熵增加原理
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时间的流逝方向不可逆 ,普里高津写道 “: 时间不 仅贯穿到生物学 、地质学和社会科学之中 ,而且贯穿到 传统上一直把它排除在外的微观层次和宇观层次之 中. 不但生命有历史 ,而且整个宇宙也有一个历史 ,这 一点具有深远的含义. ”他根据耗散结构理论的新成就 认为 ,热力学第二定律作为一个选择原则表明 ,时间对 称破缺意味着存在着一个熵垒 ,即存在不允许时间反 演不变的态. 如同相对论中光垒很制了信号的传播速
性紧密联系. 天体物理学家爱丁顿 ( Eddington A S ,英 1882 —
1944) 称熵增加原则即热力学第二定律是自然界所有 定律中至高无上的.“熵是时光之箭”,他说 “: 时间的指 针是由星系的退离自行带动的. ”
霍金指出 “: 时间箭头把过去和将来区别开来 ,使 时间有了方向. 至少有三种不同的时间箭头 :第一 ,是 热力学时间箭头 ,在这个时间方向上无序度或熵增加 ; 然后是心理学时间箭头 ,这就是我们感觉时间流逝的 方向 ,在这个方向上我们可以记忆过去而不是未来 ;最 后 ,是宇宙学时间箭头 ,在这个方向上宇宙在膨胀 ,而 不是收缩. ”
的理解 .
“熵”是德国物理学家克劳修斯在 1865 年创造的
一个物理学名词 ,其德语为 entropie ,简单地说 ,熵表示
了热量与温度的比值 ,具有商的意义. 1923 年 5 月 25
日 ,普朗克在南京的东南大学作“热力学第二定律及熵
之观念”的学术报告时 ,为其作现场翻译的我国著名物
理学家胡刚复根据 entropie 的物理意义 ,创造了“熵”
克氏表述和开氏表述直接指出 ,第一 ,摩擦生热和 热传导的逆过程不可能自动发生 ,也就是说摩擦生热 和热传导过程具有方向性 ; 第二 ,这两个过程一经发 生 ,就在自然界留下它的后果 ,无论用怎样曲折复杂的 方法 ,都不可能将它留下的后果完全消除 ,使一切恢复 原状. 只有无摩擦的准静态过程被认为是可逆过程.
一定律 ,它能从大气或海洋这类单一热源吸取热量而
做功. 2. 热力学第二定律的基本含义 热力学第二定律的克氏表述和开氏表述具有等效
性 ,设想系统经历一个卡诺循环 ,可以证明 ,若克氏表 述不成立 ,则开氏表述也不成立 ;反之 ,亦能设想系统 完成一个逆卡诺循环 ,如果开氏表述不成立 ,则克氏表 述也不成立.
·16 ·
性. 20 世纪上半叶科学家相继发现的蜂巢状花纹 “( 伯 纳德花纹”) 、昂萨格倒易关系 、化学振荡反应等都说明 了这一点.
2. 普里高津的耗散结构理论 从 1947 年到 1969 年 ,普里高津 ( Prigogine Itya , 俄籍 比 利 时 , 1917 —2003) 和 他 的 同 事 格 兰 斯 道 夫 ( Glansdorff Paul) 一起 ,考察了大量不同系统在远离平 衡态 (像生命系统) 时的不可逆过程 ,概括出了它们的 演化行为的共同点 ,提出了“耗散结构”的概念 ,建立了 一种称为“广义热力学”的理论. 从本质上讲 ,他们使用 的是一种“局部平衡”的近似方法 ,即把一个远离平衡 态的系统 ,划分为许多子系统 ,在局部上表现为平衡 态 ,整个系统由这许许多多的局部连缀而成. 这个方法 与广义相对论理论把弯曲时空想象为许多局部平直时 空连缀在一起的方法是类似的. 他们利用这种方法来 研究平衡态热力学不能处理的情形. 普里高津区分了两种类型的结构 ,即“平衡结构” 和“耗散结构”. 平衡结构是一种不与外界进行任何能 量和物质交换就可以维持的“死”的有序结构 ;而耗散 结构则只有通过与外界不断交换能量和物质才能维持 其有序状态 ,这是一种“活”的结构. 