1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)現(xiàn)代熵理論在社會科學中的應用材工13-1 趙一博 9摘要：文章簡述了熱學熵的理論及其統(tǒng)計解釋,介紹了熵增原理，最大最小熵原理，對現(xiàn)代熵理論在人類社會，生態(tài)環(huán)境，致冷技術上的應用作了淺顯 的說明，使人類意識到加強熵觀念以維護良好社會秩序及生態(tài)環(huán)境的必 要性，最后講解了現(xiàn)代熵理論在社會科學中的應用對我的啟發(fā)與影響。關鍵詞: 現(xiàn)代熵 現(xiàn)代熵理論 現(xiàn)代熵與人類社會 現(xiàn)代熵與生態(tài)環(huán)境 現(xiàn)代熵與致冷技術制冷技術 現(xiàn)代熵理論的應用對我的啟發(fā)正文：一. 現(xiàn)代熵理論的基本概念1. 熱熵的

2、基本概念克勞修斯引入了狀態(tài)函數(shù)熵，記為 S。他采用宏觀分析的方法得出 : 對于一個封閉系統(tǒng) , 可逆過程的熵變 dS與系統(tǒng)從外界所吸收的熱量 dQ和系統(tǒng)的溫度 T之間存在如下關系: dS = dQ T上式稱為熵的克勞修斯關系式。 由此定義的熵稱為熱力學熵 (或宏觀熵 , 克勞修斯熵 ) 。2. 統(tǒng)計熵 (或玻爾茲曼熵 )的概念在克勞修斯給出熱力學熵的定義以后 ,玻爾茲曼又從微觀 (氣體動理論 )的角度 , 深入研究了狀態(tài)函數(shù)熵 , 給出了一個統(tǒng)計物理學的解釋。 在等概率原理的前提下 , 任一給定的宏觀狀態(tài)所包含的微觀狀態(tài)數(shù)的數(shù)目稱為該宏觀狀態(tài)的熱力學概率 , 用 Q表示。 據(jù)此 , 玻爾茲曼對

3、氣體分子的運動過程進行了研究 ,將熵 S和熱力學概率 聯(lián)系起來得出 S ln 的關系 ,在 1900年由普朗克引進比例常數(shù) k而成為 S = kln。 這就是統(tǒng)計物理的玻爾茲曼熵關系式 ,其中 k為玻爾茲曼常量。 由此定義的熵稱為統(tǒng)計熵 (或玻爾茲曼熵 )。二現(xiàn)代熵理論的原理現(xiàn)代熵理論有熵增加原理，最大最小熵原理等。1. 熵增原理：處于平衡態(tài)的孤立系統(tǒng)的熵增加原理在定義熵的概念以后 ,克勞修斯把熱力學第二定律中熵用式中等號對應可逆過程 , 大于號對應不可逆過程。即在絕熱過程中熵不可能減少，這就是熵增原理。即對絕熱過程，Q = 0 ，有S（絕熱） 0（大于時候不可逆，等于時候可逆） 或 dS（絕

4、熱）0 (0不可逆；=0可逆) 熵增原理表明，在絕熱條件下，只可能發(fā)生dS0 的過程，其中dS = 0 表示可逆過程；dS0表示不可逆過程,dS0 過程是不可能發(fā)生的。但可逆過程畢竟是一個理想過程。系統(tǒng)的平衡態(tài)是熵具有最大值的狀態(tài) , 也就是出現(xiàn)概率最大的狀態(tài)。 因此 ,系統(tǒng)內(nèi)部自發(fā)發(fā)生的過程總是從概率小的狀態(tài)朝著概率大的狀態(tài)的方向進行 ,從有序度高的狀態(tài)朝著無序度高的狀態(tài)的方向進行。因此，在絕熱條件下，一切可能發(fā)生的實際過程都使系統(tǒng)的熵增大，直到達到平衡態(tài)。即隔離系統(tǒng)的熵不可能減少，這也是熵增原理的一種說法。2. 最小熵原理：在熱平衡態(tài)下孤立系的熵達到極大，熵產(chǎn)生為0.在定常耗散過程（輸運、

5、化學反應）中熵產(chǎn)生恒正，在線性區(qū)定常輸運過程中熵產(chǎn)生最小，這就是最小熵原理。由它可推出線性區(qū)不可能形成耗散結構。3最大熵原理：投資時常常講不要把所有的雞蛋放在一個籃子里，這樣可以降低風險。在信息處理中，這個原理同樣適用。在數(shù)學上，這個原理稱為最大熵原理。三現(xiàn)代熵理論在社會科學領域的應用意義及指導作用1 熵在人類社會中的應用意義及指導作用從熵的角度看 , 人類社會的一切倫理、道德、風俗習慣、法制、組織和人際關系是熵增與熵減的合作用的結果。 社會發(fā)展變化的序在極大程度上受到人類活動的影響。 因而 ,現(xiàn)實社會總表現(xiàn)出復雜性和不平衡性。社會的每個成員都是一個耗散系統(tǒng) , 耗散系統(tǒng)必須靠負熵為生。 追求

