什麼是生物熵

① 怎麼樣去理解"熵"這個概念呢

熵（entropy）指的是嫌罩體系的混枝沒亂猛者納的程度，它在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用，在不同的學科中也有引申出的更為具體的定義，是各領域十分重要的參量。熵由魯道夫·克勞修斯（Rudolf Clausius）提出，並應用在熱力學中。後來在，克勞德·艾爾伍德·香農（Claude Elwood Shannon）第一次將熵的概念引入到資訊理論中來。

② 生物熵的總結

在生命系統租段中，負熵流是生命自組織過程中自主產生的，保持正常的負熵流是人體健康的保證。人衰老就是負熵流減少造成的，亞健康狀態也是負熵流減少的一種表現，維持正常的負熵流可以增加弊禪譽人的壽命。對生命熵的研究為我們提供了認識和研襲茄究生命過程的新思路和新方法。

③ 熵是什麼熵的定義是什麼

熵是混沌《博弈聖經》中寫道：熵是生物親序，是行為攜靈現象。時間和空間唯獨不同的是，它總是向一個蘆銀指方向流動，從過去流向未來，這種不可逆的次序的邊界上，時間的彈性軟搏拿體里包裹著神秘的因果律。科學家已經發明了測量無序的量，它稱作熵，熵也是混沌度，是內部無序結構的總量，可以理解成國。未知的信息越多，熵越大，也就是國越大。 67、信息的基本作用就是消除人們對事物了解的不確定性。美國資訊理論創始人香農發現任何信息都存在冗餘，冗餘的大小與信息的每一個符號出現的概率和理想的形態有關，多數粒子組合之後，在它似像非像的形態上押上有價值的數碼，那一定是給一個博弈研究者長期迷惑陪配的問題提供了一個負熵論據，這種單相思占優的形態以及信息熵的理解，在變換策略之後並能應用在博弈中。那些多餘的策略威脅剔除之後，變成可接受的不可置信的對抗者的狀態，則是博弈熵，也是對抗生物熵結，這時的對抗概率是高的。

④ 什麼是熵

化學高猜及熱力學中所指的熵，是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數。熵亦被用於計算一個系統中的失序現象。熵在生態學中是表示生物多樣性的指標。 熵是生命科學的借槐念悶助概念，藉助的是熱力學第二定律來解釋生命現象。
熵的概念最先在1864年首先由克勞修斯提出鉛彎，並應用在熱力學中。後來在1948年由克勞德·艾爾伍德·香農第一次引入到資訊理論中來。

⑤ 請問熵是什麼

熱力學第二定律表明，任何自發過程總是朝著使體系越趨混亂即無秩序的方向變化。若用熵 (entropy)來表示這一混亂程度，則上述定律可表述為：任何自發過程總是朝著熵增加的方向變化。但對生命物質來說，其演化過程恰好與上述情況相反。從個體發育來說，一個比較簡單的受精卵逐漸成為一個成熟的比較復雜的個體；從系統發育來說，生物由比較簡單、低級的類型逐漸發展成比較復雜、高級的類型。也就是說，凡正常的生物盯清體都有一個向著有序程度逐漸遞增的方向發展的趨勢。生命物質所以能保持這種有序狀態，因為它是一個開放系統。生命體與外界不但有物質交換，還有能量交換。生命體從外界取得了食物形式的物質，又把廢物排除出體外；它從環境中取得能量又重新把能量釋放出去。這一過程使生物維持了自身的有序狀態。也就是說，生命體實際上是從環境中取得以食物形式存在的低熵狀態的物質和能量，把它們轉化為高熵狀態後排出體外，從而保持自身的熵處於比環境較低的水平。正如理論物理學家薛定諤 (E．Schrdinger)在《生命是什麼？》（1944年）一書中所說的，「一個生命有機體在不斷地增加它的熵——你或者可以說是在增加正熵——並趨於接近最大值的熵的危險狀態，那就是死亡。要擺脫死亡，就是說要活著，唯一的辦法就是從環境里不斷地汲取負熵，我們馬上就會明白負熵是十分積極的東西。有機體就是賴負熵為生的。或者，更確切地說，新陳代謝中的本質的東西，乃是使有機體成功地消除了當它自身活著的時候不得不產生的全部的熵」。生命物質作為一種開放系統就在於它是一種耗散結構。這種結構內的物質粒子處在較大范圍的活動中，它們蔽汪不斷地流入和流出這個體系，物質和能量不斷地消耗（消散）。耗散過程即不可逆過程。生命體也只有在與外界交換中，才能維持這種結構的存在。而平衡結構體系內的每一粒子都有一定的位置，它們只能在很小的范圍內活動，粒子間有一定的空間關系宏則仔。若無外界干擾，它就會永遠保持這種關系。同時，它們的能量在一般情況下也是一個守恆量，不與外界交換。

