南京大学物理名师导学论文完整版_图文

1、 思考心得 自上世纪中后期以来，暗物质与暗能量一直为所有的科学家所追寻的对象，但它是否真 的存在仍然值得商榷。 对于暗物质与暗能量的研究，将掀起一阵新的物理学界的热潮，正像上世纪初的相对论 与量子力学一样，这次也同样可能产生出新的理论。 而反观相对论与量子力学，这些伟大的理论尽管非常完美，但并非无暇的，即使是经过 了几十年近百年的发展，也还有很多问题没有解决，而关于暗物质与暗能量的理论才发展了 很短的时间，在这其中需要做的工作更是难以统计。 暗物质与暗能量必然成为当今以及未来很长时间内的学术热点， 这也是我们青年人未来 发展的一个机遇， 把握好这个机遇， 很可能会创造历史。 纵使暗物质与暗能量

2、可能并不存在， 但这也是值得探究的。 希望当今奋斗在科学前沿的物理学家们取得令人骄傲的成果， 同时未来我也愿意尽自己 的一份力量。 姓名：张润天 学号：121242059 院系/班级：匡院理强 - 11 - 匡亚明学院学生参加讲座、会议登记单 讲座名称 讲座地点 内容提要 本期讲座由热力学定律起头，逐步揭示“熵”能量转化中的引用，并拓展到其他领域 神奇的熵世界 地科楼一楼报告厅 讲座时间 主 讲 人 2012 年 10 月 31 日 邢定钰 讲座笔记 物理学中的熵 热力学第一定律 能量转化与守恒定律 热力学第二定律 熵 克劳修斯引入 dS=（Q/T） 宏观：熵增值，能贬值 统计物理 麦氏方程组

3、 熵的序 信息熵 度量信息量 语言中的信息熵 生命熵 生命熵 负熵 正熵 水 二氧化碳 食物 功 社会熵 社会混乱状态 自我理解： 热力学第一定律（能量守恒与转化定律）的提出意味着制造第一类永动机（即不消耗能量的 机器）的梦想破灭 然而自然界存在很多自发的不可逆的过程，其逆过程本身并不违反热力学第二定律，却 难以自发进行，比如热量自发地从高温物体传向低温物体，气体自发地从高气压区传向低气 压区，不同气体自发地均匀混合 在此基础上，热力学第二定律是判断自发过程方向和限度的定律 热力学第二定律可以称为孤立系统的熵恒增定律，即S0 熵（Entropy）是克劳修斯造的词，dS=dQ/T,是温度除热量变

4、化的商数 在可逆微变化中，熵的变化等于系统从热源吸收的热量与热力学温度的比 熵的增加意味着有用能量的减少，在此意义上，熵可以作为能量的不可用程度的度量 由熵增加原理引出能量只能沿着耗散的方向转化 - 12 - W 是一个系统分布对应的微观态数目，或者说一个系统分布出现的概率。对于一组 10 个 硬币，我们有 210=1024 种分布，但最有可能观察到的是最混乱的情形，即五正五反；如果 硬币足够多，这个现象会更明显。我们观察到的宏观分布是出现概率最大的微观分布 玻尔兹曼公式 S=k（B）*lnW 等温等容的条件下，热力学孤立系统的熵最大原理被自由能 F=U-TS 最小原理取代，最 小的 F 要求

5、较大的 S 与较小的 U,二者竞争的结果就是相变 软物质中，最大熵占主导地位 信息熵这个概念由 C.EShannon 创立，代表的是事物的不确定性，对系统的无知度或者 说信息量的欠缺。产生信息会减小信息熵，用来消除不确定性的东西，为系统引入负熵 一般用 H 来表示信息熵，单位是比特，有 H=-（P lgP） ，其中 P 是概率 初末态信息熵之差等于信息量 I 耗散结构理论由 I.Prigogine 提出， 是研究一个系统从无序向有序转化的机理条件和规 律的理论，其特征是： 1） 存在于开放系统中，靠与外界的能量和物质交换使系统熵减少，形成有序结构 2） 保持远离平衡态，系统中的物质能量流和热力

