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第37位  エントロピー - 2019年01月06日


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エントロピー
エントロピー(英: entropy)は、熱力学および統計力学において定義される示量性の状態量である。熱力学において断熱条件下での不可逆性を表す指標として導入され、統計力学において系の微視的な「乱雑さ」を表す物理量という意味付けがなされた。統計力学での結果から、系から得られる情報に関係があることが指摘され、情報理論にも応用されるようになった。物理学者のエドウィン・ジェインズのようにむしろ物理学におけるエントロピーを情報理論の一応用とみなすべきだと主張する者もいる。 エントロピーはエネルギーを温度で割った次元を持ち、SIにおける単位はジュール毎ケルビン(記号: J/K)である。エントロピーと同じ次元を持つ量として熱容量がある。エントロピーは一般に記号 S を用いて表される。 エントロピーは、熱力学、統計力学、情報理論など様々な分野で使われている。しかし分野によって、その定義や意味付けは異なる。よってエントロピーを一言で説明することは難しいが、大まかに「何をすることができて、何をすることができないかを、その大小で表すような量」であると言える。 (Wikipedia:エントロピー)

エントロピー増大の原理
『熱力学第二法則』より : 熱力学第二法則(ねつりきがくだいにほうそく、英: second law of thermodynamics)は、エネルギーの移動の方向とエネルギーの質に関する法則である。またエントロピーという概念に密接に関係するものである。この法則は科学者ごとにさまざまな言葉で表現されているが、どの表現もほぼ同じことを示している。 例えば、電気エネルギーが電熱線を使って熱エネルギーに変換するが、電熱線に熱エネルギーを与えても、電気エネルギーには変換しないことは経験上知られている。つまり、電気エネルギーは質の高いエネルギーであるが、熱エネルギーの質は低い。 法則の表現 この法則には様々な表現がある。 クラウジウスの法則 低温の熱源から高温の熱源に正の熱を移す際に、他に何の変化もおこさないようにすることはできない。 トムソンの法則あるいはケルビンの法則 一つの熱源から正の熱を受け取り、これを全て仕事に変える以外に,他に何の変化もおこさないようにするサイクルは存在しない。 (Wikipedia:エントロピー増大の原理)

エントロピー符号
エントロピー符号とは情報源アルファベットのシンボルに対し符号語を割り当てるコンパクト符号の概念の一つで、シンボル毎の出現確率に基づき異なる長さの符号語長を用いることで、情報源を効率的に符号化することを目的としたもの。具体的な例としてハフマン符号や算術符号などがあり、データ圧縮に広く用いられている。 符号アルファベットの要素数をn、任意のシンボルsの出現確率をp_sとすると、-\log_{n}p_sの長さの符号語を割り当てた時に最短の符号が得られることが知られている。当然、任意の情報源に対してこれらの最適な符号語長は整数にはならない。ハフマン符号では、ハフマン木を用いて各符号語長が整数になるように近似しているため、簡便な手法ではあるが最短の符号は得られない。算術符号は半開区間の分割を繰り返すことで、この問題を克服している。 エントロピー符号を復号するには、情報源アルファベットの各出現確率を事前に通知する必要がある。 (Wikipedia:エントロピー符号)

エントロピー符号化
『エントロピー符号』より : エントロピー符号とは情報源アルファベットのシンボルに対し符号語を割り当てるコンパクト符号の概念の一つで、シンボル毎の出現確率に基づき異なる長さの符号語長を用いることで、情報源を効率的に符号化することを目的としたもの。具体的な例としてハフマン符号や算術符号などがあり、データ圧縮に広く用いられている。 符号アルファベットの要素数をn、任意のシンボルsの出現確率をp_sとすると、-\log_{n}p_sの長さの符号語を割り当てた時に最短の符号が得られることが知られている。当然、任意の情報源に対してこれらの最適な符号語長は整数にはならない。ハフマン符号では、ハフマン木を用いて各符号語長が整数になるように近似しているため、簡便な手法ではあるが最短の符号は得られない。算術符号は半開区間の分割を繰り返すことで、この問題を克服している。 エントロピー符号を復号するには、情報源アルファベットの各出現確率を事前に通知する必要がある。 (Wikipedia:エントロピー符号化)

エントロピー弾性
エントロピー弾性(エントロピーだんせい)とは、温度を一定にして体積を変化させたときのエントロピー変化により生じる弾性力である。具体的には閉空間に閉じ込めた気体や、高分子などの物体に応力を加えて引き伸ばした際にエントロピーが低下し、エントロピー増大則によってミクロブラウン運動が起こり、元の形状に戻ろうとする力が生じている。 代表的なものとしてゴム状態の固体が持つゴム弾性がある。また形状記憶合金の性質にもエントロピー弾性が働いていると考えられる。 もう1種の弾性として「エネルギー弾性」がある。 関連項目 熱力学 ガラス転移点 高分子 物性物理学。 (Wikipedia:エントロピー弾性)

エントロピー増大の法則
『』より : (Wikipedia:エントロピー増大の法則)


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