6、負熵是一切生物活動的主題。 對人類而言 , 爭權奪利是人類追求負熵的一種突出的表現(xiàn)。 人類對權利的追求 ,可以調(diào)動人們?nèi)プ非蟮姆e極性 , 投身于對自然界奧秘的探究中 , 把更多的潛在可用性變?yōu)楝F(xiàn)實可用性 , 使人們的個人生活和社會生活的物質(zhì)條件不斷有所改變 , 而這種改善就通常意義上講就是進步。 隨著物質(zhì)條件和精神條件的日益豐富 , 人們?yōu)榱俗陨淼睦?,對權勢、利益的追求更加強烈。 人們對權勢和利益這種負熵的索取日益加強 , 逐漸導致整個人類社會性的秩序向著混亂發(fā)展 , 即使整個社會的熵不斷增加。 縱觀歷史 , 人類為了奪利 , 不惜血流千里，絞盡腦汁。 日常生活中 ,為了爭利 , 也可以勾

7、心斗角。 在改革開放和市場經(jīng)濟的條件下，偷稅漏稅、假冒偽劣、假公濟私、貪污腐化、以權謀私、坑蒙拐騙等損人利己的事屢見不鮮。 生活在這樣的環(huán)境中 ,人們無時無刻都得把神經(jīng)繃得緊緊的生怕會上當受騙。 因而整個社會處在高度的無序狀態(tài)。人辦事要求功利 ,不必諱言功利。 但是求功利亦應有所制約 ,有道可循 , 決不可為了自身的利益而不惜一切損害他人利益 ,造成社會的混亂。2. 熵在生態(tài)環(huán)境中的應用意義及指導作用薛定諤的負熵理論不僅可以解釋生命世界，而且正日益擴展到經(jīng)濟社會、生態(tài)環(huán)境等諸多領域。對人類社會而言，追求自身利益的負熵是一切活動的主題。隨著社會的進步和經(jīng)濟的迅速增長，人類利用自然資源的活動加劇，

8、 例如，樹木的濫砍濫伐、珍禽異獸的肆虐捕殺、工業(yè)廢物的大量排放等，人類不斷從自然界獲取物料資源，同時拋出大量的廢氣、廢液、廢渣和生活垃圾。結果，人們得到了低熵的產(chǎn)品，但同時不可避免地向環(huán)境排放了高熵的廢物和廢熱，致使自然資源日趨耗盡，環(huán)境污染日趨加劇，生態(tài)平衡日趨破壞，環(huán)境熵值日趨增加。因此，人們在使用低熵產(chǎn)品、享受現(xiàn)代文明的同時，必須清醒地意識到， 大自然不能為人類提供無限的資源、生存空間和廢料場， 大自然的調(diào)節(jié)機制不是萬能的，自然界有其自身發(fā)展的界限，保護環(huán)境勢在必行。3. 現(xiàn)代熵理論在致冷技術制冷技術上的應用意義及指導作用致冷技術制冷技術的關鍵在于從被冷卻的物體之中抽取熱量， 相當于抽取

9、熵。 隨著物體之中的熵 的減少，物體的溫度下降，氣體可能凝結成為液體，液體凝固為固體。 通過這個原理，科學家們發(fā)明了很多種類的致冷機，如蒸發(fā)致冷機，稀釋致冷機。凝固 通常是熵減小的過程，一般不能用于致冷。而玻梅郎丘克卻發(fā)現(xiàn)在 3He 在加壓凝固過程中， 由于核自旋無序化的效應，可以導致熵的增大，從而提出了新的致冷原理。使用此法可達到 mK 量級的極低溫。而 4He 的蒸發(fā)致冷是采用絕熱退磁致冷的技術。在順磁鹽的一般情況下， 磁矩的排列是混亂的。外加磁場將導致磁矩的排列有序化，達到低熵態(tài)。若在絕熱條件下退 掉磁場， 磁矩的排列隨機趨于混亂， 所對應熵的增加必須由環(huán)境吸取熱量， 導致溫度的下降。四現(xiàn)代熵理論在社會科學中的應用對我的啟發(fā)與影響現(xiàn)代熵理論在社會科學中的應用已擴展到各個領域，比如在人類及社會學這方面，隨著物質(zhì)條件和精神條件的日益豐富 , 人們?yōu)榱俗陨淼睦?,對權勢、利益的追求更加強烈, 逐漸導致整個人類社會性的秩序向著混亂發(fā)展 , 即使整個社會的熵不斷增加，所以社會的混亂度就不斷地增大，社會上就出現(xiàn)了例如貪污腐敗，假公濟私等一