物理学中最难理解的话题

根正苗红de青年:
一开始学物理的时候，觉得熵是混乱程度的一种指标，后来学热学，熵就是热量的分散化和低品味化吧。[打call]

【回复】回复 @星火only燎原 :“一切都会变好”这种鸡汤并不适合自然界哈哈哈。[doge]
【回复】回复 @根正苗红de青年 :地球变好的代价来自太阳的不断辐射能量
Pro47:
时间简史里有句和熵有关的话很有意思，霍金说当你在读懂这段文字后，因为你大脑中的思想更加有序了，所以你的大脑会散发出一种物质使得宇宙更加无序，以此达到平衡。我就很喜欢把思想这种无法实质化的东西用物理学概念来解释的做法，比如社会群体与谐振

【回复】没有那么悬，思考的大脑会消耗葡萄糖然后发热罢了
【回复】霍老爷子说的有序无序就是指你的大脑在物理上的改变，你的大脑在阅读完那段文字之后大脑的物理结构为了储存这段信息确实变有序了，而且也确实造成了大脑外界的熵增。
【回复】回复 @朱鸽蚊草 :那这不就是熵增了嘛
CSZDCR:
感觉是Derek的科普里质量特别高的一期，很清晰的解释了熵的概念 本来也想参与这期翻译的，一下就被群里的抢完了[笑哭]

【回复】等等 师傅你是做什么工作的来着
已经没有可用昵称:
有趣的是，就数学上，带耗散项的方程，比如单纯的热传导方程或者对流-扩散方程，解在时间增大的方向总是无限光滑的，所以我们用数值方法总是期望能得到很好的解；但是沿着时间轴去反解却是异常困难。也许这就跟熵有关系吧。

【回复】生命是一种耗散结构，诞生的任务是加速熵增。跟空调一个原理，为维持自身的低熵加速增加环境熵。
【回复】数学是纯粹的等价关系和底层逻辑，没有熵吧
【回复】回复 @从筑基到大乘 :看完id满意离开了
E2E4:
问一个亏扰我很久的问题，一杯水上倒一层油，两层泾渭分明显得更有秩序。但用蛮力把这杯水搅浑，让水油交融，熵是增多还是降低？ 我的理解是极性的水与非极性的油分层时系统能量最低，熵最大；而搅浑的水倾向于回归到分层的状态，所以熵要更小。但这个结论非常反直觉。 这个问题延展一下，就是磷酸二酯形成细胞膜到底是熵增还是熵减的问题了[笑哭]

【回复】水和油的混合分散系不是封闭系统。和外界存在热交换。热力学过程是否会自发进行，应该考虑吉布斯自由能，而不仅仅是熵。
【回复】你要这么想，如果把水放进冰箱里，水结冰就是增熵，如果把冰块放到室温下，那么融化就是增熵，那么什么是增熵，增熵是要有一个密闭系统作为参考的，热寂时的温度就是一条对称轴，在此之外，无论是从高温降到热寂温度还是从低温升到热寂温度，都是增熵（个人理解，可能有误，仅供参考）[笑哭]
【回复】你的想法是正确的，这个问题核心是表面张力能，液面接触的面积越小，能量越低。这就相当于给了每个油珠相互吸引的势能。类似的，一堆磁铁也会倾向于吸在一起。如果你可以构建一个可逆过程，比如油膜收缩降低的张力能完全对外做功，则体系熵不变，但是你的举例中油粒直接融合，是将张力能转化成了热能，熵是增加的。
kingsstop:
只能说看完why chemical reactionhappen的entropy，我算是真懂了

【回复】回复 @Sacracy :你可以了解下论文的获取渠道，简单点有知网，sci hub，谷歌学术等镜像啥的，复杂点有researchgate啥的，知乎上搜一下，有具体流程
【回复】回复 @Sacracy : 这是英文教材的截图吧
【回复】直接看第六版物理化学（天津大学的）啊，熵只是判断化学反应是否可以进行的众多判据之一，后面涉及吉布斯自由能，但是我觉得用化学势的概念却解释的话会更方便直观广泛一点
劝你好好反思自己:
很多人连“科普”是什么都不懂，能让人因为这个视频对物理学的某些领域产生兴趣，这是很了不起的一件事。 观众看了之后愿意在视频下提问和讨论，更是我们应该提倡的，可是评论区很多人直接批评人家“没受过义务教育”，哪怕提问者已经相当虚心了都不放过，我就知道我们的物理甚至是科学的大众科普还有很长的一段路要走

