熵增與股市

『叄』 熵增定律為什麼讓人絕望，被愛因斯坦稱第一

在引力的作用下地球年復一年繞著太陽公轉，太陽繞著引力更大的銀河系中心公轉，而銀河系又繞著質量更大的室女座超星系團進行著公轉。這一切似乎由一股神秘力量在背後掌控，才使得這宇宙萬物變得井然有序，然而在物理學家看來，這種秩序只是一種虛假的繁榮，宇宙之所以井然有序是因為物理定律。

除此之外，人類本身就是“自熱體”，會不斷的散發熱量，而散發的熱量更是一種很高的無序形式，以及生物的自組織性，給系統帶來了比原來更多的無序。想像一個情景：把一堆乒乓球放在桌子上使其井然有序的排列好，然後開始推動某一個乒乓球，乒乓球會無序的跳動，在一定時刻，會有兩個乒乓球大概率的撞擊在一塊。

我們都知道隕石撞地球的猛烈，如果全宇宙的各個星球都無序排列在一塊，開始沒有方向的轉動，那麼星球與星球的撞擊帶來的結果就是使得周圍的星球也受到影響，甚至毀滅。這樣的撞擊與毀滅是不可逆的熵增定律，所以發現此定律時，是令人感到絕望的。

『肆』 熵增是最絕望的定律

最令人絕望物理定律「熵增原理」：生命以負熵為食，最終走向消亡，13世紀，一位叫亨內考的人提出了這樣的一個疑問：輪子中央有一個轉動軸，輪子邊緣安裝著12個可活動的短桿，每個短桿的一端裝有一個鐵球。

右邊的球比左邊的球離軸遠些，因此，右邊的球產生的轉動力矩要比左邊的球產生的轉動力矩大。這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所指的方向轉動下去，並且帶動機器轉動。這個輪子名叫「亨內考魔輪」，它讓科學家做起了「永動機」的夢，科學家們幻想。

一旦永動機誕生，人類將產生源源不斷的能源，所以，有很多的科學家一直試圖復刻「亨內考魔輪」，卻都慘遭失敗，然而無數的失敗卻沒有打消科學家們的熱情，反而對永動機的探索愈加狂熱。後來，文藝復興時期義大利的達·芬奇也造了一個類似的裝置。

他設計時認為，右邊的重球比左邊的重球離輪心更遠些，在兩邊不均衡的作用下會使輪子沿箭頭方向轉動不息，但實驗結果卻是否定的。達·芬奇敏銳地由此得出結論：永動機是不可能實現的。事實上，由杠桿平衡原理可知，上面兩個設計中。

右邊每個重物施加於輪子的旋轉作用雖然較大，但是重物的個數卻較少。精確的計算可以證明，總會有一個適當的位置，使左右兩側重物施加於輪子的相反方向的旋轉作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使輪子達到平衡而靜止下來。

由於海洋和大氣的能量是取之不盡的，因而這種熱機可永不停息地運轉做功，也是一種永動機。簡單來說，人們認識到能量是不能被憑空製造出來的，所以他們試圖從海洋、大氣乃至宇宙中吸取熱能，並將這些熱能作為驅動永動機轉動和功輸出的源頭。

從單一熱源吸熱使之完全變為有用功而不產生其它影響的熱機這也被稱為第二類永動機。科學家認為只要做到了只有單一的熱源，它從這個單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功，而不引起其他變化，第二類永動機就能夠成功。

在這個時候，隨著科學的發展，牛頓經典力學的一些局限性也暴露了出來，比如牛頓經典力學認為力學過程是可逆的，可逆性是指時間反演，即過程按相反的順序進行。在經典力學的運動方程中，把時間參量 t換成-t，就意味著過程按相反的順序歷經原來的一切狀態，最後回到初始狀態。

而1850年克勞修斯在論文中提出了一條基本定律：「沒有某種動力的消耗或其他變化，不可能使熱從低溫轉移到高溫。「這個定律被稱為熱力學第二定律。而熱力學第二定律則與力學過程的可逆性相矛盾。

