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《從負(fù)熵到“負(fù)熵論”》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、ma向經(jīng)典熱力學(xué)的挑戰(zhàn)——從負(fù)熵到“負(fù)熵論” ?王身立 ?一、宇宙熱寂論、麥克斯韋妖與負(fù)熵 熱力學(xué)發(fā)展的初期，克勞修斯（R.J.E.Clausius）和湯姆遜（W.Thomson，即開(kāi)爾文LordKelvin）等人，把熱力學(xué)第二定律濫用于整個(gè)宇宙，得出荒謬的“宇宙熱寂論”，認(rèn)為整個(gè)宇宙都發(fā)生著熵增加，最后整個(gè)宇宙將會(huì)達(dá)到熱平衡，熵值達(dá)到最大，溫度差消失，壓力變?yōu)榫鶆?，所有的能量都成為不可再進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)化的束縛能，整個(gè)宇宙都陷入停止變化、停止發(fā)展的狀態(tài)。 在19世紀(jì)，能夠認(rèn)識(shí)到熱寂論謬誤的科學(xué)家寥寥無(wú)幾。在文獻(xiàn)中留下記錄的，只有波耳茲曼（L.E.Boltzman）和麥克斯
2、韋（J.C.Maxwell）兩人。早在1866年，離克勞修斯提出“宇宙的熵趨向極大值”的論點(diǎn)不過(guò)一年時(shí)間，甚至當(dāng)克勞修斯還來(lái)不及進(jìn)一步發(fā)揮成宇宙熱寂論時(shí)（克勞修斯說(shuō)宇宙將發(fā)生熱的死寂是在1867年），玻耳茲曼就注意到生物的生長(zhǎng)過(guò)程與熵增加相拮抗的事實(shí)。他說(shuō)：“生物為了生存而作的一般斗爭(zhēng)，既不是為了物質(zhì)，也不是為了能量，而是為了熵而斗爭(zhēng)（聯(lián)系上下文來(lái)看，波耳茲曼這句話的意思是說(shuō)生物學(xué)過(guò)程是對(duì)抗熵增加的斗爭(zhēng)——本文作者注）。這種斗爭(zhēng)在能量從熱的太陽(yáng)到冷的地球的轉(zhuǎn)移過(guò)程中很有價(jià)值。為了盡可能利用這種轉(zhuǎn)移，植物鋪開(kāi)了它的面積大得不可計(jì)量的葉片，以一種尚未探明的方式，迫使太陽(yáng)去完成我們
3、在實(shí)驗(yàn)室中不知道如何完成的化學(xué)合成?！?895年，波耳茲曼還曾進(jìn)一步提出“微觀起伏”說(shuō)來(lái)反駁熱寂論?！ ←溈怂鬼f也模模糊糊、隱隱約約地意識(shí)到，自然界存在著與熵增加相拮抗的能量控制機(jī)制。但他當(dāng)時(shí)無(wú)法清晰地說(shuō)明這種機(jī)制。他只能假定一種“類人妖”，能夠按照某種秩序和規(guī)則把作隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)的微粒分配到一定的相格里。這就是1871年出現(xiàn)的有名的“麥克斯韋妖”（Maxwell’sdemon）的概念。 由于麥克斯韋妖只是一種猜想，當(dāng)然不可能解決宇宙熱寂論的問(wèn)題。玻爾茲曼所說(shuō)的綠色植物進(jìn)行光合作用與熵增加相拮抗，則要求從陽(yáng)光輸入更多的負(fù)熵，也就是說(shuō)，是以太陽(yáng)的更大的熵增加為代價(jià)的。至于微觀起伏
