熵增是否和引力相矛盾?

時間 2021-05-11 13:06:02

1樓:求個名字

我覺得這個問題和熵增和生命是否相矛盾是乙個問題吧我們都知道熵是形容混亂度的概念那引力的本質是什麼呢?經典力學萬有引力給的解釋是引力是物質的一種狀態...... 這就是經典力學奇怪的地方了任何事物都可以找出原因包括引力。

同生命一樣引力也不過是所謂粒子(其實是由更小粒子組成的結構不過至於有沒有最小粒子就屬於不可知論的範疇了)表現出來的湧現性(emergence)所以也不奇怪了同生命一樣引力也是粒子結構(往大了說也可以是星球結構)為了吃掉負熵維持自身結構的湧現性所以就比如。星球因為引力吸引隕石。 我們來看這個例子隕石可以被看作是小的星球也就是相對星球小的結構也就是負熵本身被星球的引力吸過來這個過程必然會造成這兩個結構的總熵變高比如因為撞擊這兩個物體的總質量減小很多粒子散到宇宙空間裡我們來看看這個過程是何其的與生物演化邏輯相似星球們都為了自己的生存(也就是為了維繫自己的結構或者說自己的負熵)而企圖吃了別的結構(其依靠的能力就是引力) 也就是類似於生命以負熵為食的感覺大魚吃小魚但是吃的過程中吃者和被吃者的總熵減小所以。

綜上所述。 這個問題其實就是熵增和湧現性的關係。我覺得不矛盾

2樓:nzczll

所有的回答,都沒有考慮到乙個前提。熵增熵減,必須要考慮兩個因素:物理體系和相空間。物理體系指的是粒子體系。相空間指的是這個粒子體系所佔據的相空間範圍。

舉乙個很簡單的例子。同樣動能、同樣粒子數的一團氣體,分布在10立方公尺、分布在20立方公尺,哪一種情況下,熵更大?顯然是20立方公尺的情況,熵更大,但溫度卻更低,因為相空間越大,微觀可能的狀態數越大。

所以,乙個體系,粒子平均動能大,不一定就是熵更大。熵還和另乙個引數,相空間的大小有關。

認識清楚這個,這個問題很容易得到答案。

如果單獨考察引力的乙個體系,體系確實是熵減的。因為引力導致粒子匯聚,使這個體系佔據的相空間縮小,這個體系的熵減少。但粒子的平均動能卻是增加的,溫度也是增加的。這個不矛盾。

那些說粒子平均動能增加,所以熵是增加的,根本沒有真正理解什麼叫微觀狀態數、什麼叫熵。

教科書的結論,實際都存在乙個前提條件。很多人不明白這個前提條件,還以為這個結論到處都可以使用,到處照搬。當然就得到錯誤的結論。

有的說恆星匯聚又輻射,那是另外的問題,因為已經不是單純考慮引力。所以,宇宙存在微妙的平衡,有熵增,就存在熵減。總是在平衡最後的結果。

3樓:as藍月兒

引力產生作用,引力的勢能就會不斷減小。

消耗能量引起一點負熵怎麼了?這很正常!別一天到晚熵個沒完,卻一點高中基本概念都沒有。

4樓:

不矛盾,熵增或巨集觀不可逆反映出能量傳導有方向性,如果沒有這個規則,那麼水該往何處流呢?沒有靶心,該往那個方向射擊呢?熱二背後的真正含義就是在這裡,熵增不過是一種規則表象。

所以樓主的問題和磁鐵一樣,相吸相斥可以做功,但不能永動。

5樓:賈明子

反對高票答案,雖然答案中有很多合理的部分,但是關鍵問題搞錯了。

熵增, 或者說熱力學, 確實和引力不相容. 這實際上也是人們反駁所謂宇宙"熱寂"的乙個重要論點.

這句話是不對的。熱力學和引力完全相容

熱力學只對平衡態適用. 因此對於自引力氣體, 由於無法達到穩定平衡態, 熱力學不適用. 沒有熱力學, 也就談不上所謂的熱力學第二定律或是熵增原理.

熱力學不僅僅對平衡態適用!難道沒有聽說過非平衡態熱力學嗎?線性非平衡態和非線性非平衡態?

