发信人: xjzhangxw()
整理人: (2000-01-07 01:03:45), 站内信件
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改造后的熵 .15.-原理.3.--- 对第二定律的补充说明
上一讲介绍了热力学第二定律，由于作者水平、篇幅有限等原因，把热力学和统
计力学以及广义集合分布函数复杂程度语言混到一起说明问题就比较潦草。本讲
对上讲的问题再做些补充。
1. 热力学第二定律最初是个经验规律，它来自实验。热力学的熵来自对可逆的热
力学过程中对热量变化与绝对温度的比值。这些在物理书中都有详细说明。
2. 承认物质的热本质是微观尺度的粒子（分子或者原子等）的运动的表现。微观
运动不仅可以有各个不同的方向，也会有各个不同速度（能量）。
3. 每个微观的粒子在不同时刻有不同的速度或者说能量，这被称为不同的微观状
态。由于找不处什么理由说某个状态更容易出现，就取了一个假设：各个微观状
态的出现概率都相同。在统计物理中这被作为一个基本假设。
4. 根据计算，每一个宏观状态（对应于特定的某个广义集合、分布函数、复杂程
度）对应于很多（W个）个微观状态，或者说很多个微观状态仅对应某一个宏观状
态。
5. 对一种比较简单的模型，给出了每个宏观状态对应的微观状态的个数W的计算
公式。详细计算表明不同的宏观状态所对应的微观状态的个数（W）差别非常大。
个体数量很多时它们可以差若干数量级。
6. 由于每个微观状态的出现机会都相等，所以与微观状态数（W）最多相对应的
那个宏观状态的出现机会就最多。结果是我们在每个时刻看到的物质状态几乎都
应于W值很大的状态，而W小的状态几乎是几万年也得碰不上一次。
7. 玻尔兹曼的重要成绩是提出热力学的熵与微观状态的个数的对数，即logW，成
正比例。这就是现在用的S=klogW的公式。它为热力学熵提供了微观说明。
8. 不同的宏观状态有不同的W值，W最大的事件最容易出现，根据上面的公式，出
现的热力学熵S也必然是它的最大值（达到所谓平衡态时）。或者说熵自动地走向
它力所能及的最大值。这样就利用概率和微观运动状态对熵趋于最大值给出了解
释。
9. 与宏观状态对应的复杂程度C恰好等于logW。这说明W大的事件容易出现也就是
复杂程度大的事件容易出现。所以最复杂的事物最容易出现，或者说最复杂原理
是正确的原因是物质本身有随机性，不同的状态都可能出现，而真正出现的状态
是概率高的，复杂程度也必然大的状态。
张学文1999.11.15
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