主题:【讨论】大家来交流下--热寂说

浏览0 回复6 电梯直达
wangjun6888
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
新牛顿宇宙 第三章 微波背景辐射
3.8热寂说
热寂说的最初想法是1852年4月19日,开尔文在《爱丁堡皇家学会议事录》上发表的《论自然界中机械能散逸的普遍趋势》一文首先提出。开尔文在文章中指出:“在现今,在物质世界中进行着使机械能散失的普遍趋势……在将要到来的一个有限时期内,除非采取或将采取某些目前世界上已知的并正在遵循的规律所不能接受的措施,否则地球必将开始不适合人类像目前这样居住下去 ”。1867年,德国物理学家克劳修斯在法兰克福举行的第41届德国自然科学家和医生代表大会上,提出了熵的概念并把它推广到整个宇宙,形成宇宙热寂说。从此为后来的科学界与哲学界留下了一场旷日持久的争论。
时至今日,热寂说在国内外仍然有它的市场。例如,今年在ApJ上,澳大利亚国立大学“天文学和天体物理学”研究学院的查斯•伊根博士和查理•莱恩威弗博士合作发表了一篇他们对 ‘宇宙的熵’进行估算的文章。他们估算的结果是:现在‘宇宙的熵’比之前估算的要多30倍。
在科学网上也时常出现有关‘熵和热寂说’的争论文章。郝云龙先生对这个问题收集了大量资料,写了多篇文章在科学网上发表。其中有一篇题目为‘熵_克劳修斯熵_对“热寂说”的科学真相的探索’的文章列举了许多批评“热寂说”的理论,我认为其中一些理论是很有道理的。但提出这些理论的学者把这些理论和宇宙大爆炸联系起来,我认为这是没有必要。下面是我根据郝云龙先生在‘熵_克劳修斯熵_对“热寂说”的科学真相的探索’一文中的那些我认为有道理的理论(把宇宙大爆炸因素去掉以后),来讨论热寂说存在的问题和解决热寂说疑难的理论要点。

热平衡的存在对整个热力学是至关重要的,热平衡是热力学的出发点。在热力学中考虑热平衡时,通常是不考虑组成热力学体系的分子之间的引力相互作用。热运动使气体分布均匀,而引力使气体集中。而对于引力起决定作用的体系,实际上不存在热力学意义上的热平衡态,只存在不稳定的状态。前苏联物理学家郎道曾指出,由于引力的存在,不稳定的引力场永远不会使系统达到完全平衡。
在引力主导的条件下,均匀分布状态并不稳定。因为,只要在某个局部区域内,由于起伏,密度稍高一点,则此区域的引力会更强,从而吸引更多的物质形成高密度区,破坏平衡。同理,由于起伏,某区域的密度低了一点,则引力变弱,就会有更多的物质逃离此区域形成低密度区,从而破坏均匀。宇宙中的物质就是依靠这种非均匀化的过程,产生了恒星、星系和星系团等各个层次的成团结构。至于这种不稳定状态的最初源头,我们可以用波尔兹曼(L. Boltzmann)的“涨落”理论来解释。
由于涨落和引力作用,必然导致宇宙中物质分布层次成团结构的存在,宇宙永远不会进入一个物质和温度都均匀分布的“死寂”状态。英国学者P.柯文尼等1990年在‘时间之箭’一书中也指出:“实际上,热寂的说法是有问题的,因为它忽视了引力(和黑洞)的作用。如果包括引力,宇宙必定越来越偏离热寂所想象的物质均匀分布。”
宇宙中物质有两类,一类是辐射,另一类是粒子,辐射的温度Tr与粒子的温度Tm可以不一样。但按照经典热力学,经过一段时间达到热平衡以后,Tr与Tm必定相同。不过由于涨落和引力作用,这样的热平衡是永远达不到的。热寂说没有考虑涨落和引力作用,导致了谬误的热寂说。而‘微波背景辐射是宇宙大爆炸的遗迹’这个说法则是没有考虑辐射和粒子物质相互作用的结果。
根据经典热力学,任何粒子物质体系,只要它的温度不是达到绝对零度,都要发出辐射,都要通过辐射发生相互作用。只有这样,粒子物质和辐射才能向热平衡状态发展。而‘微波背景辐射是宇宙大爆炸的遗迹’这个说法完全没有考虑物质和辐射这个相互作用,认为只要自由电子消失了,辐射和粒子物质就完全‘退耦’,不会再存在相互作用,这也是违反经典热力学原理的。何况,由于宇宙空间中大量高温电离气体的存在,自由电子从未消失,辐射和粒子物质的完全‘退耦’更不可能出现。
‘微波背景辐射是宇宙大爆炸的遗迹’这个说法实际上是‘热寂说’的一个变种。根据俞允强教授在‘热大爆炸宇宙学’中给出的,标准宇宙学模型对暴涨的论述(我认为俞允强教授对暴涨理论并不相信,因此才会在一开始就明确指出(p113):可惜的是对暴涨本身的实际起因,今天尚没有肯定的答案),暴涨使宇宙气体的温度徒然下降,暴涨后气体得到了重新加热,温度又奇迹般地回到标准宇宙学模型所要求的数值附近,然后宇宙温度将继续按标准模型的行为下降。所谓‘宇宙温度将继续按标准模型的行为下降’实际上就是宇宙‘温度’将趋向宇宙热寂的终点。
按照李淼先生在‘宇宙撕裂,万物消失’一文中的描述,如果暗能量密度是一个恒量,宇宙将是开放的,宇宙会一直膨胀下去。最后将导出和‘热寂说’一样的结论,‘宇宙撕裂,万物消失’,宇宙物质的分布也要趋向宇宙热寂的终点。所有这些推论都是在不合理的假设前提下,片面地根据热力学定律推导出来的错误结论。这些也是澳大利亚国立大学“天文学和天体物理学”研究学院的查斯•伊根博士和查理•莱恩威弗博士合作估算宇宙的“熵”的根据和结论。

