:科普集锦

 

“负熵流”的由来

   亲友从某健身气功班听来一套说辞,将氧气、真气与“负熵流”一锅煮,听得云山雾罩,不明就里,遂来问我。我为其准备了这个材料。这年头,老人都有健身的愿望,坊间对症下药,将一些很专业学科的术语,搞成玄而又玄、莫辨真伪的噱头,来忽悠人。故而,将这个材料贴出,供有类似疑问的朋友参考。

熵最早产生于热力学。

1865 年德国物理学家克劳修斯在研究卡诺的热机循环理论时,构建了这样一个函数:

ds = dQ/T

并将其积分值S定义为一个物理量“entropy”。其含义是“change within a closed system)”(一个封闭系统内的改变)

1923年,德国物理学家普朗克(I.R.Planck)来南京第四中山大学(即中央大学前身)讲学,时任南京第四中山大学自然科学院院长的物理学家胡刚复担任翻译。普朗克讲到“entropy”时,胡刚复根据entropy意为热量与温度之商,且这个概念出自热力学,就给“商”上上“火”旁,生造出一个新字“熵”,并被沿用至今。

在热力学里,“熵”被用来描述热力学第二定律:“不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。”它又被称为“熵增原理”。

统计力学

奥地利物理学家玻尔兹曼用统计力学研究热运动。他将熵 S 建立在无序度Ω(即某一宏观状态对应的微观状态数,又称热力学几率)的基础上:

S = k lnΩ

式中 k 称为玻尔兹曼常数。

玻尔兹曼据此解释克劳修斯熵的微观意义:熵是系统可能拥有的微观状态数的量度,系统微观状态数越多,表明系统内的运动越富有多样性、越混乱无序,熵也就越大。反之亦然。而“一切不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行,而熵函数则可以作为系统混乱度的一种量度”。

信息论

1948 年,申农在研究通讯中的数学理论时,借鉴玻尔兹曼熵提出了这样一个数学函数:

式中 Pi 为概率。申农把 H 作为“信息选择和不确定性的量度。”他曾经认为“这里的 H 就是玻尔兹曼著名的 S 定理中的 S”,因此,申农把 H称为“概率集 P1、P2……Pn 的熵。”它又常称为“信息(熵)”。申农还指出,在没有噪声或者没有干扰的信息传输机构中,信息的输入与输出相等。他的这一理论表明:信息在传输过程中不会增加,但是却有可能丧失。由此可见,信息的损失过程与熵增加的过程十分相似。

薛定谔以“熵”解释生命体的新陈代谢

物理学家、量子力学创始人之一的薛定谔,1944 年发表《生命是什么》一书。提出了“有机体就是依赖负熵为生”的命题。他称:

生命有机体是怎样避免衰退的呢?明白的回答是:靠吃、喝、呼吸以及排泄。专门的术语叫‘新陈代谢’。

在我们的食物里,究竟含有什么样的宝贵东西能够使我们免于死亡呢?那是很容易回答的……要摆脱死亡,就是说要活着,唯一的办法就是从环境里不断地汲取负熵,我们马上就会明白负熵是十分积极的东西。有机体就是依赖负熵为生的。或者更确切地说,新陈代谢中的本质的东西,乃是使有机体成功地消除了当它自身活着的时候不得不产生的全部的熵。

薛定谔认为,在玻尔兹曼熵中,“既然Ω是无序的量度,那么它的倒数1/Ω则可以作为有序的一个直接量度”。于是他将“负熵”定义为:

“负熵”=K*Log1/Ω)

思考

目前坊间广泛流传的“负熵流”之说,肇始于薛定谔的“负熵”。而薛定谔的“负熵”则基于对“无序度”的研究。机体是高度复杂的系统,其各子系统间存在极为复杂的“相生相克”关系,正是这种关系维持着机体的“有序性”。将薛定谔的“负熵”理论与中医的“阴阳五行”理论对比,容易看出,它们都试图从总体上理解机体生死的关键,也都过于粗疏。这样的理论无法描述如此复杂的生命现象,也难于受到实证检验。

相比之下,“阴阳五行”理论可包容的现象远比“负熵”理论多,因而更能解释机体生存中的各种现象,也更可能受到实证检验。

既然薛定谔的“负熵”理论基于有序度,它就是对机体有序度的一种描述,所谓“负熵流”不过是描述有序度的变化。薛定谔所谓的“从环境里不断地汲取负熵”,不过是对“新陈代谢”的另一种表述。亦即通过摄入和排泄,维持机体的有序度。其“负熵”的量纲既非质量,又非能量,因而它不可能是某种可以流进流出的物质或能量。

认为太空中存在“负熵”源,人可以用某种方法由其吸取“负熵流”,与薛定谔的理论已经相去甚远。至于将“氧”、“真气”与“负熵流”相联,纯属无稽之谈。

 

 

 

 

 

 



https://blog.sciencenet.cn/blog-267-870126.html

上一篇:从气候视角看“潜水蒸发”和“极限埋深”
下一篇:杜鹰:“从来没觉得农业面临的挑战像今天这么大。”

13 罗德海 蔡小宁 刘全慧 刘士勇 张学文 黄永义 蒋迅 周华 周少祥 icgwang hkcpvli HLpope N2N2

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (10 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-5-21 08:50

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部