⑥ 微生物熵，求定義及詳細解釋，反映的指標、測定的方法

微生物熵（微生物碳和土壤有機碳的比值）是評價土壤有機碳動態和質灶好量的有效指標。

土壤有機碳儀測定土壤有機碳；土壤可溶性有機碳用溶液浸提的有機碳段滑量表示；
微生物生物握辯臘量碳用氯仿熏蒸浸提方法測定，其計算公式為：
微生物生物量碳=土壤有機碳（熏蒸土壤-未熏蒸土壤）/0.38；

微生物熵=微生物碳/土壤有機碳

⑦ 你敢來試試嗎這是觸及人類理解極限的概念之一【熵】

你是否曾為這樣的場面駐足？

無論是電影也好，魔術也罷，這些在現實生活中原本不可能出現的場景，總是能第一時間抓住我們的眼球。

所有的這些「不可能」概括起來說就是： 違反了自然界普遍的基本定律 。

電影中「奇異博士」不藉助任何外力把大量能量匯聚到雙手的行為，在物理學的概括解釋就叫做—— 熵減 。

「熵（shāng）」是一個抽象的通過運算推導出來的量。其物理意義代表 系統的無序程度 。

比如：蠟燭燃燒、冰塊融化、酒精揮發、食物腐爛等都是熵增加的過程。而與之相反的過程是熵減。

「熵」的概念起源於物理學，在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等方面也有應用，對人類甚至宇宙存在的意義、最終的結局方面也有推論。

以下的文章會避開「統計力學」中那些晦澀的數字、公式，但在一定程度上還是比較燒腦。

如果看完還是感覺一頭霧水，那麼首先是這篇文章的錯，然後是「熵」的錯， 不要責怪自己。

畢竟，「熵」是個很難理解的概念，腦子里有「熵」這個概念並且能略微理解的人，已經跑贏80%的人類了。

各位小夥伴扶穩坐好，我們要發車嘍~

19世紀，科學家們通過熱力學的研究得出了 「熱力學第一定律」 即 「能量守恆定律(energy conservation law)」指在一個封閉(孤立)系統的總能量保持不變。

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其它物體，而能量的總量保持不變。

能量守恆定律是自然界普遍的基本定律之一，但是科學家們發現， 能量總是做不到100%的轉換 ，什麼意思？

火力發電的過程是這樣的：渣察慧

燃料化學能→ 蒸汽熱能→機械能→ 電能

簡單說就是通過燃料的燃燒產生熱能來加熱水，然後再由水蒸氣推動發電機來發電。

在這個過程中， 熱能轉換成電能的效率只能達到39%左右 。

覺得效率低？家用車消耗燃料向前行駛，這個過程的能量轉換效率不到30%（非發動機效率）。

科學家們發現， 有相當一部分的能量在轉換的過程中被耗散掉了（變成了震動、噪音、熱輻射等等），這部分在轉換過程中耗散的、無法再利用的能量就是「熵」。

基於這個概念，科學家們又得出了 「熱力學第二定律」：

「熱力學第二定律」可以說是熱力學中最具生機和活力的部分，它有很多表述方法，這是和其他物理定律不太相同的地方。

「熱力學第二定律」的內涵非常豐富，每種表述都反映了它的一個側面，包括： 克勞修斯表述 、開爾文表述、普朗克表述、黑首保勞-肯南表述、卡拉西奧多里原理。

這些不同的側面是相互聯系的，由一個可以證明另一個，這里就不一一展開講了。

在這些表述之中，比較經典就是克勞修斯表述—— 「熵增加原理」 ：

「熵增加原理」簡單點來說就是： 孤立系統的熵值永遠是增加的(更精確的說，是永不減少)。

我們來花些時間大概搞懂這句話：

在熱力學之中， 與外界沒有物質交換，但有能量交換的系統稱為「封閉系統」 ，比如：密封的不保溫的不銹鋼水杯。

在熱力學之中， 與外界既沒有物質交換也沒有能量交換的系統稱為「孤立系統」 ，比如：密封的絕對保溫的不銹鋼水杯（理論上存在）

看到這里，我想請你停下來，花一分鍾思考一下，整個「地球生態圈」是一個「孤立系統」嗎？答案之後會揭曉。

我們之前說過，在轉換過程中耗散的、無法再利用的能量就是「熵」，又根據「能量守恆定沒悔律」這些能量並沒有消失，只是由 「可以利用的如答能量」 變成了 「無法利用能量」 。