普里高津 —格兰斯 道夫的判据指出 ,对于一个与外界有能量和物质交换 的开放系统 ,在到达远离平衡态的非线性区时 ,一旦系 统的某个参量变化到一定的阈值 ,稳恒态就变得不稳 定了 ,出现一个“转折点”,系统就可能发生突变 ,即非 平衡相变 ,演化到某种其它状态. 一个重要的新的可能 性是 ,在第一个转折点之后 ,系统在空间 、时间和功能 上可能会呈现高度的组织性 ,即到达一个高度有序的 新状态. 例如在某些远离平衡的化学反应中 ,可以出现 规则的颜色变化或者漂亮的彩色涡旋. 应该指出的是 , 当系统远离平衡时 ,整体熵以极快的速率增长 ,这是与 热力学第二定律一致的. 但是在小的尺度范围内 ,却可 能出现极其有序的结构. 这只有在系统是开放的 ,通过 与外界的能量和物质交换而保持在偏离平衡的状态时 才可能出现的. 因为这才使得系统所产生的熵可以输 送到外界 ,使系统处于低熵的有序状态. 耗散结构理论讨论了系统从平衡态 、近平衡态到 远离平衡态的发展过程中 ,结构的有序和无序 、平衡和 不平衡 、稳定和不稳定的矛盾转化规律 ,普里高津为此 获得了 1977 年的诺贝尔化学奖. 四 、熵增加原理的本质 在牛顿力学 、相对论和量子力学中 ,时间 t 只是描 述运动的一个参量 ,不具有演化方向的意义 ,即都否定 了时间的方向性. 为什么熵定律具有如此广延的普适 性 ? 一些科学家认为这是由于熵定律跟时间的不可逆
二 “、热寂说”及反驳论据 汤姆逊和克劳修斯把熵定律外推到整个宇宙 ,得出 整个宇宙的温度必将达到均衡 ,形成不再有热量传递的 所谓“热寂”状态 ,这就是“热寂说”.“宇宙越接近这个极 限状态 ,宇宙就越消失继续变化的动力. 最后 ,当宇宙达 到这个状态时 ,就不可能发生任何大的变动. 这时宇宙 将处于某种惰性的死的状态中. ”克劳修斯断言. 玻尔兹曼提出 ,熵定律只具有统计性质的规律. 熵 为极大的状态只是一种最慨然状态 , 系统中不可避免 地会发生或大或小的涨落. 虽然宇宙整个来说处在热 寂状态 ,由于宇宙之大 , 宇宙中一个小部分 (比如太阳 系) 可以处在远离平衡的涨落状态之中 ,而且某一部分 的涨落消失了 ,其他部分也会发生类似的涨落. 麦克斯韦隐约地意识到 , 自然界存在着与熵增加 相对抗的能量控制机制 , 但他当时无法清晰地说明这 种机制. 他只能假定存在一种“类人妖”,能够按照某种 秩序和规则把做随机热运动的微粒分配到一定的相格 里 ,这 就 是 1871 年 出 现 的 有 名 的“麦 克 斯 韦 妖 ” (Maxwellπs demon) 的概念. 熵定律只发生在某个有限的孤立系统中 ,因此热 动平衡总是有限的 ,有条件的 ,相对的. 克劳修斯否定 了热动平衡的条件性 ,从而做出了不恰当的推论. 因 此 ,宇宙中的热动状态 ,只能在局部上趋向平衡 ,而又 在总体上破坏平衡 ,使整个宇宙根本不可能最终达到 热平衡状态. 远离平衡态的非平衡态开放系统 ,局部范 围内熵可以减少 ,如生命系统 、社会系统等. 有代表性 的是普里高津的耗散结构理论 (见后述) “, 生物以负熵 为食”薛定谔 ( E. Schro¨dinger ,奥地利 ,1887 —1961) 甚 至认为太阳本质上既不是为地球提供能量 ,也不是提 供物质 ,而是供给地球“负熵”的系统. 最新的事实证明 ,宇宙不会走向“热寂”,但熵定律 的普适性并未动摇. 三 、熵增加原理的发展 1. 自然有序性的存在 将盛有氢气和硫化氢气体混合物的容器 ,两端产 生并保持一个很小的温度差 ,就会发现两种气体将逐 渐分离 ,较轻的 H2 多流向较热的一边 ,较重的 H2 S 则 多聚集于较冷的一边 ,形成了各自的浓度梯度. 这个现 象表明 ,在不可逆的非平衡态过程中 ,可以产生出有序
S = kln ω+ S0 .