真正的解釋其實很簡單。從星雲開始到恆星的形成,這個過程的的確確是個熵增過程。熱力學第二定律所預言的,熵自發增加,和恆星的形成是完全一致的。

星雲系統本身是熵減的,但是整個宇宙是熵增的。沒有宇宙的熵增,就不可能形成恆星。

這是因為,星雲的聚集過程不是孤立系統,它會不斷向外輻射熱量。這部分輻射出去的熱量,把星雲系統的熵洩露到外界,從而導致星雲不斷聚集,最終形成恆星。這和位力定理的斷言完全一致。

從位力定理出發,孤立系統如果不向外輻射,將不會自發形成恆星。

負熱容的性質,很多人答主已經提到了,我就不多說。負熱容的後果是,熱力學平衡不復存在,因為它不是乙個穩定系統。但是,這只是說明熱力學系統的演化不存在終點(熵無上限),但是,熵值卻是一直增加的。

6樓:

如果沒有引力,星際分子就會傾向於均勻分布,而引力使得他們聚集成為恆星,並且發生核聚變,如果沒有引力壓縮物質達到乙個極高的溫度和壓強,就不會有核聚變,核聚變過程中質量轉化為熱量,這是熵增加的過程。

如果沒有引力,熵會直接增加

有引力,熵還是會增加,但是有乙個克服引力的過程。

引力似乎延緩了熵的增加。

同樣引力也延緩了宇宙的膨脹,不知道是不是巧合。

7樓:黑祭司

氣體分層的過程中, 引力對氣體做功了,因此不是乙個封閉系統。

考慮整個星球的引力系統,時空被物質彎曲使得平衡條件被破壞,彎曲時空會對引力系統內的所有物質做功並輻射出引力波。因此它仍然不是乙個封閉系統。

如果將引力系統作為乙個孤立系統來考察,就比較難回答了。此時引力系統的邊界是不好界定的,如果邊界被確定了,度規很可能是要膨脹的。

8樓:

當前的高票答案認為:

對於自引力氣體, 由於無法達到穩定平衡態, 熱力學不適用. 沒有熱力學, 也就談不上所謂的熱力學第二定律或是熵增原理.

類似的, 宇宙也是乙個自引力系統. 根據上面的論述, 沒有穩定平衡態, 熱力學不適用. 因此所謂"熱寂說"是站不住腳的.

這個推理是建立在兩個疏忽上的:

(1)位力定理需要轉動慣量對時間的二階導數平均值為0。這個條件對有穩定週期的天體系統是自動成立的,我懷疑正是這個原因導致做出上述推理的物理學家忘記了位力定理有前提條件。但在需要考慮到整體不穩定性的時間尺度上,位力定理是不能用的。

(2)能量均分定理本身就是建立在穩定平衡態下的。既然你認為系統沒有穩定平衡態,那麼前面用它來聯絡平均動能和溫度又是什麼意思呢?

9樓:

感覺世間萬物開始都是聚集在一起的,而萬物之間存在著唯一的力是斥力。為了擺脫聚集在一起的狀態。有些斥力大,有些斥力小,最直觀的表現便是斥力引發的距離變化。

物質由有序變為無序便是斥力的作用。

10樓:陵世輕

說句題外話,題主的問題不管是幼稚也好還是深奧也罷,他也像其他民科一樣是對大眾認可的科學定理提出挑戰,然而這個問題下沒人嘲諷甚至不少一直強調自己能力不足而不敢給出確定的答案,民科們難道不該反省一下?別整天說反抗權威,多學學人家

11樓:管你屁事

不矛盾,你那個封閉腔內的氣體在一開始的就達到熵最大的狀態了,氣體達到熵最大的狀態所需時間很短,只要條件不改變,不會隨著時間而聚集,如果氣體足夠多,那也是壓力過大導致的凝固,跟引力沒任何關係,有些回答明顯在裝逼,別聽他們的。

12樓:

不矛盾,解釋如下:

簡單的說,熵指的是無序的程度。有些人搞錯了乙個概念。分子聚集在一起並不是更加有序的表現,各個分子的運動速度一致才是有序的表現。

因此分子最開始的分散並不構成系統的熵。摩擦生熱是一種常見的熵增加過程,乙個物體運動的速度由於摩擦力而逐漸降低,物體和受摩擦的地面溫度公升高。開始時物體分子都具有物體運動的速度,也各自具有自己做熱運動的速度,後來大家共同的速度消失了,熱運動更加劇烈了,地面的熱運動也躺著增加了,熱運動是無序的運動,所以說系統的熵增加了。