4、，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以與宇宙中極其巨大的熵增加過(guò)程（例如恒星的衰老死亡和宇宙本身的膨脹）相抗衡。于是，宇宙熱寂論成了19世紀(jì)的自然科學(xué)留給20世紀(jì)的一大疑難問(wèn)題?！ ?914年，斯莫魯霍夫斯基（M.Smoluchowski）第一次揭示了“麥克斯韋妖”的荒謬性。他提出“妖”的新陳代謝問(wèn)題。他指出，干預(yù)系統(tǒng)的“妖”要看作系統(tǒng)的一部分，不然就不是孤立系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)斯莫魯霍夫斯基的想法太粗略，以至沒(méi)有能夠說(shuō)服物理學(xué)家們?！ ↓R拉德（Leoma向經(jīng)典熱力學(xué)的挑戰(zhàn)——從負(fù)熵到“負(fù)熵論” ?王身立 ?一、宇宙熱寂論、麥克斯韋妖與負(fù)熵 熱力學(xué)發(fā)展的初期，克勞修斯（R.J.E.Clausius）和湯姆
5、遜（W.Thomson，即開(kāi)爾文LordKelvin）等人，把熱力學(xué)第二定律濫用于整個(gè)宇宙，得出荒謬的“宇宙熱寂論”，認(rèn)為整個(gè)宇宙都發(fā)生著熵增加，最后整個(gè)宇宙將會(huì)達(dá)到熱平衡，熵值達(dá)到最大，溫度差消失，壓力變?yōu)榫鶆?，所有的能量都成為不可再進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)化的束縛能，整個(gè)宇宙都陷入停止變化、停止發(fā)展的狀態(tài)?！ ≡?9世紀(jì)，能夠認(rèn)識(shí)到熱寂論謬誤的科學(xué)家寥寥無(wú)幾。在文獻(xiàn)中留下記錄的，只有波耳茲曼（L.E.Boltzman）和麥克斯韋（J.C.Maxwell）兩人。早在1866年，離克勞修斯提出“宇宙的熵趨向極大值”的論點(diǎn)不過(guò)一年時(shí)間，甚至當(dāng)克勞修斯還來(lái)不及進(jìn)一步發(fā)揮成宇宙熱寂論時(shí)（克勞修
6、斯說(shuō)宇宙將發(fā)生熱的死寂是在1867年），玻耳茲曼就注意到生物的生長(zhǎng)過(guò)程與熵增加相拮抗的事實(shí)。他說(shuō)：“生物為了生存而作的一般斗爭(zhēng)，既不是為了物質(zhì)，也不是為了能量，而是為了熵而斗爭(zhēng)（聯(lián)系上下文來(lái)看，波耳茲曼這句話的意思是說(shuō)生物學(xué)過(guò)程是對(duì)抗熵增加的斗爭(zhēng)——本文作者注）。這種斗爭(zhēng)在能量從熱的太陽(yáng)到冷的地球的轉(zhuǎn)移過(guò)程中很有價(jià)值。為了盡可能利用這種轉(zhuǎn)移，植物鋪開(kāi)了它的面積大得不可計(jì)量的葉片，以一種尚未探明的方式，迫使太陽(yáng)去完成我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中不知道如何完成的化學(xué)合成?！?895年，波耳茲曼還曾進(jìn)一步提出“微觀起伏”說(shuō)來(lái)反駁熱寂論。 麥克斯韋也模模糊糊、隱隱約約地意識(shí)到，自然界存在著與熵增
7、加相拮抗的能量控制機(jī)制。但他當(dāng)時(shí)無(wú)法清晰地說(shuō)明這種機(jī)制。他只能假定一種“類人妖”，能夠按照某種秩序和規(guī)則把作隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)的微粒分配到一定的相格里。這就是1871年出現(xiàn)的有名的“麥克斯韋妖”（Maxwell’sdemon）的概念?！ ∮捎邴溈怂鬼f妖只是一種猜想，當(dāng)然不可能解決宇宙熱寂論的問(wèn)題。玻爾茲曼所說(shuō)的綠色植物進(jìn)行光合作用與熵增加相拮抗，則要求從陽(yáng)光輸入更多的負(fù)熵，也就是說(shuō)，是以太陽(yáng)的更大的熵增加為代價(jià)的。至于微觀起伏，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以與宇宙中極其巨大的熵增加過(guò)程（例如恒星的衰老死亡和宇宙本身的膨脹）相抗衡