·15 ·
这就是熵增加原理的统计解释 , 玻尔兹曼指出自然界 的自发过程是系统从几率较小的有序状态向几率较大 的无序状态的过渡 , 平衡态即是具有最大几率 ( 即 S 取极大值) 的最无序的状态. 任何孤立系统中都有一种 不容改变的倾向 ,使系统的有序度不断降低而无序度 不断增加 ,这就是物理过程不可逆性的实质.
这个字 ,在“商”旁加火字表示这个热学量.
一 、热力学第二定律
1. 热力学第二定律的表述
19 世纪中叶 ,克劳修斯 ( R. E. Clausius ,德 ,1822 —
1888) 和开尔文 ( Kelvin Lord 即 W. Thomson ,英 1824 —
1907) 分别在证明卡诺定理时 ,指出还需要一个新的原
参考文献 1 汪志诚. 热力学·统计物理. 北京 :高等教育出版社.
1998 2 李如生. 非平衡态热力学与耗散结构. 北京 :清华大
学出版社. 2001 3 霍金. 吴忠超译. 时间简史. 长沙 :湖南科学技术出
版社. 2002 4 魏风文 ,申先甲. 20 世纪物理学史. 南昌 :江西教育
现行高中பைடு நூலகம்理教材增加了热力学第一定律和热力
学第二定律 ,这是热学中最基本的两条定律 ,前者是能
量的定律 ,后者则是熵的法则. 相对于“能量”“, 熵”的
概念比较抽象. 但随着科学的发展 “, 熵”的意义愈来愈
重要. 本文从简述热力学第二定律的建立过程着手 ,从
各个侧面讨论“熵”的物理本质 、科学内涵 ,以加深对它
第
33 卷 第 9 2004 年 9 月
期
中学物理教学参考
Physics Teaching in Middle Schools
Vol. 33 Sep .
No 2004
.
9
教材教法
熵 增 加 原 理
杨三春 (四川省青川中学 628100)
3. 熵增加原理的统计解释 深为进化论思 想 所 吸 引 的 玻 尔 兹 曼 (Boltzmann L ,奥地利 ,1844 —1906) 决心要找到熵的力学解释 ,他 使用的方法也与生物进化论的方法相同. 生物进化中 的自然选择是对一个大的生物群体而言的 ,是一个统 计概念. 玻耳兹曼也是从分子群体的角度去探讨可逆 与不可逆过程的差别. 1877 年 ,他把熵 S 和系统的热 力学状态的几率ω联系起来 , 得出 S ∝ln ω. 1900 年 , 普朗克引入玻尔兹曼常量 k 后 ,上式写为
自然界中一切与热现象有关的实际过程都有其自 发进行的方向 ,是不可逆的. 自然界的不可逆过程是相 互关联的 ,我们可以通过某种方法把两个不可逆过程 联系起来 ,由一个过程的不可逆性推断出另一个过程 的不可逆性. 除了摩擦生热和热传导过程以外 ,如趋向 平衡的过程 ,气体的自由膨胀过程 ,扩散过程 ,各种爆 炸过程等等都是不可逆过程. 热力学第二定律由于表 明了与热运动形式联系着的能量转化的方向性和限 度 ,从而成为独立于热力学第一定律之外的另一重要 定律 ,它使自然过程中能量转化的表征更加全面了 ,这 在物理学理论的发展中无疑是一个重要的进步.
或
d S ≥d Q/ T (无穷小过程) .
式中等号适用于可逆过程.
开尔文 1951 年的表述为 ,不可能从单一热源吸热
使之完全变成有用的功而不引起其他变化 ,开氏表述
也可以称为 ,第二类永动机是不可能造成的. 所谓第二
类永动机是指能从单一热源吸热 ,使之完全变成有用
的功而不产生其他影响的机器 ,该机不违反热力学第
理 ,从而发现了热力学第二定律.
