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一、最近从我们与一些学者们交流的情况看, 对我们的熵理论研究质疑大多是概念问题,
如研究力场中热力学问题属于平衡态还是非平衡态?现说明如下:
平衡态原理告诉我们: 一个孤立的热力学系统, 不管它原来处在什么状态, 经过一定的时间后, 总会自发地趋向平衡态, 并保持这个状态不变(见《热学》李洪芳著, 复旦大学出版社 1994年12月第八版 P.19) 。上述定义表明: 1. 孤立系的平衡态具有永恒性即属于一种定态; 2. 无熵产生、无熵流;3. 属终极、死寂、归宿状态, 其状态函数熵取得极大值。
我们对平衡态与非平衡态概念讨论列表如下:
类型 | 特点 | 成立条件 |
狭义平衡态 | 定态、无熵流、无熵产、熵达极大值、必均温(温度平衡) | 出现于无引力场或等势面上 |
狭义非平衡定态 | 稳定、有熵流、有熵产、熵未达极大值、有温度和密度梯度(由熵流决定) | 出现于无引力场或等势面上 |
广义平衡态 | 稳定、无热流、无熵产、熵达极大值、可有温度梯度和密度梯度(势焓平衡) | 也适用于有力场空间 |
广义非平衡定态 | 稳定、有熵流、可有熵产、熵未达极大值、均温或有温度梯度及有或无密度梯度(由比熵梯度决定) | 存在于有或无力场空间 |
上述讨论可知, 对于力场中处在无熵流(如无热流) 、无熵产, 但存有(由力场导致) 稳恒的温度梯度这类定态就可归类了, 即属广义平衡态(势焓平衡,
这比温度平衡更普适),
而不是非平衡态。过去我们称为非平衡定态属妥协言词是不对的(因为非平衡定态必须以负熵流为代价,
而力场导致的温梯无熵流伴随),
现予说明。
二、对热力学分类的看法
相对性原理表明, 物理规律在所有惯性系(惯性定律能成立的参照系)都是相同的, 而从惯性系过渡到非惯性系时就不能保证其规律的不变,前人已公认的如力学、电磁学、光学在惯性系与非惯性系中其规律的表述有别, 这有大量的例证。今天,我们发现热力学规律也不例外, 在惯性系中(惯性系等效于无力场作用的自由空间或等势面上), 热力学体系遵循经典的热力学第零、第二定律及傅氏热流定律;而在非惯性系中(力场等效于非惯性系), 传统平衡态原理及其相关的热学定律是不适用的, 因为力场中孤立体系的终极态虽存在着稳恒的温度梯度但无热流, 其当属(广义)平衡态。故可将经典的热力学称为惯性热力学, 而将注意力场效应的热力学称为非惯性热力学, 这就理顺了传统热力学与非惯性热力学的关系。总之,热力学体系的规律与其所处的参照系类型有关(具有相对性)。我们侧重讨论含力场效应的(非惯性)热力学问题。
三、两段摘录
1. ····有了引力之后, 热力学应如何重整?引力会不会带来新的“世界末日恐惧” ?应当承认,
这些问题还没有完全解决,
因为至今还没有一个完整的引力理论。
摘自《熵与交叉科学》气象出版社,
方励之 “宇宙为何不热死”, 1988.12, P.92
2. 尽管爱因斯坦的广义相对论、广义相对论中的空间弯曲使人们相当理解引力的性质了,
但说到引力秩序,
物理学就乱了套。关于受引力作用的系统的热动力学,
目前尚没有一致的看法或理解,
诸如引力场的熵之类的概念现在仍是模模糊糊,
没有清晰的表达。
在引力极微, 可以忽略不计的情况下, 气体便倾向进入一种均匀状态, 各处的温度和密度相似。然而, 受引力作用的系统则会集结, 变得不相似。
摘自第一推动丛书《上帝与新物理学》湖南科技出版社,1996.10,
P.194