图解时间简史

熵增大的法则

十枚硬币实验的结果可以称为熵增大的法则，就是硬币朝向几率数目较多的状态转变而使系统产生变化。

什么是熵

在这个世界，虽然能量守恒定律几乎对所有事物都适用，但事实则是，如果能量一旦扩散为分子运动，再想要恢复原状，就力学的理论而言是几乎不可能的。熵在希腊语中是“变化”的意思，是指某系统在热平衡的状态下一点一点地慢慢变化时，将其所吸收的热量按照温度划分所得出来的一个值。简而言之，就是一种表示某系统中纷杂或无序的量。也就是说，一个没有物质或热能出入的系统，它的熵值不可能会减少。因此，它内部的东西就必定会无方向地乱窜，直到有一天会崩溃坏死。

熵增大的法则

硬币实验的结果称为熵增大的法则，这个法则在能够取得物理系统的状态下，附带着名为熵的量，另一方面，在不受外界影响自然产生的现象中，熵并未递减。为了说明熵的概念，还是用十枚硬币的例子，10个硬币代表所要研究的物理系统，所谓的系统状态，指的是10枚硬币中有几枚是正面的。在这个系统中，有1枚是正面、2枚是正面⋯⋯总共有10种状态，在这10种状态中，几率数量是相对应的。全部为正面状态的几率数是1，9枚为正面状态的几率数是10，5枚为正面状态的几率数是252。

熵与几率

由以上可知，几率数目朝向多数的情况，状态就会发生变化。所谓的熵增大的法则，简而言之，就是朝向几率数目较多的状态转变而使系统产生变化。同时，在十枚硬币的实验中，要考虑的一个问题是必须要有一个人从外面敲打桌子。但是熵增大的法则所适用的情形是在没有外部影响的情况下，其变化的原因是来源于内部的。在硬币实验的例子中，由于内部缺乏使其变化的原因，所以才必须要有人敲打；但是千万不可做出使特定的硬币翻转一类的方式。

熵定律

“ 熵 ” （ entropy ） 是 德 国 物 理 学 家 克 劳 修 斯 （ RudolfClausius，1822—1888）于1850年提出的一个术语，用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。当某个系统的能量完全均匀地分布时，这个系统的熵就达到最大值。现在还是用十枚硬币的例子来说明熵增大的法则。

原因：在硬币实验中，实现系统改变必需要有一个人从外面敲打桌子。但是熵增大的法则所适用的情形是系统变化原因来自内部。因此，在硬币实验的例子中，由于内部缺乏使其变化的原因，所以才必需要有人敲打或摇晃桌子才行。