什么是熵？从生活里的例子说起(2)

熵，自然过程中，趋向无序
然而，我们的一箱气体可能包含超过5亿个微小粒子。 如果能够通过推测分子的微观状态，来建立对比和解释宏观状态的桥梁，会得到很多重要的结论。当然，这座桥需要对熵有一个更精确更绝对的定义，并且能定义所有其他涉及这个术语的数学表达式。
根据箱子里的气体类型，它所包含的能量会以不同的方式分配。例如，许多分子可以快速旋转，但移动速度非常慢。另一方面，分子可能剧烈振动，运动速度比没有任何旋转动量的飞机还要快。从统计学上讲，我们气体中能量分布的这种差异可以用微观状态的概念来表示。在一种微观状态下，大部分能量是旋转的，而在另一种微观状态下，所有能量可能都在分子的速度中。热力学通常假设气体处于任一微观状态的概率是相等的，这就是所谓的先验概率假设。这就得到了下面的等式：
S = k*lnΩ，Ω为系统分子的状态数，k为玻尔兹曼常数。
随着微观状态数量的增加，关于能量分布的信息会减少，这意味着系统的熵、混沌会急剧增加。这是熵最基本、最绝对的定义。
当你洗一副牌时，你基本上是在最大化这个系统的熵，因为你完全不知道数字或花色的顺序。在这种情况下，每种可能性都是一种微观状态，52张牌的每一次排序都有相同的发生概率。当你把牌按照大小和花色排列时，你通过增加你所知道的信息的数量来降低系统的熵。

洗牌与熵的增减
热力学第二定律定性地解释了自然界趋向低能的趋势。如果你把一块冰放进滚烫的碗里，会发生什么？冰会融化。我们可以用熵来解释，冰是一个非常有序的固体，这意味着作为一个整体，它的熵很低。通过吸收热水中的热量，冰块内的分子会释放出来，并能像液体一样更自由地运动——它们的随机性增加了，它们的熵也增加了。能量从热的物体流向冷的物体，这就是平衡的概念。自然界中所有的事物都趋向于更高的熵，这意味着宇宙的熵也一定在不断增加。