【回复】很多正常（非迷信）的提问底下嘲讽一下就走，怕是连人家的问题都没看全，不仅对解答没有任何帮助，提问者可能本就不多的热情直接就被浇没了，这种人连民科都不如
【回复】如果有高中以下的年轻人看了后对物理领域产生了很高的兴趣，那将是极好的[藏狐]可惜现在的网络情况太恶劣了，暴躁程度一点不输互联网刚开始发展的时候。
【回复】回复 @夏沫呀丶 :质疑怎么了？难道你认为物理学害怕质疑？还是说你高高在上，认为那些“没受过教育”的人“不配质疑”？ 我不想讨论他们该不该被骂的问题，我想知道你骂了别人后，他们的问题你帮忙解决了吗？还是说只知道逞口舌之快，对问题的解决没有一丝一毫的作用😅
克服简单:
能量总量保持不变，但会一直熵增。 看似逆熵增过程（比如空调）实际上以其他地方的熵增（如发电厂）作为代价的。 从这个角度看，正是由于太阳持续几亿年为地球提供低熵能量，才使得地球在进行诸多熵增活动（比如生命）而依然能保持系统结构。 生命也可以认为是熵增的必然结果，因为生命的熵增效率最高。 宇宙的大爆炸起源时有着最低熵（引力的作用），随着时间推移，星系形成，生命诞生都使得熵大大增加了。 黑洞也是熵的来源，有着巨大无比的熵，可以认为宇宙几乎全部的熵集中在黑洞上。 遥远未来，宇宙不可避免进入热寂。 回到个人，熵增的过程才最为精彩。来者犹可追。

【回复】热寂是宇宙变得混乱无序，但空间和引力这个莫名其妙的东西就很离谱，宇宙至今都在膨胀而且都超光速了，如果假设宇宙无限增大那热寂就永远无法到来
【回复】回复 @洛阳知贵 : 宇宙爆炸前是极度有序的么 在当时是有序的上限可以说是极度有序 然而 宇宙爆炸后 宇宙的膨胀和冷却使1种基本力分化成4种基本力 有序的上限变高了 所以宇宙没有变无序 反而更加有序 才有物质的出现 才有恒星的出现 所以有序和无序不是一方通行 讨论熵增讨论不出什么宇宙真理 毕竟系统是决定了熵 但是系统的变化 并不是熵决定的
【回复】回复 @洛阳知贵 : 那我说引力就是天然对抗熵增的东西 不然能量不可能变成物质 气体不可能变成恒星 熵增都是电磁力作用吧 根本没有触及物质的根本 自然也不可能推测宇宙如何
华郁离_:
有人根据熵增定律，推导出宇宙可能会达到热寂状态，搜了一下百度，热寂就是一种学说，理论缺陷是因为这种学说忽略了引力存在。有大佬能解释一下，为什么忽略了引力存在，宇宙就会达到热寂？

【回复】引力会导致物质分布不均，一杯墨和一杯水混在一起，均匀分布后，颜色没有变化，如果放大墨粒子相互吸引的引力，当引力够大时，水中会形成一个球状墨块（固体），形成水和墨质量分布不均的情况。
【回复】很正常的，当宇宙中所有能量都转化完毕以后就没有能量转化实现做功了，能量被均匀的分散的宇宙各处，万有引力是基本力取决于物体质量，无需其他形式的能量进行转化即可存在的
【回复】视频里有讲，宇宙大爆炸之初能量和物质的分布是非常均匀的，分布越均匀熵越高，其实就类似提到的热寂
_ISV_:
在我看来熵就是贯穿宇宙历史的一根主轴，整个世界都沿着这根轴前进 或者说被这根轴向前推进

【回复】从广相也能把四维时空和光作为主线，以量子场看能把希格斯机制和真空作为主线[藏狐]
Mr__BlueSky:
很幸运世界上有真理元素这样花大力气去求真的科普频道，让我知道了很多我想知道的世界的原理和bug[吃瓜] 人生无意义，世界无意义，但认识世界改造世界却让人生和世界充满意义[呲牙]