参考文献
50 郝云龙熵_克劳修斯熵_对“热寂说”的科学真相的探索
地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=317488
51 Egan Chas A., Lineweaver Charles H., 2010 ApJ 710 1825 A Larger Estimate of the Entropy of the Universe
(新牛顿宇宙 第三章 微波背景辐射 3.8 热寂说)
为您推荐
您可能想找: 气相色谱仪(GC) 询底价
专属顾问快速对接
立即提交
可能感兴趣
xing-xing
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
3.8热寂说
热寂说的最初想法是1852年4月19日,开尔文在《爱丁堡皇家学会议事录》上发表的《论自然界中机械能散逸的普遍趋势》一文首先提出。开尔文在文章中指出:“在现今,在物质世界中进行着使机械能散失的普遍趋势……

就像科幻小说
翠湖园
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
一百多年来,“热寂说”曾引起广泛而持久的争论,甚至许多人误以为它早已有了结论。但无从科学上看还是从哲学上看,以往的批判讨论均未能切中要害,缺乏说服力。
莞城.XiShui
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
liuyong111111
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
物理学发现建立新的世界观——揭示热寂说的错误世界观
源自科技创新导报2010年25期10页《新型热机改变内部热容发现新的热动力原理》,“新”文作者是在没有任何假设条件下揭示新的热动力原理并且证明卡诺定理和热2律错误,作者反思卡诺热机的研究不是为了指导人们在实践中如何提高热机对热能的利用效率,而主要是从热功转化的普遍形式上揭示客观世界,我们的世界观要和客观世界相符合。卡诺指出热机的最大工作效率不能大于η蕴含热2律的热寂世界观。以前人们感觉热寂世界观违背事实,但是都没有能够像 “新”文这样从热功转化的普遍形式从根本上证明热寂世界观错误。
  卡诺定理和热2律仅仅是分析气体膨胀压缩过程得出来的结论。卡诺热机的循环过程中其内部热容只有2种变化情形:其恒温膨胀或压缩过程其实就是让卡诺热机的热容变为无穷大的一种情形,而绝热膨胀或压缩过程就是让它的热容变为最小的一种情形。仅仅从这2种情形来分析,那么任意两条绝热线不可能相交。就在它的内部加入固体物质后,产生了随意改变它的热容的新情形,使得绝热过程从始态到终态的P—V线可以被任意改变,结果是2条绝热线能够相交,具体方式有二种: 方式(1)把固体物质放入热机之中然后从热机之中取出,这个方式还没有证伪热2律。由此引出方式(2)直接利用热机中的固体物质的热涨冷缩循环来对外做功,只有这个方式能够证明热2律不成立。
任何形式的热机,不论你怎样改变热容或者使用什么工作介质,热2律认为都不可以把单一热源的热量转化为有用功。那么,设计热机分别利用气体或者固体的特性进行循环工作:理想气体(以及许多自发物理现象)没有自然复原或自发序化等特性,在循环工作的4个过程中其自发膨胀的方向必然产生熵趋向增加的结果。但是,少数固体物质的热涨冷缩、热磁、热电却具有自然复原或自发序化性质,把固体物质放入在热机内部,在进行循环工作的4个过程中,同时利用固体物质的热胀冷缩等物理性质对外做功,这时,热机的循环工作不仅能够把热量完全转化为功输出,同时产生消除熵的效应。二者相比较结论相反。