所以克勞修斯在1854年的隨筆《關於熱的力學理論的第二基礎定理的一個修正形式》提出了新的物理量來解釋這種現象，,1865年正式命名為熵,以符號S表示。克勞修斯從熱機的效率出發，認識到正轉變（功轉變成熱量）可以自發進行。

而負轉變（熱量轉變成功）作為正轉變的逆過程卻不能自發進行。負轉變的發生需要同時有一個正轉變伴隨發生，並且正轉變的能量要大於負轉變，這實際是意味著自然界中的正轉變是無法復原的。由此克勞修斯提出了熱力學第二定律的又一個表述方式，也被稱為熵增原理。

那就是：不可逆熱力過程中熵的微增量總是大於零。在自然過程中，一個孤立系統的總混亂度（即「熵」）不會減小。簡而言之就是孤立系統的熵永不自動減少，熵在可逆過程中不變，在不可逆過程中增加，可以說非常鮮明地指出了不可逆過程的進行方向。

熵增原理是熱力學第二定律的另外一種表述形式，卻又擁有更加深刻的含義，它創造了「熵」這個概念。這個概念在後來被廣泛應用，香農把熵的概念，引申到信道通信的過程中，從而開創了」資訊理論「這門學科，從而宣告了信息時代的到來。

熵增原理表明，在絕熱條件下，只可能發生dS≥0 的過程，其中dS = 0 表示可逆過程；dS>0表示不可逆過程,dS<0 過程是不可能發生的。但可逆過程畢竟是一個理想過程。因此，在絕熱條件下，一切可能發生的實際過程都使系統的熵增大，直到達到平衡態。

絕熱過程是一個絕熱體系的變化過程，即體系與環境之間無熱量交換的過程。在絕熱過程中，Q = 0 ，有ΔS（絕熱）≥ 0（大於時候不可逆，等於時候可逆） 或 dS（絕熱）≥0 (>0不可逆；=0可逆)熵增原理最大的意義就是從能量品質的角度規定了能量轉換過程中的方向、條件和限度問題。

熵增原理的出現表示經典力學的可逆性並不適用於所有情況，它只在有普遍的力學原理做保證的情況下才准確，熱運動就是一個不可逆的過程。同時也徹底宣告了永動力的滅亡。因為從海水吸收熱量做功，就是從單一熱源吸取熱量使之完全變成有用功並且不產生其他影響是無法實現的。

而薛定諤就則指出，熵增過程也必然體現在生命體系當中。也就是說，生命體系中的熵也應該是不斷增大的，也只能是從有序向無序發展。但是從某種角度上而言，生命的意義就在於具有抵抗自身熵增的能力，即具有熵減的能力，最典型的表現就是進食行為。

我們從食物中汲取了「負熵」來維持生命的有序，即「新陳代謝的實質就是及時全部消除有機體無時無刻不產生的全部負熵」。這里的有序和無序是描述宏觀態的。因此，機體是在新陳代謝過程中成功地從周圍環境中不斷地吸收負熵。

向周圍環境釋放其生命活動不得不產生的全部正的熵維持生存和進化的。總之，生命體是開放的不可逆的非熱力學平衡體系。平衡態是無序的，而非平衡態則是有序的根源，這是與熱力學第二定律一致的，也是符合熵增原理的。薛定諤生動地用「生命賴負熵為生」這一句名言概括。

雖然如此，生命的減熵行為卻起不到任何效果，畢竟在浩瀚無垠的宇宙當中，人類等生命簡直是渺小到可以忽略不計。熵增的必然性和不可逆性，註定了生命只能從有序發展為無序，並最終走向老化、死亡。所以熵增原理也被很多人稱為：最令人絕望的物理定律。

熵增原理適用於很多領域，包括與達爾文的進化論是否矛盾等。而科學家對於熵增原理最大的爭論是宇宙是否是一個封閉系統，因為熵增作用發揮作用的條件必須是在孤立系統系統中，然後達到平衡熵最大。孤立系統是在熱力學之中。