【回复】回复 @DrKuroko :改造是为了让人类生活的更好啊，和自然需不需要有什么关系？
【回复】回复 @-雨宮莲- :意义这个词，本来就带有主观色彩呀
Decojunes:
最后一下升华了，低熵和高熵状态的复杂度都很低，中间才是出现复杂和演化的地方。 所以人享受的也往往不是持续低熵或者高熵状态，而是转变过程，比如高温时走进空调房那一瞬间最舒服，大冷天摸到热水袋的那一下最温暖，学习新知识建立了大脑连接觉得最兴奋，工作久了突然放松摆烂的那一刻最幸福～ 以及“宇宙诞生生命的意义”的冰冷解释：因为生命是熵增最快的途径[呆]

【回复】确实，有同感，而且把视角放到物理学之外的社会人文心理领域也能多少找到熵增的身影（也算是唯物史观的一种体现），生活上也是。 包括放假的那一刻心里最舒服（或者拿到offer这种产生增量的时刻），放假或者躺平时间久了失去增量反而没那么快乐。 还有大学备考期末考试可以短时间硬学，事后补齐心态上的负熵，高考考研这种周期长的就基本需要心理正负反馈相抵才能考上（和一年甚至更久的周期相比人心理的弹性就可以忽略了），漫长的人生生活上就更是如此。不过这些心理和社会系统没法像物理那样严格定量分析，落实到自己身上更多的是经验之谈，规律大抵如此。
【回复】这把我以前听到的一句话“注重当下，享受过程”给升华了，感谢提炼！
【回复】变化才是生命的终极答案
脏兮兮的午饭盒:
意思是熵减是有可能的，只是可能性几乎为0

【回复】之前看过一句话觉得很妙：熵减不是理论上不可能，只是实际上永远不会发生
【回复】回复 @星砾infinity :从微观角度看 宇宙里的每一个粒子都是在无规则运动的 既然是无规则 那在无限长的时间上一定会有某个时刻 每个粒子的位置都恰好和之前的某个时刻的位置相同 也就是说 现在发生的一切 在无数年后的某一刻有可能会复现 这样就完成了一次庞加莱回归 不过这个时间是很久很久很久的
【回复】回复 @AKAMM-II :个人感觉永远不会发生也不一定，概率很低很低，但是还有一个条件是宇宙很大很大，再低的概率遇上再大的样本量也是容易发生的，所以我坚信世界上发生过熵减
烟雨如七月:
熵变我记得我是化学学的[笑哭] ΔG=ΔH－TΔS 判断化学反应能否发生

【回复】高中化学是这样讲的，从热学角度熵是热量微元和温度的比值，热统又会告诉你熵是微观状态数的ln函数。
【回复】回复 @少女与音符 :好像只是很粗浅的讲一下，判断化学过程进行的方向的?我忘记了
【回复】回复 @薇廉二逝 :问题是以高中所学真的能够讲清楚吉布斯自由能是什么吗[笑哭][笑哭]中学生恐怕连焓和热力能都分不清，更别提吉布斯自由能了[笑哭]我猜应该有不少老师都没办法讲明白吉布斯自由能是什么[笑哭][笑哭][笑哭]
身体不行了阿:
我有个疑问，如果地球吸收的太阳能量等于地球辐射出去的能量，那我们是怎么活着的？我们生存所需要的能量又是从哪儿来的呢？

【回复】樵夫用1元在屠夫那里买了肉，屠夫用那1元在书生那里买了字画，书生用1元在樵夫那里买了柴。明明只有1元，樵夫的钱又回到他手里，但是樵夫吃到了肉，书生有了柴，不会冻死，屠夫也用字画学习了知识，这是为什么呢？
【回复】能量守恒，能量不是消耗品，是永恒存在的。
此用户已撤职查办:
为什么信息是熵？初三学生前来表达一下自己的猜测 我们都知道分子运动的越快温度越高[doge]温度这个宏观概念是所有分子平均的运动动能，说一个或者几个分子的温度是没有意义的，因为是平均值，所以一个低温体系里面也会有少数几个跑的很快的分子，高温体系也总会有几个运动很慢的分子，一个体系里面分子在杂乱的运动。 但是[doge]设想两个绝热体系：一个高温体系一个低温体系中间用小通道连接，通道处有个开关，有小人把守开关，开关的开合并不会做攻。如果高温体系里面偶尔有速度较慢的分子朝通道飘来，小人就打开开关让这个低速分子跑到低温体系；类似地，偶尔有从低温体系冲向通道的高速分子，小人也会打开开关让高速分子跑到高温体系。其他情况关闭通道，跑来的分子会弹性碰撞回去。 这个时候你会发现[doge]高温体系由于不断接受高速分子、流失低速分子而升温，低温体系由于不断接受低速分子、流失高速分子而降温。足够长时间后，高温体系温度更高，低温体系温度更低，而全程没有做功和热传递。这违背了热二（克劳修斯表述） 所以为了解释这一现象[doge]科学家认为信息也是熵，因为小人开关门就代表他们已经观测到了分子的动能这一信息。

