溯源探幽：熵的世界（修訂版） [The World of Entropy] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馮端，馮少彤 著

圖書標籤:

• 熵
• 熱力學
• 物理學
• 哲學
• 科學史
• 復雜性科學
• 信息論
• 宇宙學
• 修訂版
• 科普

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030477255

版次：2

商品編碼：11905242

包裝：平裝

叢書名： 國傢科技進步獲奬叢書 物理改變世界

外文名稱：The World of Entropy

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：膠版紙

頁數：235

字數：203000

正文語種：中文

産品特色

編輯推薦

適讀人群 ：適閤大眾讀者閱讀，也是高等院校師生、中學教師、科技工作者的有益參考。
20世紀以來，物理學的發展日新月異，對諸多學科産生瞭重要而深遠的影響，催生瞭一大批交叉學科，有力地推動瞭材料、能源、環境、信息等科學技術的進步，極大地改變瞭人類生産生活方式，改變瞭整個世界。
　　叢書主要作者均為我國物理學界著名學者，他們都曾在各自領域做齣過開創性的貢獻，對學科的曆史和發展有獨到的見解，同時有著深厚的語言文化功底，先後獲得多種科普圖書奬。叢書力求通過深入淺齣的描述，輔以原創的科學漫畫，結閤各自科研過程中的有趣體驗，帶領讀者進入奇妙的物理世界，感受物理之美，發現物理改變世界的過去和未來，適閤大眾讀者閱讀，也是高等院校師生、中學教師、科技工作者的有益參考。

內容簡介

　　熵是一個極其重要的物理量，但又以其難懂而聞名。《溯源探幽：熵的世界（修訂版）》將帶你追本溯源，尋幽探微，漫遊神奇的物理迷宮，領略熵的真諦。
　　《溯源探幽：熵的世界（修訂版）》著重論述熵的基本概念，分彆從熱力學、統計物理、分子動理論、信息論、非綫性動力學、天體物理和宇宙論等不同側麵、不同層次來剖析其蘊含的意義。同時，在寬廣的範圍內討論瞭熵在現代自然科學與技術中的應用，闡明瞭它所處的地位。《溯源探幽：熵的世界（修訂版）》內容豐富、取材新穎、文筆生動、通俗易懂，可供高等院校學生、中學教師、科技工作者以及科學愛好者閱讀。

作者簡介

　　馮端，中國科學院院士，第三世界科學院院士。1923年6月生於江蘇蘇州。著名物理學傢，南京大學物理係教授。固體微結構物理國傢重點實驗室的創始人。在晶體缺陷、結構相變、非綫性光學晶體的準位相匹配、納米結構材料等方麵的科學研究取得瞭重要成果；並以金屬物理、材料科學與凝聚態物理的科學著作聞名於世。科學成果獲國傢自然科學奬五項、國傢科技進步奬二項、何梁何利科學進步奬和陳嘉庚教理科學奬。
　　
　　馮少彤，1958年9月生於江蘇南京。畢業於南京大學物理係，現任南京師範大學物理科學與技術學院副教授。主要從事基礎物理教學及數字全息與衍射光學、光場調控等信息光學領域的研究工作，發錶論文40多篇。

內頁插圖

目錄

叢書修訂版前言
叢書序
前言
第一章緣起——蒸汽機帶來的學問
來自實踐——瓦特與蒸汽機
當務之急——提高蒸汽機效率
理想化入手——卡諾的貢獻
放之四海皆準——能量守恒
走嚮絕對——熱力學溫度
又一美妙的幻想——第二類永動機之夢
應運而生——熱力學第二定律
談非論是——“不可能性”的正麵價值

第二章 “天將降大任於是人也”——熵的亮相
石破天驚——一個概念的誕生
殊途同歸——再談幾種說法的等效性
天道盈虧——熵恒增=能貶值
極大與極小——平衡判據
概念的拓展——化學勢與復相平衡
“推敲”平衡——穩定與否?
“鼕季為什麼要生火?”——耐人尋味

第三章 S=klogW——墓碑上的公式
劍手與雄牛的決鬥——學術之爭
不朽的豐碑——“寫下這些記號的，難道是一位凡人嗎?”
寓理於娛——棋盤遊戲
黑白混淆——吉布斯佯謬
底蘊之所在——係統混亂度的度量
溯流尋源——玻耳茲曼統計
夾縫裏的文章——漲落

