熵是指“难以掌握的信息量”
那么“熵”究竟是什么呢?各位也许会产生疑问。这里将尝试说明,但内容可能会偏离宇宙和黑洞,需要花些页面。如果你觉得难以理解,可以直接跳过。
难解且抽象的物理学用语比比皆是,但如果要投票什么是最难解释的单词,熵一定独占鳌头。熵在(与黑洞无关的)热力学、统计力学、量子力学、信息理论等各种物理学领域都有出现,并担任了不同的职责。它在每个领域的定义都有微妙的不同,如果不以“熵”这个同样的名字来称呼它的话,我们可能很难注意到它是同一个物理量。
这种难以解释的状况也说明人类并未真正了解熵这个物理量。
熵这种物理量被解释为“难以掌握的知识和信息量(的对数)”。这究竟是什么意思呢?
以往箱子里放硬币为例。我们看不到箱子里面的情况,所以对于外部的观察者而言,里面硬币的状态究竟是“正面还是背面”就属于难以掌握的知识和信息。由于箱子里的知识和信息是隐藏的,所以具有熵。
要将这些知识和信息从物理学的角度来看待,就必须修正数值。箱子里的硬币的状态只会是正面或背面二选一,该信息量则为2(的对数)。使用对数会让各种计算更为简单,不过本书基本不涉及计算,所以只需要稍微了解对数,不必过于纠结细节。总之这个箱子具有2(的对数)这个量的熵。
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