與其他物體既沒有物質交換也沒有能量交換的系統稱為孤立系統。任何能量或質量都不能進入或者離開一個孤立系統，只能在系統內移動。而地球就是一個開放系統，熵增原理可以適用於生命，自然也能適用於地球。

所以地球上的生物通過從環境攝取低熵物質（有序高分子）向環境釋放高熵物質（無序小分子）來維持自身處於低熵有序狀態。而地球整體的負熵流來自於植物吸收太陽的光流（負熵流）產生低熵物質。使得地球上會出現生物這種有序化的結構。

不至於使熵一直處於增大的狀態，所以科學家就思考，宇宙是否是一個孤立系統，因為宇宙是不存在「外界」的，我們不斷在消耗著能量，且不可逆，熵不斷在增加正在走向它的最大值，因此宇宙一旦到達熱動平衡狀態，就完全死亡。

這種情景稱為「熱寂」，這樣的宇宙中再也沒有任何可以維持運動或是生命的能量存在。而這引來部分科學家的反對，他們宣稱熵增原理只能適用於由很大數目分子所構成的系統及有限范圍內的宏觀過程。而不適用於少量的微觀體系，也不能把它推廣到無限的宇宙。

由於涉及到宇宙未來、人類命運等重大問題，因而它所波及和影響的范圍已經遠遠超出了科學界和哲學界，成了近代史上一樁最令人懊惱的疑案。但不管怎麼樣，熵增原理作為熱力學四大定律之一，指導著熱力學的研究，在物理學中發揮著重大的作用。

『伍』 熵增原理是什麼

答：熵增原理是一條與能量守恆有同等地位的物理學原理。
熵增原理是適合熱力學孤立體系的，能量守恆定律是描述自然界普遍適用的定律。 熵增定律僅適合於孤立體系，這是問題的關鍵。實際上，絕對的聯系和相對的孤立的綜合，才是事物運動的本質。雖然從處理方法上講，假定自然界存在孤立過程是可以的。但是從本質上講，把某一事物從自然界中孤立出來是帶有主觀色彩的。當系統不再人為地被孤立的時候，它就不再是只有熵增，而是既有熵增，又有熵減了。於是可以看到能量守恆定律仍然有效。
熵總是聯系著大量子系統，而人類社會正是這樣一個復雜的體系。在人類社會中不僅有熵增，而且有熵減，這就使關於人類的科學與整個自然科學產生分歧，出現自然科學與人文科學的矛盾。
我們知道，在科學中有三個基本定律，即質量守恆定律，能量守恆定律和熵增定律。質量、能量守恆定律在微觀領域又被推廣為質、能相關定律。質量守恆定律，能量守恆定律和質能相關定律在數學上表示為等式。而熵增定律則是不等式 , 即在孤立系中 , 熵增總是大於或等於零 ( △ S ≥ 0) 。在這種等式與不等式的差別中，隱含著深刻的意義。
從系統三象性的基點來看，問題是這樣的：任何系統狀態 ( 點 ) 上物質性、能量性、信息性不可分離地共存著，但物質 ( 質量 ) 和能量是守恆的，而信息卻 ( 信息是負熵 ) 不守恆。
由於在孤立系中熵總是增加的，而熵是混亂度。那麼，系統在孤立情況下總是自動地趨向於混亂與無序，這就與生物的有序化發展產生矛盾，出現克勞胥斯與達爾文的分裂。
由於熵總是增加的，因而過程就出現單一的時間之矢，從而是不可逆的，這就與牛頓力學的可逆時間產生矛盾，出現牛頓、愛因斯坦與普里戈金、哈肯的分裂。
熵總是聯系著大量子系統，而人類社會正是這樣一個復雜的體系。在人類社會中不僅有熵增，而且有熵減，這就使關於人類的科學與整個自然科學產生分歧，出現自然科學與人文科學的矛盾。
質量守恆定律和能量守恆定律是自然界的普適定律，而熵增定律則適合於熱力學孤立體系。任一質點或任一質點系都適合於質量守恆定律和能量守恆定律，但一個質點就談不上熵增，非孤立體系的熵也不一定增加。

『陸』 熵增定律真的令人絕望嗎沒有與之對抗的辦法嗎