我們考慮這種情形:初始時刻:絕對零度,氣體分子分散,因為是絕對零度,所以氣體沒有初始速度,乙個個停在某處,無序度為零。

然後由於引力作用,氣體分子向中心運動,然後碰撞,最後氣體分子集中在某個區域,但是能量守恆,氣體分子雖然聚集,但是會運動,而且是無序的熱運動,這時候這團氣體的溫度就不止絕對零度了。觀察整個過程,勢能向熱能轉化,正是常見的熵增加情形。

再考慮一般的情形,初始時刻各個氣體分子的是運動的。然後由於引力作用,氣體分子向中心運動,然後碰撞,最後氣體分子集中在某個區域,氣體分子雖然聚集,但是會運動,而且是無序的熱運動,而且由於能量守恆,所以無序的熱運動比開始的更加劇烈。同樣是勢能轉化成了無序的熱運動(內能)。

13樓:王Tizi

題主的題目不一定成立,首先熱力學和溫度密切相關,分子的熱運動肯定是起主要作用,熱運動的表現就是趨向均勻的熵增過程。熱力學四大定律是當代宇宙理論的基礎,在很大程度上解釋了能量與運動。熱力學發展的方向是大尺度與小尺度的極限理論,負溫度系統,絕對零度以外有沒有絕對上限。

混沌理論,還有黑洞熱力學。就題主的問題來看,根本不需要質疑熱力學定律。即便是氣態星球也不是那一小陀氣體自己吸引成的。

氣體與固體本身只是狀態不同的物質,每種物質都有溫度壓力狀態曲線。哥雖然已經成了碼農好多年,可當碼農前多少學了七年熱力學。

14樓:孫大林

當年工程熱力學考試勉強及格T T。。。

記得工熱老師曾特地強調,熱力學第二定律並非無條件成立的,只有在有限時間,有限空間的孤立系統中才適用。

問題是,現實中應該是不存在真正的孤立系統吧?

從宇宙範圍來說,整個宇宙應該也不能簡單假設成是乙個有限孤立系統吧?

15樓:

熱力學第二定律只適用於描述平衡態系統的性質,而如 @andrew shen已經提到過的,這裡的系統並非處於平衡態,因此熱力學第二定律並不適用。

那麼,用於描述遠離平衡態的系統的熱力學統計規律有麼?也有的。

比如「The principle of maximum entropy production」或者叫做「Entropy rate admissibility criterion」 (suggested by Dafermos, 1973,1984)

意思是:考慮乙個非平衡態的統計系統,它有參變數。假設系統在處發生分岔,使得\eta_ " eeimg="1"/>的時候,動力學方程在定性上至少有兩個不同的解。

若超過了一點點,系統即會選擇那個使得熵的產生率最大的分岔。

Prigogine曾指出「MEP」通常只對遠離平衡態的系統(或非線性系統)適用,而在離平衡態較近的穩態下的線性系統,事實上選擇的是熵的產生率最小的那種途徑。

近年來的研究指出MEP只對"reproducible dissipative structure"適用。

除了你提到的一團氣體會形成星球以外,在地球上的平常生活中也可以遇到類似的「違背」熱力學第二定律(因為不是平衡態系統,所以實際上並未違背熱力學第二定律)的現象,乙個本來均勻分布的體系只是受到一點點擾動,就由原本的均勻狀態,逐漸自發的演化為空間上規律的穩定的自組織結構。這樣的自發對稱性破缺,其中最有趣的之一就是圖靈斑圖了。

圖靈斑圖產生的原因就是反應擴散系統中存在兩種反應擴散因子,分別為生成子和抑制子,其中抑制子比生成子擴散的速度快,擾動被迅速放大,且傳遍整個空間。對乙個各處均一的系統,如果符合圖靈失穩條件,在某處給一點微擾,過一段時間,整個體系就會變為空間上有規律的分布狀態。依具體條件不同,可能形成六角形斑圖、正方形斑圖、迷宮斑圖、菱形斑圖或條狀斑圖等。

(下兩圖分別為黑眼斑圖和準晶斑圖)

而對於宇宙學大尺度結構的形成的理論等,希望研究宇宙學的同仁能加以補充。

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