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最绝望的科学:熵

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熵理论的提出打破了人类对功和能的所有幻想玻尔兹曼一、不可建成的永动机自从大神牛顿降世以来,人类感到了理性力量的伟大,就妄图站在上帝的面前,人类第一个想到的就是在凭空获得能量,从而制造出永动机,毕竟无论上帝还是盘古都是在混沌中汲取了能量,从而创造世界的。可是热力学第一定律的提出宣告了梦想的破灭,热力学第一定律指出能量可以转换但是总量守恒,就是说能量不能凭空创造出来,第一类永动机就不可能制造出来了,至于盘古上帝是如何创造出能量的,就暂且不去考虑了,谁叫他们是创世神呢。最绝望的科学:熵
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(玻尔兹曼像,来源网络)既然不能创造能量,那还可以利用能量呀,能量不是随处都是吗?海洋大气甚至宇宙都是含有热能的,只要把这些热能作为驱动机器的热源,第二类永动机就可以建成了。最绝望的科学:熵
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(人们曾经幻想的永动机)在妄想的道路上,总有一些善意的理性人来阻止,这次是克劳修斯和开尔文爵士,两人在深入研究了卡诺循环后,分别独立提出了热力学第二定律,大意就是热不可能自发地由低温物体传向高温物体,换一种表述方式就是不可能从单一热源吸取热能全部用来做功,而不引起其他变化,就是说可以利用热机做功,但是不可以不消耗其他能源,可以动,但不可以永动,例如摔碎的杯子不会自动复原,凌乱的房间不会自动恢复整齐,要想使其恢复原状,则必须对其施加新的能量。热力学第二定律表述简单,明白如话,大部分人都可以看懂,正因为其简单明了,所以现在也还是民科的重灾区,现在也经常有新闻报道某位民间大神研制成功第二类永动机,具有同样悲惨境遇的还有哥德巴赫猜想,不知道哪位“大神”把哥德巴赫猜想表述成了1 1=2,这让民科大神们能以为看明白了,以至于不时有人宣称证明了哥德巴赫猜想,而几乎没有人说证明了黎曼猜想,因为根本就看不明白,何谈证明。如果民科大神们看完热力学第二定律后,再继续深入一下,研究了玻尔兹曼熵公式,估计就不会再对第二类永动机趋之若鹜,而是避之唯恐不及。热力学第二定律从根本上说还只是经验的总结,并不是严格的物理学定理,要想其上升为物理学定律,必须要有熵的概念。最绝望的科学:熵
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(熵与宇宙)二、黑暗的宇宙未来熵的概念最早由克劳修斯提出,即一个系统不受外部干扰时往内部最稳定状态发展的特性。并且提出了熵的变化公式:ΔS=Q/T,其中Q为热能,T为温度,以绝对温标表示,S即为熵,汉字中的熵由胡刚复教授创造,意为热除以温度的商,恰合克劳修斯公式的原意,从公式可以看出,因为Q、T均为正值(在绝对温标下,T只能为正值),所以熵不可能为负值,这就是热力学第二定律的数学表达式,不过,克劳修斯的公式只涉及到了熵的增减,而没有完全阐述其物理意义。而对熵做了最深入研究的,从而使其超出热力学范畴成为一个跨领域的基本概念的就是路德维希.玻尔兹曼。路德维希.玻尔兹曼,奥地利物理学家,于1877年运用统计力学的方法提出了玻尔兹曼熵公式,即S∝lgW,W为宏观状态下包含微观状态数量,1900年,普朗克为公式增加了一个常数k,为了纪念伟大的前辈,普朗克将常数命名为玻尔兹曼常数,于是公式变为S=klgW。

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来源:(小逗传媒凡靖)

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