克劳修斯 1850 年的表述为 ,不可能把热量从低温
物体传到高温物体而不引起其他变化. 1865 年 ,克劳
修斯得出了热力学第二定律的普遍形式 :在孤立系统
中 ,实际发生的过程总是使整个系统的熵值增加 ,所以
热力学第二定律又称“熵增加原理”. 其数学表示为
B
Θ SB - S A = d Q/ T , A
度一样. 无限大的熵垒保证了时间方向的单一性 ,保证 了生命与自然的一致性 ,使认识成为可能. 生命系统是 耗散的自组织系统 ,借助于内禀生命节律机制产生时 间的方向性的感觉. 耗散自组织系统具有历史和分叉 , 通过某种滞后返回时表现出某种对历史的“记忆”. 从 认识论角度来看 ,这正是主体能够认识客体 ,主观时间 能够反映客观时间的物质基础.“耗散结构理论最使人 感兴趣的方面之一就是 :我们现在能在物理学和化学 的基础上发现这个时间方向性的根源. 这个发现反过 来又以自洽的方式证明我们认为自己所具有的对时间 的感觉是合理的. ”
性紧密联系. 天体物理学家爱丁顿 ( Eddington A S ,英 1882 —
1944) 称熵增加原则即热力学第二定律是自然界所有 定律中至高无上的.“熵是时光之箭”,他说 “: 时间的指 针是由星系的退离自行带动的. ”
霍金指出 “: 时间箭头把过去和将来区别开来 ,使 时间有了方向. 至少有三种不同的时间箭头 :第一 ,是 热力学时间箭头 ,在这个时间方向上无序度或熵增加 ; 然后是心理学时间箭头 ,这就是我们感觉时间流逝的 方向 ,在这个方向上我们可以记忆过去而不是未来 ;最 后 ,是宇宙学时间箭头 ,在这个方向上宇宙在膨胀 ,而 不是收缩. ”
的理解 .
“熵”是德国物理学家克劳修斯在 1865 年创造的
一个物理学名词 ,其德语为 entropie ,简单地说 ,熵表示
了热量与温度的比值 ,具有商的意义. 1923 年 5 月 25
日 ,普朗克在南京的东南大学作“热力学第二定律及熵
之观念”的学术报告时 ,为其作现场翻译的我国著名物
理学家胡刚复根据 entropie 的物理意义 ,创造了“熵”
克氏表述和开氏表述直接指出 ,第一 ,摩擦生热和 热传导的逆过程不可能自动发生 ,也就是说摩擦生热 和热传导过程具有方向性 ; 第二 ,这两个过程一经发 生 ,就在自然界留下它的后果 ,无论用怎样曲折复杂的 方法 ,都不可能将它留下的后果完全消除 ,使一切恢复 原状. 只有无摩擦的准静态过程被认为是可逆过程.
一定律 ,它能从大气或海洋这类单一热源吸取热量而
做功. 2. 热力学第二定律的基本含义 热力学第二定律的克氏表述和开氏表述具有等效
性 ,设想系统经历一个卡诺循环 ,可以证明 ,若克氏表 述不成立 ,则开氏表述也不成立 ;反之 ,亦能设想系统 完成一个逆卡诺循环 ,如果开氏表述不成立 ,则克氏表 述也不成立.
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性. 20 世纪上半叶科学家相继发现的蜂巢状花纹 “( 伯 纳德花纹”) 、昂萨格倒易关系 、化学振荡反应等都说明 了这一点.
2. 普里高津的耗散结构理论 从 1947 年到 1969 年 ,普里高津 ( Prigogine Itya , 俄籍 比 利 时 , 1917 —2003) 和 他 的 同 事 格 兰 斯 道 夫 ( Glansdorff Paul) 一起 ,考察了大量不同系统在远离平 衡态 (像生命系统) 时的不可逆过程 ,概括出了它们的 演化行为的共同点 ,提出了“耗散结构”的概念 ,建立了 一种称为“广义热力学”的理论. 从本质上讲 ,他们使用 的是一种“局部平衡”的近似方法 ,即把一个远离平衡 态的系统 ,划分为许多子系统 ,在局部上表现为平衡 态 ,整个系统由这许许多多的局部连缀而成. 这个方法 与广义相对论理论把弯曲时空想象为许多局部平直时 空连缀在一起的方法是类似的. 他们利用这种方法来 研究平衡态热力学不能处理的情形. 普里高津区分了两种类型的结构 ,即“平衡结构” 和“耗散结构”. 平衡结构是一种不与外界进行任何能 量和物质交换就可以维持的“死”的有序结构 ;而耗散 结构则只有通过与外界不断交换能量和物质才能维持 其有序状态 ,这是一种“活”的结构. 