第四章無序對有序——熵與能之間的較量
黑白交錯——有序乎?無序乎?
概念落實——序的轉變
尋根溯源——能與熵的較量
從陽剛到陰柔——走進軟物質的世界
大師的洞見——熵緻有序
彈性與高彈性——鍵力與“熵力”的比照
蛋白質分子的摺疊——熵與能的交纏

第五章時間之矢——趨近平衡
開啓演化之門——不可逆性
近水樓颱——近平衡區的熱力學
跨越時代的傑作——玻耳茲曼方程
逆其意而道之——日定理
“速度反演”——對日定理的詰難
“復現始態”——對日定理的另一詰難
分析與澄清——罐子遊戲

第六章再談時間之矢——遠離平衡
視野擴展——錶觀上的差異
海闊天空——開放的世界
被忽略的問題——奇妙的對流
“蝴蝶效應”?——氣象的可預測性
振蕩之玄機——有趣的“化學鍾”
生命是什麼?——值得深思的問題
不解的疑團——“熱寂”之謎

第七章 “零”的追求——嚮絕對零度的逼近
“永久氣體”——神話的破
從理想到實際——一篇博士論文的貢獻
多孔塞的妙用——節流緻冷
結束與開始——氦的液化
八仙過海——緻冷奇招
“熵”中看“光”——獨闢蹊徑
異軍突起——激光緻冷
艱辛的曆程——創世界紀錄

第八章瓊樓玉宇，高處不勝寒-一奇妙的低熵世界
登場亮相——熱力學第三定律
舞颱背後——導嚮量子世界
“芝麻開門”——量子論的誕生
改弦易轍——量子統計
理想成真——量子氣體的凝聚
世紀疑謎——超導性與超流性
空中樓閣——負溫度

第九章妖精的啓示——熵與信息
彆齣心裁——麥剋斯韋妖
降妖伏魔——各顯神通
不可或缺——信息
天作之閤——信息與熵
待價而沽——信息與能
代代相傳——信息與生命
誰執牛耳?——能熵之爭

第十章 尚未瞭結——當代視野中的熵
從真實到虛構——相空間．、係綜與吉布斯熵
墨水比喻——粗粒化與混閤性
分等定級——從遍曆係統到伯努利係統
麵包師與貓——相映成趣，共參妙理
定量刻畫——李雅波諾夫指數與動力學熵
鋪平道路——通嚮不可逆性
桌球戲的啓示——迴歸玻耳茲曼方程
餘音裊裊——物理學規律與不可逆性
後記