6、学力的关系是非线性的 3） 系统内部存在着非线性互作用，在平衡态和近平衡态，涨落是一种破坏稳定有序的干扰 生命体是一个开放的系统，时刻与外界进行着物质能量信息的交换，符合“耗散 结构“用熵来分析一个生命体的生长衰老病死的全过程，用“生命熵”来独立定义 生命之所以能够长时间维持自身所处的低熵有序状态， 是因为新陈代谢其本质是与外界的物 质信息交换，从环境中不断的汲取负熵以抵消生命运作过程中的熵增 熵理论也可以推广到社会学上来加以运用 热寂说：宇宙是一个孤立系统，宇宙的混乱度在不断的增加，到了一定的时候，终将会导致 没法再继续利用能源 参阅文献 时间简史 英 史蒂芬·霍金，湖南科学技术出

7、版社，2012 物理化学 （上册）南京大学化学化工学院 熵：一种新的世界观 美 杰里米·里夫金/ 特德·霍华德，上海译文出版社，1987 思考心得 熵增加原理这一理论现在已经成为科学界公认的本质原理， 它与能量守恒以及动量守恒 处于同等地位，无论是物理学还是化学。 熵增加原理有着深刻的意义，它与宇宙的膨胀、时间的本质都有着密切的联系。是我们 研究宇宙的起源、发展、本质，以及时空理论的重要切入点。 同时，在自然界的方方面面也都体现出熵增加原理，正如邢定钰教授讲座中所讲的，熵 增加原理渗透到信息学、生物学甚至社会学中，所以熵增加原理也是我们研究各个领域的重 要工具之一。即使是理

8、科性较弱的学科，也要定性的使用熵增加原理，可见它的重要性。 姓名：张润天 学号：121242059 院系/班级：匡院理强 感想与建议 - 13 - 姓名：张润天 学号：121242059 院系/班级：匡院理强 繁忙的大一第一学期就要结束了， 在过去的十周里， 我们每周三下午如约的与各位来自 不同学术领域的专家、老师们愉快地相聚在报告厅里，聆听老师们的精彩讲座。这可以说是 一周里最为愉悦、充实的时刻。 这十期讲座涵盖了物理学、天文学、计算机科学、化学、金融学、数学、生物学以及拔 尖计划本身，设计得相当精细而完善。在这门课的课堂上，我们不会感到太大的压力，因为 老师所教授的内容是当今科技前沿的东西

9、，如果想要完全弄懂，得需要多年的学习深造、渊 博的知识，这对于刚进大学的我们而言是不可能。因此，老师都讲得很浅显，将其领域中的 核心理念、 科技背景以及当下的发展情况通过 ppt 的形式展示给我们， 让我们对其有一定的 了解。对于复杂难以理解的问题，老师会定性地给我们解释，而不会用我们难以理解的定量 计算式来求解。生动的讲述也是必不可少的，在这一点上，老师们都做得很棒。在上名师导 学时，经常可以看到这样一幕：老师讲到一个关键点上，会离开讲台，用手大力地比划着， 很是激动， 这也同时把我们的热情给带动了。 到了讲座快结束时， 匡院领导会安排进行答疑， 大家可以举手向老师发问，或者阐述自己的观点。

10、大家的发言所涉及的范围相当广，常常妙 语连珠，老师们也普遍赞成我们的想法。 学习了名师导学课，我的收获自然不少。作为一名数理方向的学生，平时接触数理以外 学科的机会原本就不多，再加上学业也不轻，更没工夫去了解学科外的知识了。但名师导学 课程给予了我这样的机会， 华子春教授的现代生物技术的发展与人类健康和生活讲座让我领 略了现代生物科技对我们日常生活的重要影响， 还有陈道蓄教授的像计算机科学家一样思考 讲座也大大地启发了我， 因为计算机也是进行科学研究的重要工具， 在现代不会很好地使用 计算机的人是无法立足的。 当然， 也有符合我的口味的关于数理方面的讲座陆埮教授的宇宙 的暗物质与暗能量讲座阐述了最前沿的宇宙学知识。当然，我现在不可能完全理解，但它激 起了我日后钻研它的兴趣，而这也不正是开展名师导学课程的目的之一吗？ 除了这些学术性的讲座， 匡院还组织了一场较为特殊的讲座， 是卢德鑫教授的以拔尖计 划的方方面面为主题的讲座， 系统的阐述了拔尖计划的由来与发展以及匡亚明学院的建立和 特点，让我们更好地了解我们现在所处的这个集体，对未来有一个更好的定位与规划。 匡院开展的名师导学课程符合我们大一新生的需要， 是一门完善合理的课程。 为了这门 课程继续更好的开展下去，我提个建议： 由于讲座末尾仅有很短的时间进行与教授们的互动， 而且也不能