普里高津 —格兰斯 道夫的判据指出 ,对于一个与外界有能量和物质交换 的开放系统 ,在到达远离平衡态的非线性区时 ,一旦系 统的某个参量变化到一定的阈值 ,稳恒态就变得不稳 定了 ,出现一个“转折点”,系统就可能发生突变 ,即非 平衡相变 ,演化到某种其它状态. 一个重要的新的可能 性是 ,在第一个转折点之后 ,系统在空间 、时间和功能 上可能会呈现高度的组织性 ,即到达一个高度有序的 新状态. 例如在某些远离平衡的化学反应中 ,可以出现 规则的颜色变化或者漂亮的彩色涡旋. 应该指出的是 , 当系统远离平衡时 ,整体熵以极快的速率增长 ,这是与 热力学第二定律一致的. 但是在小的尺度范围内 ,却可 能出现极其有序的结构. 这只有在系统是开放的 ,通过 与外界的能量和物质交换而保持在偏离平衡的状态时 才可能出现的. 因为这才使得系统所产生的熵可以输 送到外界 ,使系统处于低熵的有序状态. 耗散结构理论讨论了系统从平衡态 、近平衡态到 远离平衡态的发展过程中 ,结构的有序和无序 、平衡和 不平衡 、稳定和不稳定的矛盾转化规律 ,普里高津为此 获得了 1977 年的诺贝尔化学奖. 四 、熵增加原理的本质 在牛顿力学 、相对论和量子力学中 ,时间 t 只是描 述运动的一个参量 ,不具有演化方向的意义 ,即都否定 了时间的方向性. 为什么熵定律具有如此广延的普适 性 ? 一些科学家认为这是由于熵定律跟时间的不可逆
二 “、热寂说”及反驳论据 汤姆逊和克劳修斯把熵定律外推到整个宇宙 ,得出 整个宇宙的温度必将达到均衡 ,形成不再有热量传递的 所谓“热寂”状态 ,这就是“热寂说”.“宇宙越接近这个极 限状态 ,宇宙就越消失继续变化的动力. 最后 ,当宇宙达 到这个状态时 ,就不可能发生任何大的变动. 这时宇宙 将处于某种惰性的死的状态中. ”克劳修斯断言. 玻尔兹曼提出 ,熵定律只具有统计性质的规律. 熵 为极大的状态只是一种最慨然状态 , 系统中不可避免 地会发生或大或小的涨落. 虽然宇宙整个来说处在热 寂状态 ,由于宇宙之大 , 宇宙中一个小部分 (比如太阳 系) 可以处在远离平衡的涨落状态之中 ,而且某一部分 的涨落消失了 ,其他部分也会发生类似的涨落. 麦克斯韦隐约地意识到 , 自然界存在着与熵增加 相对抗的能量控制机制 , 但他当时无法清晰地说明这 种机制. 他只能假定存在一种“类人妖”,能够按照某种 秩序和规则把做随机热运动的微粒分配到一定的相格 里 ,这 就 是 1871 年 出 现 的 有 名 的“麦 克 斯 韦 妖 ” (Maxwellπs demon) 的概念. 熵定律只发生在某个有限的孤立系统中 ,因此热 动平衡总是有限的 ,有条件的 ,相对的. 克劳修斯否定 了热动平衡的条件性 ,从而做出了不恰当的推论. 因 此 ,宇宙中的热动状态 ,只能在局部上趋向平衡 ,而又 在总体上破坏平衡 ,使整个宇宙根本不可能最终达到 热平衡状态. 远离平衡态的非平衡态开放系统 ,局部范 围内熵可以减少 ,如生命系统 、社会系统等. 有代表性 的是普里高津的耗散结构理论 (见后述) “, 生物以负熵 为食”薛定谔 ( E. Schro¨dinger ,奥地利 ,1887 —1961) 甚 至认为太阳本质上既不是为地球提供能量 ,也不是提 供物质 ,而是供给地球“负熵”的系统. 最新的事实证明 ,宇宙不会走向“热寂”,但熵定律 的普适性并未动摇. 三 、熵增加原理的发展 1. 自然有序性的存在 将盛有氢气和硫化氢气体混合物的容器 ,两端产 生并保持一个很小的温度差 ,就会发现两种气体将逐 渐分离 ,较轻的 H2 多流向较热的一边 ,较重的 H2 S 则 多聚集于较冷的一边 ,形成了各自的浓度梯度. 这个现 象表明 ,在不可逆的非平衡态过程中 ,可以产生出有序
S = kln ω+ S0 .
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这就是熵增加原理的统计解释 , 玻尔兹曼指出自然界 的自发过程是系统从几率较小的有序状态向几率较大 的无序状态的过渡 , 平衡态即是具有最大几率 ( 即 S 取极大值) 的最无序的状态. 任何孤立系统中都有一种 不容改变的倾向 ,使系统的有序度不断降低而无序度 不断增加 ,这就是物理过程不可逆性的实质.
这个字 ,在“商”旁加火字表示这个热学量.
