热力学第二定律的信息形式

信息在微观热力学（例如麦克斯韦妖）中的本质作用提出了一个具有挑战性的问题：是否存在仅基于纯粹信息观念的热力学第二定律表述。本文针对幺正过程提出了这样一种表述，将信息引入为具有完全物理价值的量，把（客观的）微观信息熵定义为“关于微观态的信息”。我们表明，各种熵形式（玻尔兹曼、香农、克劳修斯）实际上只是信息熵的特例，并给出了其一般形式。此处观察者扮演着特殊（信息）参考系（IRF）的角色，熵是相对于该参考系定义的。一些与熵概念或第二定律内容相关的悖论或误解，源于在未指定具体 IRF 的情况下描述情形。典型地，玻尔兹曼统计方法不能在同一 IRF 中对称地用于过去与未来。信息第二定律在介观或微观尺度上完全可用：我们也给出了广义第二定律的信息形式。