“新”文的讨论突破仅仅对气体分析的限制进而利用了固体的热涨冷缩对外做功——联系到固体的自然复原或自发序化等特性作用于热机的循环过程。新型热机内固体物质旁边的空腔可以想象是一个对外做功的齿轮装置。实际上固体的热胀冷缩可以释放很大力量,固体的升温热涨可以推动齿轮传动,固体的降温收缩复原还可以拉动齿轮传动——总是把热量转化为对外做功。
理想气体缺少固体物质那样的热涨冷缩——没有自然复原或自发序化的性质。当容器中的气体在没有外压(或大气压)时不论受冷与受热都会膨胀。气体降温之后不会冷缩复原(像固体热涨冷缩那样自然复原)。固体物质降温就要收缩。容器中的气体受外压时因为温度变化影响出现膨胀压缩平衡波动的收缩现象不是冷缩性质。气体的膨胀过程能够对外做功,如果要气体收缩复原必须靠外界克服气体的压力对气体做功来压缩气体才能复原,气体绝热膨胀然后压缩复原的循环在理想条件下的特征是具有可逆性。(根据查理定律P=nKT,针对一定密度(体积)的气体,当温度越高气体压力越大,这时,气体膨胀就可以对外界做更大的功。同样针对一定密度(体积)的气体,当温度越低气体压力越小,这时,外界只要对气体做更小的功就可以让气体压缩复原。高温膨胀、低温压缩就是形成卡诺热机效率η的思路。)
气体的绝热膨胀过程和固体的热涨过程都能够把部分热量转化为对外做功,二者在收缩复原上有明显区别,固体物质冷缩过程是自然的复原还能够把热量转化为对外做功而不需要接受外功在此露出端倪——固体的热涨然后冷缩复原可以使部分热量转化为对外做功。比较单一热源的气体绝热膨胀然后收缩必须靠外功作用来完成(绝热压缩过程)才能够复原——气体的绝热膨胀然后压缩复原不可能有热量转化为对外做功。固体和气体的这个区别反映了固体物质遵守一个不同于气体的新的热动力原理。这就是“新”文的物理基础和根据。
热机内气体的绝热膨胀压缩复原和固体的热涨冷缩复原的热功转化差别:气体的绝热膨胀然后压缩复原时热量不可能转化为功,然而固体的热涨然后冷缩复原可以使部分热量转化为对外做功。这个区别是否存在决定“新”文真伪。
创新对于原来慨念有发展很正常,热力学准静态过程是指系统十分接近于静态平衡的变化。这样利用气体的膨胀对外做功时可以输出最大的有用功,反之外界压缩气体复原时只需要做最小的功。用准静态过程可以解释可逆过程。现在有了新型热机,其绝热循环准静态过程中要同时利用热机内部固体物质的热胀冷缩等物理性质对外做功。 “新”文之中为了区别和提示新型热机在准静态条件下,利用内部固体物质的热胀冷缩等物理性质对外做功,用准静态过程和可逆过程2个说法来区分:“新”文之中准静态过程要利用固体的热胀冷缩对外做功,而可逆过程不利用固体的热胀冷缩对外做功。
因为卡诺热机的绝热循环过程是可逆的升温和降温,因此,固体物质必须放入卡诺热机之中,在理想条件下固体就随热机的循环过程也出现可逆的升温和降温,实现热涨冷缩循环。这样循环工作中,如果再利用热机内部固体物质的热涨冷缩循环来对外做功,就不同于可逆过程了,因为固体可以使部分热量转化为对外做功,同时,还有改变卡诺热机的内部热容的效果——产生绝热膨胀过程和绝热压缩过程这2条绝热线相交,并且在改变它的内部热容的贡献中不留下任何痕迹。所以:热力学第二定律结论不成立。分析得到的结论是:新型热机进行循环工作的4个过程中,同时利用热机内部固体物质的热胀冷缩等物理性质对外做功,这时,新型热机的循环工作不仅能够把热量转化为功输出,同时产生消除熵的效应。这个结论没有丝毫问题。本文这样设计只是为了分析揭示新的热动力原理。实际上也不会真的利用固体的热涨冷缩来不停地对外作功。
现代有几种新型热机和装置,如日本研制的“热磁发电机”、中国制造的“无偏二极管”都应用了这个新的热动力原理。(提示;它们现在不能实用。)读者据此探索新型热机,有一个人可以成为诞生在中国的诺贝尔奖得主,这点不是主要的,主要在于揭示出理想热机更深刻的意义——人类发现自己在能源方面能够得到解放。
hugh
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
这些纯理论的东西,总会让人感到头晕。在不能证明是否正确的情况下,只要能够自圆其说,谁也不能说它是错误的。
It`s me
结帖率:
100%
关注:0 |粉丝:0
新手级: 新兵
猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐
品牌合作伙伴