
负熵(Negative Entropy)是热力学与信息科学交叉领域的重要概念,指系统通过吸收能量或信息来减少内部混乱度,从而实现有序化的物理量。其英文对应词为"negative entropy"或"negentropy",由物理学家薛定谔在1944年著作《生命是什么》中首次提出,用于解释生命体维持低熵状态的机制(来源:维基百科负熵词条)。
从物理本质分析,负熵与热力学第二定律中的熵增原理形成对立统一。经典热力学认为孤立系统的熵值(无序度)会自发增加,而开放系统可通过引入负熵抵抗熵增趋势。例如生物体通过摄取食物(能量载体)将外部负熵转化为自身有序结构(来源:《物理化学学报》热力学系统研究)。
该概念在多个学科呈现衍生含义:
需要特别说明的是,负熵并非真实存在的物理量,而是对熵减过程的数学描述。现代研究中,该概念已延伸至经济学、社会学等学科,用于分析系统稳定性与演化方向。
负熵是热力学和信息学中的重要概念,以下是综合多个权威来源的详细解释:
负熵(Negative Entropy)指系统中熵的减少量,即熵函数的负向变化量。熵是描述系统无序程度的物理量,而负熵则量化了系统的有序化程度。例如:当房间从杂乱变为整洁时,其负熵增加。
物理意义
代表系统从无序转向有序的过程,如种子通过吸收养分转化为有序的植物结构。在封闭系统中,熵增不可逆,但开放系统可通过输入能量/物质获取负熵。
生物学意义
薛定谔提出"生命以负熵为食",生物体通过代谢作用将高熵废物排出,维持自身低熵状态。例如人体通过进食获取低熵食物,排泄高熵代谢物。
领域 | 具体表现 |
---|---|
物理学 | 描述热力学系统有序性变化 |
生命科学 | 解释生命维持机制 |
信息学 | 量化信息有序度(如编码压缩) |
熵的经典公式为: $$ S = k ln Ω $$ 负熵则表示为: $$ N = -ΔS quad (text{当}ΔS < 0text{时}) $$ 其中$k$为玻尔兹曼常数,$Ω$为微观状态数。
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