一 、热力学第二定律
1. 热力学第二定律的表述
19 世纪中叶 ,克劳修斯 ( R. E. Clausius ,德 ,1822 —
1888) 和开尔文 ( Kelvin Lord 即 W. Thomson ,英 1824 —
1907) 分别在证明卡诺定理时 ,指出还需要一个新的原
参考文献 1 汪志诚. 热力学·统计物理. 北京 :高等教育出版社.
1998 2 李如生. 非平衡态热力学与耗散结构. 北京 :清华大
学出版社. 2001 3 霍金. 吴忠超译. 时间简史. 长沙 :湖南科学技术出
版社. 2002 4 魏风文 ,申先甲. 20 世纪物理学史. 南昌 :江西教育
现行高中பைடு நூலகம்理教材增加了热力学第一定律和热力
学第二定律 ,这是热学中最基本的两条定律 ,前者是能
量的定律 ,后者则是熵的法则. 相对于“能量”“, 熵”的
概念比较抽象. 但随着科学的发展 “, 熵”的意义愈来愈
重要. 本文从简述热力学第二定律的建立过程着手 ,从
各个侧面讨论“熵”的物理本质 、科学内涵 ,以加深对它
第
33 卷 第 9 2004 年 9 月
期
中学物理教学参考
Physics Teaching in Middle Schools
Vol. 33 Sep .
No 2004
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教材教法
熵 增 加 原 理
杨三春 (四川省青川中学 628100)
3. 熵增加原理的统计解释 深为进化论思 想 所 吸 引 的 玻 尔 兹 曼 (Boltzmann L ,奥地利 ,1844 —1906) 决心要找到熵的力学解释 ,他 使用的方法也与生物进化论的方法相同. 生物进化中 的自然选择是对一个大的生物群体而言的 ,是一个统 计概念. 玻耳兹曼也是从分子群体的角度去探讨可逆 与不可逆过程的差别. 1877 年 ,他把熵 S 和系统的热 力学状态的几率ω联系起来 , 得出 S ∝ln ω. 1900 年 , 普朗克引入玻尔兹曼常量 k 后 ,上式写为
自然界中一切与热现象有关的实际过程都有其自 发进行的方向 ,是不可逆的. 自然界的不可逆过程是相 互关联的 ,我们可以通过某种方法把两个不可逆过程 联系起来 ,由一个过程的不可逆性推断出另一个过程 的不可逆性. 除了摩擦生热和热传导过程以外 ,如趋向 平衡的过程 ,气体的自由膨胀过程 ,扩散过程 ,各种爆 炸过程等等都是不可逆过程. 热力学第二定律由于表 明了与热运动形式联系着的能量转化的方向性和限 度 ,从而成为独立于热力学第一定律之外的另一重要 定律 ,它使自然过程中能量转化的表征更加全面了 ,这 在物理学理论的发展中无疑是一个重要的进步.
或
d S ≥d Q/ T (无穷小过程) .
式中等号适用于可逆过程.
开尔文 1951 年的表述为 ,不可能从单一热源吸热
使之完全变成有用的功而不引起其他变化 ,开氏表述
也可以称为 ,第二类永动机是不可能造成的. 所谓第二
类永动机是指能从单一热源吸热 ,使之完全变成有用
的功而不产生其他影响的机器 ,该机不违反热力学第
理 ,从而发现了热力学第二定律.
克劳修斯 1850 年的表述为 ,不可能把热量从低温
物体传到高温物体而不引起其他变化. 1865 年 ,克劳
修斯得出了热力学第二定律的普遍形式 :在孤立系统
中 ,实际发生的过程总是使整个系统的熵值增加 ,所以
热力学第二定律又称“熵增加原理”. 其数学表示为
B
Θ SB - S A = d Q/ T , A
度一样. 无限大的熵垒保证了时间方向的单一性 ,保证 了生命与自然的一致性 ,使认识成为可能. 生命系统是 耗散的自组织系统 ,借助于内禀生命节律机制产生时 间的方向性的感觉. 耗散自组织系统具有历史和分叉 , 通过某种滞后返回时表现出某种对历史的“记忆”. 从 认识论角度来看 ,这正是主体能够认识客体 ,主观时间 能够反映客观时间的物质基础.“耗散结构理论最使人 感兴趣的方面之一就是 :我们现在能在物理学和化学 的基础上发现这个时间方向性的根源. 这个发现反过 来又以自洽的方式证明我们认为自己所具有的对时间 的感觉是合理的. ”