前言/序言

溯源探幽：熵的世界（修訂版） 引言 自古以來，人類對世界運行的根本規律就充滿瞭好奇與探索。從古希臘哲學傢對物質本質的追問，到近代科學革命對能量守恒的發現，再到如今信息時代的飛速發展，我們對宇宙的認知不斷深化。然而，在眾多物理學和哲學概念中，有一個概念以其深刻的普遍性、晦澀的內涵以及對現實世界無處不在的影響力，吸引瞭無數思想傢和科學傢去解讀和探索——那就是“熵”。 《溯源探幽：熵的世界（修訂版）》並非一本枯燥的理論手冊，也不是一本充斥著晦澀公式的學術論文集。它是一次深入宇宙肌理的旅行，一次對“無序”、“混亂”以及“時間之箭”背後隱秘邏輯的追尋。這本書旨在帶領讀者走齣對熵的刻闆印象，揭示其作為宇宙基本屬性之一所扮演的至關重要的角色。通過梳理熵概念的源起，剖析其在不同科學領域中的錶現，並探討其在人類社會、生命演化乃至意識起源等宏大敘事中的意義，我們試圖構建一個更為立體、更為生動的“熵的世界”。 第一章：熵的誕生——從熱力學的第一道曙光 本書的開篇，將帶領讀者迴到物理學的黃金時代，追溯熵概念的萌芽。我們將審視蒸汽機的發明如何催生瞭熱力學，以及科學傢們在理解能量轉換效率時所遇到的睏境。卡諾的理想熱機理論，雖然尚未直接點齣“熵”這個詞，卻已經觸及瞭能量耗散的本質。隨後，剋勞修斯在19世紀中葉正式引入“熵”（Entropie）這一概念，將其定義為與熱力學過程相關的狀態函數，並提齣瞭熱力學第二定律——“孤立係統的熵永不減少”。 這一革命性的定律，如同黑暗中的一道曙光，揭示瞭自然界朝著特定方嚮演化的必然性。我們將深入理解剋勞修斯如何通過數學公式，將宏觀的能量轉換與微觀的分子運動聯係起來，為熵概念奠定堅實的科學基礎。同時，我們將探討剋勞修斯對熱力學第二定律的哲學思考，以及它如何挑戰瞭當時普遍的機械決定論觀念。這一章的目標是讓讀者理解，熵並非憑空齣現，而是源於對自然界最基本運行機製的深刻洞察。 第二章：玻爾茲曼的宇宙觀——熵與概率的交響 如果說剋勞修斯的理論為熵的誕生提供瞭基石，那麼路德維希·玻爾茲曼則為熵賦予瞭深刻的統計學意義，將熵的概念從宏觀推嚮瞭微觀。本章將聚焦於玻爾茲曼革命性的統計力學方法。我們將詳細闡述他如何將宏觀的熱力學性質，如溫度和熵，與大量微觀粒子的隨機運動聯係起來。 玻爾茲曼提齣的“Boltzmann方程”將是本章的重點。我們將用通俗易懂的方式解釋這個方程的含義：熵是係統可能微觀狀態數量的對數。這意味著，一個具有較高熵的係統，其可能存在的微觀狀態越多，也就越“混亂”或“無序”。反之，低熵係統則代錶著高度有序的狀態。通過這一視角，熱力學第二定律被重新解讀為：係統傾嚮於從概率上更小的有序狀態，演化到概率上更大的無序狀態。 此外，我們還將探討玻爾茲曼的“恒動宇宙”設想，以及他如何試圖用熵增原理來解釋宇宙的演化方嚮。盡管他的一些推論在當時引起瞭爭議，但其關於熵與概率的深刻洞見，至今仍是理解物質世界運行機製的核心。本章將讓讀者領略到，熵不僅僅是能量的“散失”，更是信息量的“喪失”，是宇宙從結構走嚮隨機的必然軌跡。 第三章：信息與熵——無序的尺度與知識的邊界 隨著信息時代的到來，熵的概念被賦予瞭更為廣闊的應用空間，尤其是在信息論領域。本章將揭示信息熵與熱力學熵之間的深刻聯係，盡管它們的物理意義有所不同，但其數學形式和統計學內涵卻驚人地相似。我們將介紹剋勞德·香農在20世紀中葉提齣的信息熵概念。 香農信息熵衡量的是信息的不確定性或隨機性。一個信息源的熵越高，其産生的信息就越隨機，其預測性就越低。我們將通過具體的例子，例如通信係統中的噪聲，來闡釋信息熵的含義。例如，一句包含隨機字符的文本，其信息熵就很高；而一句高度重復的、可預測的文本，其信息熵則很低。 本章將進一步探討信息熵在數據壓縮、糾錯編碼等領域的應用，展現熵作為一種度量信息量和不確定性的強大工具。更重要的是，我們將討論信息熵與物理熵的類比：當信息丟失或變得不可讀時，就如同物理係統中的熵增一樣，會帶來不可逆的損失。這揭示瞭一個深刻的哲學問題：知識的獲取和保存，本身就是一場與熵增進行的永恒博弈。 第四章：生命為何如此“反熵”？——秩序的奇跡與進化的奧秘 生命，作為地球上最顯著的秩序奇跡，似乎與熱力學第二定律所描繪的普遍熵增趨勢背道而馳。生命體通過復雜的生化反應，不斷地從環境中攝取能量和物質，構建齣高度有序的分子結構和精密的生命係統。那麼，生命是如何在熵增的世界中生存並繁衍的呢？ 本章將深入探討生命與熵的關係。我們將解釋，生命體並非孤立係統，而是開放係統。它們通過與外界交換能量和物質，將“無序”傳遞到環境中，從而在局部維持自身的“有序”。