熵的應用_第1頁
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文檔簡介

1、熵的應用熵的應用【摘要】熵是物理學中的重要概念,熵在現(xiàn)代科學技術中的作用越來越廣泛,與現(xiàn)代科學技術的關系也越來越緊密。本文從熱力學熵、玻爾茲曼熵、信息熵幾方面簡述了熵的概念,探討了熵在信息論、自然科學、生命科學、人類社會和生態(tài)環(huán)境等領域中的應用?!娟P鍵詞】熵熵的應用EntropyitsApplicationGUOXiaolingXuLingtingWuXiaoxuan【Abstract】Entropyisanimptantconcept

2、ofphysics.Relationshipbetweenthemisgettingcloser.TheconceptofentropyisdescribedrfromthermodynamicsentropyBoltzmannentropyinfmationentropy.Itisdiscussedaccdingtotheapplicationininfmationnaturesciencelifesciencehumansociet

3、yenvironmentecosystem.【Keywds】EntropyApplication1石破天驚石破天驚——“熵”概念的誕生概念的誕生最早引入熵的是Clausius,在1854年他引入了態(tài)函數(shù)熵,用以表述熱力學第二定律。Clausius根據(jù)可逆卡諾循環(huán)用完全宏觀的方法導出了Clausius等式:接著他又推導出,兩確定狀態(tài)之間的任一可逆過程的熱溫比的積分相等,與過程的具體情況無關。即克勞修斯將這個態(tài)函數(shù)稱為熵,以符號S表示。[1

4、]2“熵”概念的理解“熵”概念的理解2.12.1“熵”的宏觀意義“熵”的宏觀意義——熱力學熵熱力學熵??可逆循環(huán)0TQd???2121baTQdTQdTQd熵有統(tǒng)計意義,所以對黑洞熵的理解可以加深對黑洞本質的理解。為了探求黑洞熵的本質,人們發(fā)展了各種求熵方法,包括磚墻方法等。研究發(fā)現(xiàn),黑洞的熵主要是視界面附近量子態(tài)的貢獻。于是對磚墻模型進行了改進,提出了薄層模型,該模型僅考慮視界附近的一層薄層,可自然地避免磚墻模型的紅外截斷??茖W家用“

5、熵”研究黑洞熱輻射:1974年Hawking發(fā)現(xiàn)了黑洞的熱輻射,這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了黑洞熱力學中當時存在的矛盾,而且深入地揭示了量子力學、熱力學與引力之間的內在聯(lián)系,是黑洞物理學上的劃時代的里程碑。[2]2000年Parikh和Wilczek在考慮輻射粒子的自引力作用的情況下,將黑洞的Hawking輻射理解成一種量子隧穿過程,得到黑洞視界處粒子的量子隧穿率與黑洞熵有關。因此我們可以利用黑洞視界附近的熵密度對黑洞的熱輻射進行了研究,可以得到

6、黑洞的熱輻射總滿足StefanBoltzmann定律。其中??1823)(45422)(32TFrfhhvhBmackMB?????????????????19312003222???????????????????????????????rrQErrgfhhhrrhMh????20cos2cos31200sin2323223222?????rrrQErrQErrgFhhhhhhrrhaaMh??????????????????????

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