Читать онлайн «Энтропия и информация»

ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА М. В. ВОЛЬКЕНШТЕЙН ЭНТРОПИЯ И ИНФОРМАЦИЯ МОСКВА «НАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 19 86 ББК 22. 31 В71 УДК 53(023) Волькенштейн М. В. В 71 Энтропия и информация. — М. : Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит. , 1986. — «Проблемы науки и технического прогресса». — 192 с, 49 ил. 60 коп. , 13000 экз. Популярно рассказано об основах термодинамики и статистической физики. Раскрыты смысл и содержание понятия энтропии и показано ее важнейшее значение в науке. Установлена связь энтропии и информации, рассказано о современных представлениях теории информации, имеющих универсальное значение для естествознания и гуманитарных наук, вплоть до некоторых вопросов художественного творчества, обсуждением которых заканчивается книга. _ 1704020000-138 КБ-18-11-86 ББК 22. 31 053 (02)-86 Рецензенты: доктор физико-математических наук М. И. Каганов, доктор физико-математических наук /О. Л. Климонтович (g) Издательство сНаука». Главная редакция физико-математической литературы, 1986 ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 5 Глава 1. «РАЗМЫШЛЕНИЯ ОДВИЖУЩЕЙ СИЛЕ ОГНЯ. » 7 Сади Карно (7). Теплород (8). Необратимость тепловых процессов (10). Что же сделал Карно? (13). Цикл Карно (15). Термодинамическая температура (19). Глава 2. НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ 22 Ломоносов и законы сохранения (22). Закон сохранения энергии (24). Второе начало (26). Давление света (28). Энтропия (29). Логарифм и показательная функция (31). Вычисление энтропии (33). Экспериментальное определение энтропии (38). Необратимые процессы (41). Глава 3. ЭНТРОПИЯ И СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ 44 Получение полезной работы (44). Условия равновесия (46). Химическая реакция (48). Плавление кристалла и испарение жидкости (51). Почему спирт растворяется в воде, а бензин не растворяется? (53). Гидрофобные силы и белковая глобула (55). Что общего у резины с идеальным газом? (58). Зачем мы отапливаем комнату? (61). «Царица мира и ее тень» (63). Почему же прав Эмден? (63). Г л а в а 4. ЭНТРОПИЯ И ВЕРОЯТНОСТЬ 65 Формула Больцмана (65). Формула Стирлин- га (68). Смысл формулы Больцмана (69). Плавление кристалла и испарение жидкости (72). Энтропийные силы (73). Энтропия в равновесии (77). Немного квантовой механики (79). Парадокс Гиббса (81). Теорема Нернста (83). Глава 5. СТАТИСТИКА И МЕХАНИКА 85 Распределение скоростей и температура (85). Барометрическая формула и «гравитационный» вечный двигатель (89). Флуктуации (93). Почему небо голубое? (97). Век Дарвина (99). Демон Лапласа и бильярд Синая (102). Судьба Вселенной (106). 3 Глава 6. ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ 111 Производство энтропии и поток энтропии (111). Функция диссипации (113). Космонавт питается отрицательной энтропией (117). Почему клетки делятся? (122). Вдали от равновесия (123). Реакция Белоусова — Жаботинского (128). Организм — дис- сипативная система (132). Три этапа термодинамики (134). Глава 7. ИНФОРМАЦИЯ 138 Информация и вероятность (138). Информационная энтропия (142). Информация и энтропия (148). Демон Максвелла (151). Получение и создание информации (154).