例如，植物通過光閤作用將太陽能轉化為化學能，並構建齣復雜的有機分子，這個過程在局部創造瞭高度的秩序，但同時將更多的熱能散發到環境中，增加瞭整個環境的總熵。 我們將審視生命演化的過程，從簡單的單細胞生物到復雜的多細胞生物，再到具有意識和智慧的人類，這個過程充滿瞭“反熵”的跡象。然而，這種“反熵”並非對熱力學第二定律的違背，而恰恰是在更大範圍內遵循瞭熵增的原則。我們將探討基因的復製與變異，自然選擇的機製，以及這些過程如何促進瞭生命形式復雜性和有序性的不斷增加，同時又將熵增的“代價”轉嫁給環境。 第五章：宇宙的終局與熵——大沉默的預言 在對熵的微觀和宏觀錶現有瞭深刻理解之後，我們將目光投嚮宇宙的宏大尺度，審視熵在宇宙演化和終局中所扮演的角色。本章將探討“熱寂”（Heat Death）這一宇宙終極命運的可能性。 我們將解釋，根據熱力學第二定律，如果宇宙是一個孤立係統，那麼隨著時間的推移，能量將趨於均勻分布，所有宏觀過程將停止，宇宙將達到一個最大熵的狀態，即“熱寂”。屆時，溫度將處處相等，不再有任何可利用的能量梯度，一切活動都將停止，宇宙將陷入一片死寂。 然而，我們將也會討論當前宇宙學中的各種理論，例如宇宙膨脹、暗能量等因素對宇宙終局的影響，以及是否存在其他可能的宇宙終局。本章旨在引發讀者對宇宙命運的深邃思考，並理解熵增原理作為一種普適性法則，對宇宙的演化軌跡所具有的深刻指導意義。 第六章：熵與人類社會——秩序、創新與失序的風險 熵的概念並非僅僅局限於物理世界，它也為我們理解人類社會的發展和演變提供瞭獨特的視角。本章將把熵的原理應用於社會學、經濟學和信息傳播等領域。 我們將探討，社會係統如同一個開放的生命體，其發展和進步也伴隨著對秩序的構建和對熵的抵抗。例如，法律、製度、教育、科學研究等都是社會為瞭維持和提高其有序性而進行的努力。創新和知識的積纍，也是一種“反熵”的過程，它們能夠打破既定的模式，創造齣新的可能性。 然而，我們也將警惕社會係統中的“熵增”現象。例如，信息過載、社會結構的僵化、資源的過度消耗、環境的汙染等，都可能導緻社會係統的無序化和功能失調。我們將分析，信息傳播中的“噪音”如何影響信息的有效傳遞，以及如何在信息爆炸的時代保持清晰的認知。 本章將引導讀者思考，在追求社會發展的同時，如何平衡秩序與自由，如何有效管理信息，以及如何應對由技術發展和全球化帶來的新的“熵增”挑戰。 第七章：意識、自由與熵——心靈的奧秘 在本書的最後一章，我們將觸及一個更為前沿和富有哲學思辨的領域：意識、自由意誌與熵的關係。一些科學傢和哲學傢認為，意識的産生可能與信息處理過程中的某種“反熵”機製有關。 我們將探討，意識是否意味著一種能夠處理和組織信息，並可能進行“反熵”操作的能力。我們對世界的感知、記憶的形成、思維的運作，是否都涉及到信息熵的變化？例如，學習新知識可以看作是降低瞭我們對某個領域的不確定性，即降低瞭信息熵。 同時，我們也將討論自由意誌的概念。如果一切都遵循熵增的必然規律，那麼自由意誌是否存在存在的空間？本章將引用一些前沿的物理學和哲學觀點，探討意識是否能夠對物理係統施加某種“反熵”的影響，或者說，意識本身就是一種對抗熵增的獨特存在。 結語 《溯源探幽：熵的世界（修訂版）》是一次跨越學科界限的探索之旅。我們從熱力學的起源齣發，穿越瞭統計力學的微觀世界，抵達瞭信息論的抽象維度，並延伸至生命演化的奇跡、宇宙的終局以及人類社會的脈絡。熵，這個曾經被視為“混亂”和“無序”的代名詞，在我們深入探究之後，展現齣其作為宇宙基本法則的深刻意義和無處不在的影響力。 通過對熵的全麵審視，我們不僅能夠更深刻地理解自然界的運行規律，也能夠更好地認識生命本身的珍貴，以及人類社會發展的復雜性。在擁抱熵增的必然性的同時，我們也看到，秩序、知識、生命本身，正是人類永不放棄對“反熵”的追求的體現。 希望本書能為讀者開啓一扇新的窗戶，讓大傢以一種全新的視角來審視我們所處的世界，理解我們自身的存在，並激發對宇宙更深層次的探索與思考。熵的世界，既有走嚮寂滅的悲涼，也有孕育無限可能的奇跡。在這趟溯源探幽的旅程中，願我們都能有所收獲，有所啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和字體選擇非常考究，閱讀起來非常舒適。紙張的質感也很好，拿在手裏沉甸甸的，讓人有一種被重視的感覺。在如今很多圖書都追求輕薄快餐的時代，能看到這樣一本在物理形態上都如此用心的作品，實在難得。我特彆留意瞭那些圖錶的呈現方式，它們清晰、簡潔，即便涉及復雜的概念，也能通過直觀的圖形得到很好的輔助說明。這種對閱讀體驗的極緻追求，讓我願意花更多時間沉浸其中，而不是被閱讀過程中的不適分散注意力。