從「可以利用的能量」到「無法利用的能量」，其實就是能量的分布由 「聚在一起」 變成了 「平均分布」 。

只有「聚在一起」的能量才是能夠被利用的，而「平均分布」的能量則不能被利用 ，這是什麼意思？

下圖是一張水壩的照片：

我們把水壩暫時看作一個「孤立系統」（外界的物質與能量無法影響到它）。

這時水壩一側的水位比另一側要高， 水的重力勢能「聚在一起」 ，當我們打開水壩，水就會傾瀉而出，傾瀉而出的水可以帶動發電機發電。

這時的能量轉換就是： （水）重力勢能→ 機械能→ 電能。

那麼如果說 水壩兩側的水位是相等的話，水就「平均分布」了 ，不會流動，我們也就 無法利用 水來發電。

例子中的 「聚在一起」的能量，是一種「有序的能量」（熵值小） ，它會朝一個方向運動，是可以被利用的。

而 「平均分布」的能量，是一種「無序的能量」（熵值大） ，它不會自發的運動，不可以被利用。

我們回到「熵增加原理」， 「熵值」增加的意思就是——無法利用的能量會越來越多。

綜上所述，「熵增加原理」的意思是： 在沒有外界影響的情況下（孤立系統）無法利用的能量會越來越多，而且這個過程無法自發逆轉。

霍金的解釋是 「熵減」（逆轉） 來自於系統外部，不可能來自內部。所以整個孤立系統的能量會慢慢變成「你有我有全都有」的 平衡狀態。

有些聰明的小夥伴會想到，如果我們將水壩中的水用水泵抽到一側， 強行製造「有序的能量」 加以利用不就可以了嗎？

沒錯，這樣確實是製造了「有序的能量」，但我們在進行 「將水壩中的水用水泵抽到一側」這個過程中還是會消耗、耗散能量，這還是在製造「無序的能量」（熵增）。

所以， 我們可以局部製造「有序的能量」（熵減），但只是將「無序的能量」（熵增）轉移到其他地方，整個系統的「熵值」還是在增加。

「熵增加原理」是一個令人絕望的規律 ，它預示著人類、地球乃至宇宙的最終命運就是走向 「熱寂」 ——一種完全無序的、沒有生命與意識存在的狀態， 宇宙的死亡 。

「熱寂說」是「熵增加原理」對宇宙最終結局的推論，這一推論是否正確，引起了科學界和哲學界一百多年持續不斷的爭論。

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文化疑案。

「熱寂說」將整個宇宙當成一個孤立系統，認為宇宙的熵會趨向極大，最終達到熱平衡狀態，即宇宙每個地方的溫度都相等。

哲學家伯特蘭·阿瑟·威廉·羅素(Bertrand Arthur William Russell)發出這樣悲觀的感嘆：

即使是像控制論之父維納(N.Wiener)這樣的科學巨匠，最終也"控制"不住自己沮喪的感情，幾乎是在絕望中悲嘆：

但是，「熱寂說」存在著一個很大的疑問：

①、「熵增加原理」是 基於有限空間得出的結論 ，這樣的結論是否適用於整個宇宙？

②、「熵增加原理」成立的先決條件是「孤立系統」，那麼 如何證明整個宇宙是一個「孤立系統」？

我們回到前面文中留下的問題：整個「地球生態圈」是一個「孤立系統」嗎？

答案是否定的，「太陽」對「地球生態圈」的影響非常大，「太陽」一直都在向「地球」 傳遞「低熵」能量 （陽光）。

20世紀60年代，「大爆炸理論」越來越受到主流天體物理學的承認，隨著陸續發現的證據以及支持（哈勃紅移、氦元素豐度、3K微波背景輻射……），「熱寂說」漸漸退出主流。

隨著「大爆炸理論」研究的深入，科學家發現宇宙很可能就這么一直膨脹下去，而且膨脹的速度越來越快。

這樣的結局其實和「熱寂說」很類似，科學家們稱之為「冷寂」，不管怎麼樣，為300億年之後的事情擔心，現在還確實早了點。

我們再說回「熵」，「熵」的概念在其他領域的引申有：信息熵（香農熵）、生物熵、熵病等等，這些概念這里就不展開說了，有興趣的小夥伴可以自己去了解。

最後，總結來說，「熵」在不同的領域會有不同的解釋，但其本質都是一個系統「內在的無序（混亂）程度」。

有興趣深入了解「熵」的小朋友，可以從「統計力學」、「資訊理論」方面入手，越深入了解就會越覺得「一切都是天註定」。

哎！我腦子里突然蹦出一句話：

既然前面都說到了「熱力學第一、第二定律」，咱們就來簡單說說永動機 吧（說機不說吧，文明你我他）。 （熱力學還有第三定律，講的是「熵增」為零的狀態，這里就不討論了）

