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twxz木蟲(chóng) (正式寫手)
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[交流]
【交流】熱寂說(shuō) 已有3人參與
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新牛頓宇宙 第三章 微波背景輻射 3.8熱寂說(shuō) 熱寂說(shuō)的最初想法是1852年4月19日，開(kāi)爾文在《愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)議事錄》上發(fā)表的《論自然界中機(jī)械能散逸的普遍趨勢(shì)》一文首先提出。開(kāi)爾文在文章中指出：“在現(xiàn)今，在物質(zhì)世界中進(jìn)行著使機(jī)械能散失的普遍趨勢(shì)……在將要到來(lái)的一個(gè)有限時(shí)期內(nèi)，除非采取或?qū)⒉扇∧承┠壳笆澜缟弦阎牟⒄谧裱囊?guī)律所不能接受的措施，否則地球必將開(kāi)始不適合人類像目前這樣居住下去 ”。1867年，德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯在法蘭克福舉行的第41屆德國(guó)自然科學(xué)家和醫(yī)生代表大會(huì)上，提出了熵的概念并把它推廣到整個(gè)宇宙，形成宇宙熱寂說(shuō)。從此為后來(lái)的科學(xué)界與哲學(xué)界留下了一場(chǎng)曠日持久的爭(zhēng)論。 時(shí)至今日，熱寂說(shuō)在國(guó)內(nèi)外仍然有它的市場(chǎng)。例如，今年在ApJ上，澳大利亞國(guó)立大學(xué)“天文學(xué)和天體物理學(xué)”研究學(xué)院的查斯•伊根博士和查理•萊恩威弗博士合作發(fā)表了一篇他們對(duì) ‘宇宙的熵’進(jìn)行估算的文章。他們估算的結(jié)果是：現(xiàn)在‘宇宙的熵’比之前估算的要多30倍。 在科學(xué)網(wǎng)上也時(shí)常出現(xiàn)有關(guān)‘熵和熱寂說(shuō)’的爭(zhēng)論文章。郝云龍先生對(duì)這個(gè)問(wèn)題收集了大量資料，寫了多篇文章在科學(xué)網(wǎng)上發(fā)表。其中有一篇題目為‘熵_克勞修斯熵_對(duì)“熱寂說(shuō)”的科學(xué)真相的探索’的文章列舉了許多批評(píng)“熱寂說(shuō)”的理論，我認(rèn)為其中一些理論是很有道理的。但提出這些理論的學(xué)者把這些理論和宇宙大爆炸聯(lián)系起來(lái)，我認(rèn)為這是沒(méi)有必要。下面是我根據(jù)郝云龍先生在‘熵_克勞修斯熵_對(duì)“熱寂說(shuō)”的科學(xué)真相的探索’一文中的那些我認(rèn)為有道理的理論（把宇宙大爆炸因素去掉以后），來(lái)討論熱寂說(shuō)存在的問(wèn)題和解決熱寂說(shuō)疑難的理論要點(diǎn)。 熱平衡的存在對(duì)整個(gè)熱力學(xué)是至關(guān)重要的，熱平衡是熱力學(xué)的出發(fā)點(diǎn)。在熱力學(xué)中考慮熱平衡時(shí)，通常是不考慮組成熱力學(xué)體系的分子之間的引力相互作用。熱運(yùn)動(dòng)使氣體分布均勻，而引力使氣體集中。而對(duì)于引力起決定作用的體系，實(shí)際上不存在熱力學(xué)意義上的熱平衡態(tài)，只存在不穩(wěn)定的狀態(tài)。前蘇聯(lián)物理學(xué)家郎道曾指出，由于引力的存在，不穩(wěn)定的引力場(chǎng)永遠(yuǎn)不會(huì)使系統(tǒng)達(dá)到完全平衡。 在引力主導(dǎo)的條件下，均勻分布狀態(tài)并不穩(wěn)定。因?yàn)�，只要在某個(gè)局部區(qū)域內(nèi)，由于起伏，密度稍高一點(diǎn)，則此區(qū)域的引力會(huì)更強(qiáng)，從而吸引更多的物質(zhì)形成高密度區(qū)，破壞平衡。同理，由于起伏，某區(qū)域的密度低了一點(diǎn)，則引力變?nèi)�，就�?huì)有更多的物質(zhì)逃離此區(qū)域形成低密度區(qū)，從而破壞均勻。宇宙中的物質(zhì)就是依靠這種非均勻化的過(guò)程，產(chǎn)生了恒星、星系和星系團(tuán)等各個(gè)層次的成團(tuán)結(jié)構(gòu)。至于這種不穩(wěn)定狀態(tài)的最初源頭，我們可以用波爾茲曼(L. Boltzmann)的“漲落”理論來(lái)解釋。 