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熵是什麼？—傑夫·菲利普斯

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    在化學和物理學中有個關鍵概念
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    有助於解釋是此非彼的物理現象
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    冰為什麼會融化？
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    奶油為什麼會在咖啡裡散開來？
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    為什麼穿了孔的輪胎會漏氣？
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    這是「熵」的概念，非常難以理解
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    有個說法常把熵
    用來衡量不規則的程度
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    雖然合宜，卻很容易誤導
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    例如，下列哪種情形比較不規則呢？
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    一杯碎冰，還是一杯室溫的水？
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    大多數人認為冰比較不規則
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    但實際上冰的熵值比水低
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    另一種理解熵的方法是透過機率
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    雖或不易理解，但請耐心內化
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    就會更理解熵
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    想像兩小塊固體
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    各自有六根原子鍵
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    這模型裡的能量存在固體的原子鍵裡
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    可以把原子鍵想成簡單的能量容器
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    裡面裝著不可分割的
    能量單位「量子」
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    固體的能量越高就越熱
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    這兩個固體
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    有許許多多的能量分佈方式
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    而各自的總能量不變
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    每一種能量分佈方式稱為一「微態」
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    假如固體甲有六個量子，而乙有兩個
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    那麼就共有 9,702 種微態
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    當然還有其它分派八個量子的方式
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    例如，固體甲擁有八個量子
    而固體乙一個也沒有
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    或者甲乙各分一半
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    如果假設每種微態發生的機率相等
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    就會看到某些能量分佈狀態
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    發生的機率高過其他狀態
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    原因是它們的微態總數比較多
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    熵直接衡量每種能量分佈狀態的機率
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    呈現出的是
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    這兩個固體的能量最分散的時候
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    熵值最高
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    一般而言
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    可把熵想成是能量散佈的指標
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    低熵值代表能量集中
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    而高熵值代表能量分散
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    為要理解怎樣用熵解釋自發過程
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    像是熱的物體冷卻下來
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    必須看能量的動態流動
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    實際上，能量並非靜止不動
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    而是持續在相鄰的原子鍵中移動
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    隨著能量移動
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    能量的分佈跟著改變
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    根據微態的分佈
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    有 21％ 的機率
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    後來會進入能量最分散的狀態
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    有 13％ 的機率回到初始狀態
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    還有 8% 的機率
    固體甲會增加能量
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    再次重申，因為分散能量
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    高熵值的微態總數
    比能量集中的還多
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    因而能量趨向分散
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    這就是為什麼把熱的物體
    和冷的物體擺一起
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    冷的會變熱，而熱的會變冷
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    但是同一個例子
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    也有 8％ 的機率
    熱的物體會變得更熱
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    為什麼現實生活裡沒發生這種情形？
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    原因在於系統的規模
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    我們的模型假設
    只有六根原子鍵的固體
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    如果增加到 6,000 根原子鍵
    和 8,000 個單位能量
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    初始狀態仍是甲有四分之三的能量
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    而乙有四分之一的能量
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    就會發現甲自發獲得更多能量的機率
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    是個這麽微小的數字
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    日常熟知物體的粒子數遠比這多得多
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    所以現實世界裡
    熱的物體變得更熱的機率
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    小得荒謬
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    乃至根本不會發生
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    冰塊融化
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    奶油和咖啡混合在一起
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    輪胎放氣
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    都是因為這些狀態的能量
    比原先狀態的更分散
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    並不是某種神秘的力量
    驅使系統傾向微調至更高的熵值
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    而是因為統計上高熵值更可能發生
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    這就是為什麼熵又被稱為時間之箭
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    如果有機會分散能量，就會分散能量
Title:
熵是什麼？—傑夫·菲利普斯
Description:

觀看完整課程：http://ed.ted.com/lessons/what-is-entropy-jeff-phillips

在化學和物理學中有個關鍵概念：「熵」。雖然難以理解，但能幫助解釋冰會融化，奶油會在咖啡裡散開來，以及穿了孔的輪胎會漏氣等等，諸多是此而非彼的物理過程。傑夫·菲利普斯快速簡介「熵」這個觀念。

課程：傑夫·菲利普斯 ( Jeff Phillips)，動畫：浦羅凡希亞工作室 (Provincia Studio)。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:20

Chinese, Traditional subtitles

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