熵与宇宙热寂说

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1865年，克劳修斯在机械运动中功转化为热、热量从高温物体传向低温物体等这些自发过程的不可逆性进行思考的基础上，独立地总结出热力学第二定律的表述方式。 他把能自发发生变化的过程称为正转化， 把不能自发发生的转化叫做负转化。他发现，正转化可以单独出现，而负转化发生时，一定要伴随着一个相应的正转化，或者说负转化的出现要以正转化作为补偿。克劳修斯在论述热力学第二定律时说:“按照我的提法，第二定律所说明的事实是，自然界中出现的一切变换，都是在我所谓的“正”的意义之下自行出现的，即得不到补偿的，但是，它们在反面的或“负’的意义之下出现的惟一方式就是有同时出现的正变换对之进行补偿。
那么这种连环作用的结果必然是: 在宇宙中的正转化越来越多，最后正转化将占绝对优势。克劳修斯由此得出一个似乎颜为严密的推理:“上面已经说过，在宇由中进行的无穷多样的变化遵守一个规则，方向相反的变化并不是以等量出现，而总是在一个确定的方向上有差别，使正的转化超过负的。由此推理，宇宙的状态一定逐渐地越来越向一定的方向变化。照此推下去，宇宙最后的状态会是怎么样呢 ?第一，宇宙的离散度不断增加。英国天文学家爱丁顿认为，随着时间的流逝，宇审中所有的实物都会转化为辐射，整个世界就像一个逐渐扩大的无线电波球， 大约每过 15 亿年这个球的直径就扩大 1倍，它的体积永远接几何级数增加。一句话宇审最后变成巨大的无线电辐射场。
第二，所有机械运动都转化为热运动。由于恒星和星系在燃烧中使越来越多的机械运动转化为热运动，而热运动转化为机械运动的数量则比较少，所以宇宙变化中不可逆的趋势是机械运动越来越少，热运动越来越多，最后，宇由中所有其他运动都没有了，只有热运动。
第三，热量停止传递。虽然潜在的热还在，但热的传播、流动消失了，由热推动的运动也将不复存在，最终全宇宙达到热平衡，犹如一潭死水，没有源头，没有去处，甚至也没有波浪和涟漪。克劳修斯以很简明的结论表述了他对“宇宙末日”的看法:宇宙将坚持不变地趋向终极状态。1929年，英国物理学家琼斯写的《环绕我们的宇宙》一书，把热力学第二定律看做宇宙能量“贬值”的定律。能量被逐级贬值，宇宙的热寂是宇宙生命的终结，是宇宙遗骸的坟墓。这听起来的确有点令人毛骨悚然，不寒而栗。热寂说是错误的，这不仅可以从自然界运动转化无限多样性的哲学思考中得以澄清， 也可以从现代科学的大量观测、实验事实中得到证明。首先，从立论的前提而言，热力学第二定律是对孤立、封闭的物理系统才成立的，而宇宙能不能看做是孤立封闭系统则是未知的。其次，克劳修斯在19 世纪认识到热和机械运动的转化形式，宇宙中还可能有其他未知的转化形式使散发到太空中的热重新集结起来，转化为可以燃烧的新的恒星。再次， 20 世纪末，新的天文观测成果在可测宇宙的边缘拍摄到正在生成中的恒星和猛烈喷发能量的天体，证明恒星和星系有可能“死灰复燃”如果系统是开放的，系统和外界有物质和信息的交换，信息可以看成是负熵，我们可以把热力学第二定律做这样的推广:墙的变化分为两项，人 s 表示系统和外界交换的，它可以是正值，也可以是负值:S 表示系统内部的，这一部分仍然服从热力学第二定律，它是单向增加的，只能取正值。推扩了的熵定律表示系统总熵AS的变化规律
AS=AS+AS
只要A 为负值而且它绝对值大S，那么系统的总 S 还是负值，表明开放系统可以向减小的方向演变。