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令人絕望的熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第二定律有幾種表述方式:

克勞修斯表述 熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體;

開(kāi)爾文-普朗克表述 不可能從單一熱源吸取熱量,并將這熱量完全變?yōu)楣?,而不產(chǎn)生其他影響。

熵表述 隨時(shí)間進(jìn)行,一個(gè)孤立體系中的熵不會(huì )減小。

簡(jiǎn)而言之,第二定律認為熱量從熱的地方流到冷的地方,科學(xué)家寧愿沒(méi)有發(fā)現它。

對任何物理系統,這都是顯而易見(jiàn)的特性,毫無(wú)神秘之處:開(kāi)水變涼,冰淇淋化成糖水。要想把這些過(guò)程顛倒過(guò)來(lái),就非得額外消耗能量不可。

就最廣泛的意義而言,第二定律認為宇宙的“熵”(無(wú)序程度)與日俱增。

例如,機械手表的發(fā)條總是越來(lái)越松;你可以把它上緊,但這就需要消耗一點(diǎn)能量;這些能量來(lái)自于你吃掉的一塊面包;做面包的麥子在生長(cháng)的過(guò)程中需要吸收陽(yáng)光的能量;太陽(yáng)為了提供這些能量,需要消耗它的氫來(lái)進(jìn)行核反應。

總之宇宙中每個(gè)局部的熵減少,都須以其它地方的熵增加為代價(jià)。

在一個(gè)封閉的系統里,熵總是增大的,一直大到不能再大的程度。

這時(shí),系統內部達到一種完全均勻的熱動(dòng)平衡的狀態(tài),不會(huì )再發(fā)生任何變化,除非外界對系統提供新的能量。

對宇宙來(lái)說(shuō),是不存在“外界”的,因此宇宙一旦到達熱動(dòng)平衡狀態(tài),就完全死亡。這種情景稱(chēng)為“熱寂”。

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