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科学物理

马尔可夫链的熵定义与计算

一篇发表在Hacker News的文章阐述了如何从系统微观态数量出发定义马尔可夫链的熵[1]。作者以玻尔兹曼的经典公式S = k·ln(Ω)为基础,其中Ω代表系统可能的微观态数,说明熵与系统可能状态数的关系[1]。

文章通过具体模型演示了这一方法的应用[1]。在库里磁体模型中,当5个原子的能量为E=1时,存在10种微观配置(对应5选3的组合),相应的熵为log₂10 = 3.32比特[1]。随后作者将该方法应用于戴森细胞玩具模型的马尔可夫链,在平衡态下假设空态概率为1/2、活跃态和非活跃态各为1/4,对8个位点的配置进行计数,其中4个空态、2个活跃态、2个非活跃态的微观配置数为8!/(4!·2!·2!) = 420[1]。文章还阐述了第二热力学定律,指出在不可逆过程中,熵总是增加,除非向系统施加能量[1]。


马尔可夫链玻尔兹曼热力学统计物理

来源

  1. Hacker NewsThe Entropy of a Markov Chain