【回复】你的解释非常有趣且深入，这实际上是著名的"麦斯韦妖"问题。这个思想实验的目的是讨论一个体系的微观状态对其宏观状态的影响。你的理解是正确的，麦斯韦妖通过获取信息（也就是观察到每一个分子的速度），使得整个系统的熵减小，这违反了热力学第二定律。 然而，当我们考虑到获取信息和处理信息的过程也需要耗费能量，并且会产生熵时，这个悖论就可以得到解释。换句话说，妖魔需要用一些能量来测量和处理信息，而这个过程会产生足够的熵，以至于整个系统（包括妖魔）的总熵仍然在增加。 因此，你提到的“信息也是熵”这个观点并不完全正确。正确的说法应该是，处理信息的过程会增加熵。这是信息论和热力学的交叉领域的重要概念，也是解决麦斯韦妖悖论的关键。
【回复】回复 @优雅の猪 :"处理信息的过程"在麦斯韦妖的背景下具体指的是麦斯韦妖对分子的速度进行测量、判断和操作门的动作所需的能量。它涉及以下步骤： 感测: 妖魔需要一种机制来检测和感知即将到来的分子的速度。 决策: 根据所测量的速度信息，妖魔需要判断是否应该打开或关闭门。 操作: 实际执行打开或关闭门的操作。 上述过程中的每一步都需要能量。例如，为了感测分子速度，可能需要一些仪器或设备，而这些仪器或设备在操作时会消耗能量并放热。同样，决策过程可能涉及一些内部计算或逻辑判断，这同样需要能量。最后，实际打开或关闭门也需要能量。 当我们说“处理信息的过程”增加熵时，我们是指这整个过程中由于能量消耗和放热导致的熵增。这意味着，即使麦斯韦妖能够成功地通过控制门来分离快速和慢速分子，从而减小该隔间的熵，但它在此过程中消耗的能量和产生的熵会超过它所降低的熵，使得整体系统的熵仍然增加，从而不违反热力学第二定律。 因此，当我们说“处理信息”，我们是指整个从感测、决策到操作的过程，而不仅仅是我们肉眼所看到的或信息形成的过程。
Cristina喵喵:
我说实话[喜极而泣]我大学物理理解熵增时候靠的是耳机线（？）当你把耳机线放在包/抽屉里时候它会缠成一团[妙啊]即万物倾向于散乱度增加的状态

【回复】一个由人组成的团队也是
普攻穿插回城取消后摇:
我好奇如果熵增到最终形态，也就是说混乱到了极致，那是什么形态？ 到达最终形态那就不会发生总体上上的熵增，那么是保持动态的平衡，还是会熵逆？

【回复】熵增到最大值就是宇宙热寂，具体一点说的话：宇宙中的所有物质和能量分布完全均匀，达到完全的热平衡，所有能量全部成为热量，能量不再有转化，也没有宏观的净流动，即使概率让某个位置出现了片刻的相对较低熵，下一时刻他又会恢复到原来的高熵状态。 个人感觉这个时候宇宙里面应该就是只有一团光子了，没有物质了（因为质量本身是能量的束缚态，质量转化成能量是熵增过程）
【回复】总有一个时刻，熵会突然变小，使一部分物质恢复到低熵状态，但这个事件，哪怕只恢复一坨人类大小的物质，概念都是极限的小[doge]
【回复】回复 @一般的羊 :一眼看上去就看到了一坨人类[藏狐]