評分☆☆☆☆☆

初讀時，我被作者那種娓娓道來的敘事方式所吸引。他似乎並不急於拋齣結論，而是像一位耐心的嚮導，一步步引導我們進入他構建的世界觀。這種不緊不慢的節奏，讓復雜的思想變得容易消化。我感覺自己不是在被動地接受知識，而是在與作者進行一場深入的對話。很多時候，讀完一個段落，我需要停下來，迴味一下剛纔讀到的內容，那種思考的樂趣是快餐式閱讀無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

整本書讀下來，我感覺自己的思維框架被重新搭建瞭一遍。它沒有給我直接的答案，但卻給瞭我一套觀察世界的新工具。那種豁然開朗的感覺，不是因為學到瞭某個具體的事實，而是因為理解瞭事物運行的更深層邏輯。我發現自己開始用一種全新的角度去審視日常生活中的各種現象，那種對未知的好奇心被徹底激發瞭。這真是一次思想上的洗禮，讓我對未來的探索充滿瞭信心和期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直是視覺上的享受，那種深邃的藍色調和抽象的星雲圖案，瞬間就抓住瞭我的注意力。它不僅僅是一本書，更像是一件藝術品，散發著一種既神秘又引人深思的氣息。我花瞭很長時間端詳這個封麵，想象著裏麵到底藏著怎樣的智慧和洞見。那種仿佛能透過封麵看到宇宙深處的錯覺，讓我對即將開啓的閱讀之旅充滿瞭期待。我喜歡這種能夠用視覺語言先建立起情感連接的圖書，它讓我感覺這不是一本枯燥的理論著作，而是一次充滿探索精神的旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常獨特，它既有學術的嚴謹性，又不失文學的韻味。作者似乎總能找到最精妙的詞匯來描繪那些抽象的概念，使得原本晦澀難懂的理論，在他的筆下變得生動而富有畫麵感。我尤其欣賞那些比喻，它們精準地捕捉到瞭事物的本質，讓人茅塞頓開。這種將深奧理論與優美文字完美結閤的能力，是真正的大師手筆。它讓我在享受知識的同時，也享受到瞭閱讀本身的審美愉悅。

評分☆☆☆☆☆

馮端院士，很有深度，生命賴負熵為生！

評分☆☆☆☆☆

不錯挺好的一本科普書，，，，，，，，，，，，，，，，，，

評分☆☆☆☆☆

很不錯的一本科普讀物。

評分☆☆☆☆☆

不錯！！！！不錯！！！！不錯！！！！

評分☆☆☆☆☆

兒童節期間買的，京東的優惠力度大，開心得自己像過六一!

評分☆☆☆☆☆

熱力學中最重要的內容，寫的非常通俗易懂。

評分☆☆☆☆☆

正版書,籍！價格優惠！給好評！

評分☆☆☆☆☆

知名書，收藏，好好看看

評分☆☆☆☆☆

很不錯的一本科普讀物。