由于漲落和引力作用，必然導(dǎo)致宇宙中物質(zhì)分布層次成團(tuán)結(jié)構(gòu)的存在，宇宙永遠(yuǎn)不會(huì)進(jìn)入一個(gè)物質(zhì)和溫度都均勻分布的“死寂”狀態(tài)。英國(guó)學(xué)者P．柯文尼等1990年在‘時(shí)間之箭’一書(shū)中也指出：“實(shí)際上，熱寂的說(shuō)法是有問(wèn)題的，因?yàn)樗鲆暳艘?和黑洞)的作用。如果包括引力，宇宙必定越來(lái)越偏離熱寂所想象的物質(zhì)均勻分布�！� 宇宙中物質(zhì)有兩類，一類是輻射，另一類是粒子，輻射的溫度Tr與粒子的溫度Tm可以不一樣。但按照經(jīng)典熱力學(xué)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間達(dá)到熱平衡以后，Tr與Tm必定相同。不過(guò)由于漲落和引力作用，這樣的熱平衡是永遠(yuǎn)達(dá)不到的。熱寂說(shuō)沒(méi)有考慮漲落和引力作用，導(dǎo)致了謬誤的熱寂說(shuō)。而‘微波背景輻射是宇宙大爆炸的遺跡’這個(gè)說(shuō)法則是沒(méi)有考慮輻射和粒子物質(zhì)相互作用的結(jié)果。 根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)，任何粒子物質(zhì)體系，只要它的溫度不是達(dá)到絕對(duì)零度，都要發(fā)出輻射，都要通過(guò)輻射發(fā)生相互作用。只有這樣，粒子物質(zhì)和輻射才能向熱平衡狀態(tài)發(fā)展。而‘微波背景輻射是宇宙大爆炸的遺跡’這個(gè)說(shuō)法完全沒(méi)有考慮物質(zhì)和輻射這個(gè)相互作用，認(rèn)為只要自由電子消失了，輻射和粒子物質(zhì)就完全‘退耦’，不會(huì)再存在相互作用，這也是違反經(jīng)典熱力學(xué)原理的。何況，由于宇宙空間中大量高溫電離氣體的存在，自由電子從未消失，輻射和粒子物質(zhì)的完全‘退耦’更不可能出現(xiàn)。 ‘微波背景輻射是宇宙大爆炸的遺跡’這個(gè)說(shuō)法實(shí)際上是‘熱寂說(shuō)’的一個(gè)變種。根據(jù)俞允強(qiáng)教授在‘熱大爆炸宇宙學(xué)’中給出的，標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型對(duì)暴漲的論述（我認(rèn)為俞允強(qiáng)教授對(duì)暴漲理論并不相信，因此才會(huì)在一開(kāi)始就明確指出（p113）：可惜的是對(duì)暴漲本身的實(shí)際起因，今天尚沒(méi)有肯定的答案），暴漲使宇宙氣體的溫度徒然下降，暴漲后氣體得到了重新加熱，溫度又奇跡般地回到標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型所要求的數(shù)值附近，然后宇宙溫度將繼續(xù)按標(biāo)準(zhǔn)模型的行為下降。所謂‘宇宙溫度將繼續(xù)按標(biāo)準(zhǔn)模型的行為下降’實(shí)際上就是宇宙‘溫度’將趨向宇宙熱寂的終點(diǎn)。 按照李淼先生在‘宇宙撕裂，萬(wàn)物消失’一文中的描述，如果暗能量密度是一個(gè)恒量，宇宙將是開(kāi)放的，宇宙會(huì)一直膨脹下去。最后將導(dǎo)出和‘熱寂說(shuō)’一樣的結(jié)論，‘宇宙撕裂，萬(wàn)物消失’，宇宙物質(zhì)的分布也要趨向宇宙熱寂的終點(diǎn)。所有這些推論都是在不合理的假設(shè)前提下，片面地根據(jù)熱力學(xué)定律推導(dǎo)出來(lái)的錯(cuò)誤結(jié)論。這些也是澳大利亞國(guó)立大學(xué)“天文學(xué)和天體物理學(xué)”研究學(xué)院的查斯•伊根博士和查理•萊恩威弗博士合作估算宇宙的“熵”的根據(jù)和結(jié)論。 參考文獻(xiàn) 50 郝云龍熵_克勞修斯熵_對(duì)“熱寂說(shuō)”的科學(xué)真相的探索 地址： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=317488 51 Egan Chas A., Lineweaver Charles H., 2010 ApJ 710 1825 A Larger Estimate of the Entropy of the Universe （新牛頓宇宙 第三章 微波背景輻射 3.8 熱寂說(shuō)） |
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