第一類永動機： 不消耗任何能量，卻可以源源不斷的產生能量，違反了「熱力學第一定律」（能量守恆定律）。

第二類永動機： 不消耗任何能量,吸收周圍的能量並輸出使用，違反了「熱力學第二定律」（熵增加原理），就像文章開頭的動圖，「神奇博士」徒手將能量聚集在雙手上並輸出。

本著飛黃騰達、揚名立萬的美好願望，永動機的發明者前赴後繼，但都一一失敗。

這倒不是說政府故意打壓「永動機」的民間研究，因為一台機械是否能「永動」問題的關鍵，根本不在機械設計方面，而是在物理定律。

END

文章首發於公眾號「死磕冷知識」

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⑧ 生物熵的環境、疾病、死亡與生物熵

負熵是人體生命過程中產生的，正常情況下有較高的負熵流，當生理功能由於某種原因失常，生命過程的負熵流將下降，生物熵的上升必然造成生命體許多不適與損害。通常而言，低熵態對應著比較有序的狀態，即體內有效能高轉化狀態[2]。
天氣變化與生差頃物熵：正常情況下，由於生命已經適應了正常的氣候變化，所以正常的天氣變化對生命過程的負熵沒有影響，只有發生突變時，人體的正常生理調節功能無法適應變化造成負熵下降，生物熵上升，人容易生病或感到不適。
環境污染與負熵：環境污染必定造成生命組織的損害，結果使人體正常生理功能失常，負熵流下降，生物熵上升，人容易生病或感到不適。
一般疾病與生物熵：當生物體患病的時候,輸入生物體內的各種無序的物質在細胞和機體中堆積起來,細胞和肌體的新陳代謝能力減此指弱,不能將它們分解消除掉. 隨著時間的推移，負熵流下降, 生物熵上升，若得不到很好的改善,無序物的堆積就會越積越多, 生物熵增大，生命就越來越弱。
腫瘤與生物熵：熵增加原理也可以解釋腫瘤在人體內的發生、擴散。現代醫學研究表明，癌基因以原癌基因的形式存在於正常生物基因組內，沒被激活時，不會形成腫瘤。原癌基因是一個活化能位點，在外界環境的誘導下，細胞可能發生癌變，即腫瘤的形成是非自發的。非自發的過虛扒陸程是一個熵減的過程，也就是說腫瘤細胞的熵小於正常細胞的熵[8]。然而腫瘤細胞是在體內發生物質、能量交換的，人體這個體系就相當於腫瘤細胞的外部環境，正是由於腫瘤細胞的熵減小，導致了人體這個總體系熵增大。越惡性的腫瘤，熵值越小，與體系分化越明顯，使人體的熵增也相對越大，對生命的威脅越大[6]。
生命死亡與生物熵：理論上生物熵大到極值，生命過程就結束了。事實上絕大多數死亡人群都不是衰老至死的，而是在生物熵值較大時，由於疾病等意外原因使生物熵迅速增加到極值而死亡的。可以說生物熵值較大時，生命即進入一個危險時期，這也就是新生生命容易死亡的原因[9]。

⑨ 生物熵的簡介

1864年法國物理學家克牢修斯提出了一個物理量和新函數——熵，熵是熱力學系統的態函數，在絕熱系統中熵變永遠不會為負。統計物理學研究表明,熵就是混亂度的量度。20 世紀60 年代,比利時普利高津提出了耗散結構理論（把那些在非平衡和開放條件下通過體系內部耗散能量的不可逆過程產生和維持的時-空有序結構稱為耗散結構）,將熵推廣到了與外界有能量交換的非平衡態熱力學體系。熵的內涵不斷擴大,逐漸形成了熱力學熵,黑洞熵、信息熵等概念[1]。這種廣義熵的提出, 闡明了非平衡態與平衡態熱力學體系熵的本質是一致的,均受熵定律支配,從而也揭示了物理系統與生命系統的統一性[2]。
各生命體的生命活動過程是具有耗散結構特徵的、開放的非平衡系統, 生命現象也與熵有著密切關系, 生命體和一切無機物的一個根本區別是它具有高度有序性。根據這一特點用「熵」來描述生命是較為恰當的。引入廣義熵的概念來度量生命活動過程的質量, 稱為生物熵。本研究將耗散結構理論用於生命過程的研究,建立了生物熵隨年齡正常變化的宏觀數學模型, 用以描述生命過程的熵變。

⑩ 熵是什麼

熵，熱力學中表徵物質狀態的參量之一，用符號S表示，其物理意義是體系混亂程度的度量。

熵最初是根據熱力學第二定律引出的一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量。

熱力學第二定律是根據大量觀察結果總結出來的規律：

在孤立系統中，體系與環境沒有能量交換，體系總是自發地像混亂度增大的方向變化，總使整個系統的熵值增大，此即熵增原理。

(10)什麼是生物熵擴展閱讀：

「熵」(entropy)是德國物理學家克勞修斯(Rudolf Clausius, 1822 – 1888)在1850年創造的一個術語，他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對於我們所考慮的那個系統來說，能量完全均勻地分布，那麼，這個系統的熵就達到最大值。

參考資料來源：網路-熵