[思考]关于翼神传说中“调律”的科学假说

关于热力学第二定律的表述有多种不同的形式。1850年克劳修斯从热量传递的方向性角度提出的热力学第二定律的表述：热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体。1851年开尔文从热功转换的角度提出了热力学第二定律的另一种表述：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，从而获得机械功。而奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。

以上是比较“通俗”一些的表述，虽然不如“熵增”（其实更准确的表述应该是：在一个微观粒子不对称热运动效应可以忽略不计的孤立系统中，熵趋于增大。）的表述方式那么“专业”，但也算是比较好懂。

而关于“熵”的表述就比较复杂了，按照教科书（我所读过的）上的解释是：“我们暂时笼统地把这个代表隔离体系物质能量分散程度的状态函数叫做熵。”又说是什么：“熵可以看作表达热力学第二定律的特性函数。”不过我认为的一种表述比较准确又稍微好理解的解释是：“熵是代表组成体系的微观粒子运动混乱程度的标度。”

那么什么是“组成体系的微观粒子运动混乱程度”呢？让我们用宏观世界中的物体来建立一个简单的系统模型：我们考虑的对象是一个由一段封闭公路上行驶的全部汽车所构成的系统，至于公路的路面、长短、宽度等其他因素我们都不予考虑，我们只考虑车，车就是组成这个系统的微观粒子。我们再假设路上只有两种车——轿车和卡车。如果现在公路上所以的轿车和卡车都按照其各自所属车型的车道行驶，并且行使的方向都是相同的，那么我们可以说这个系统是相当“有序”的，也就是说该系统的熵值很低；假如现在有一些轿车驶入了卡车道或者改变了行驶方向，那么这个系统就开始出现“混乱”了，也就是说该系统的熵值增大了；如果轿车跟卡车各自有一些驶如对方车道又各有一些改变了自己的行驶方向，那么这个系统就已经“相当混乱”了，其熵值也变得更大了。要是用热力学第二定律来表述得话，那就是：“在没有外部因素干涉的情况下，这段公路上的所有汽车总会自发地跑乱方向，而要让这些跑乱方向的汽车自发地跑回原来“有序”的状态则是不可能的。”

而“熵减”是一种什么情况呢？让我们来想像一下，假如一杯水中的运动速度相近的水分子自发地都集中在各自的区域内，比如速度慢的都集中在上层，速度快的都集中在下层，那么你将看到一个也许自宇宙诞生以来还从未发生过的现象——水的上半部分结成了冰块，而下半部分却在沸腾！！

PS:如果我有幸看到，那么以后即使每天死一亿次也不枉此生了！！！

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最初由 oldgoat 发布
楼上的辛苦了，你说的都很正确。除了第二段，其实只要是孤立系统，熵都是一直增加的。

这个理论了解！

居然上升到量子物理的高度了。。
MY的学者不少哟！

我学了古生物学只记得恐龙的命名原来有“恐XX”，“XX龙”的区别。。:D

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最初由 oldgoat 发布
楼上的辛苦了，你说的都很正确。除了第二段，其实只要是孤立系统，熵都是一直增加的。

关于这个问题，我想补充说明一下。

让我们再借用一下上面所说的“汽车系统”，在这个系统模型中，我们并没有考虑公路的路面、长短、宽度还有很重要的一点——汽车的数量。如果我们假设这段公路只有20米长、10米宽，而路上只有4辆汽车——2辆轿车、2辆卡车。这4辆车跑乱车道、方向的现象是固然会发生的，但由于车的运动是杂乱无序的，那么这些车偶然跑回原来的车道、原来的速度的几率就比有成百上千辆车的条件下要大得多。

同样的，假如一杯水的量非常少，少到只有4个水分子，那么在这个系统内发生“熵减”的几率就非常的大了。这就是一个“微观粒子不对称热运动效应不可以忽略不计的系统”

实际上，热力学第二定律是一个经验定律，是一个统计学规律，只有数学的证明而缺乏严格的科学试验证明，只是到现在为止还没有发先宏观世界有任何违反增熵原理的例子存在。

PS：其实也不一定，“无偏二极管”也许就是一个宏观世界中违反增熵原理的例子，当然还需要更进一步地验证。

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最初由 duketassadar 发布


关于这个问题，我想补充说明一下。

让我们再借用一下上面所说的“汽车系统”，在这个系统模型中，我们并没有考虑公路的路面、长短、宽度还有很重要的一点——汽车的数量。如果我们假设这段公路只有20米长、10米宽，而路上只有4辆汽车——2辆轿车、2辆卡车。这4辆车跑乱车道、方向的现象是固然会发生的，但由于车的运动是杂乱无序的，那么这些车偶然跑回原来的车道、原来的速度的几率就比有成百上千辆车的条件下要大得多。

同样的，假如一杯水的量非常少，少到只有4个水分子，那么在这个系统内发生“熵减”的几率就非常的大了。这就是一个“微观粒子不对称热运动效应不可以忽略不计的系统”

实际上，热力学第二定律是一个经验定律，是一个统计学规律，只有数学的证明而缺乏严格的科学试验证明，只是到现在为止还没有发先宏观世界有任何违反增熵原理的例子存在。

PS：其实也不一定，“无偏二极管”也许就是一个宏观世界中违反增熵原理的例子，当然还需要更进一步地验证。

我真的很佩服你，这不是狗腿,而是我看的那本书正是用汽车系统来解释熵的，但是可能书是翻译过来的，我觉得他讲得没有你通俗，通过你这么一说 ,我至少有了一种清晰的认识.但是有一点，你说有序被打乱之后再无法恢复到无序……这点似乎太绝对了吧


还有你帮着把混沌也解释下，把它和熵联系起来说一下可以不？

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最初由 duketassadar 发布


关于这个问题，我想补充说明一下。

让我们再借用一下上面所说的“汽车系统”，在这个系统模型中，我们并没有考虑公路的路面、长短、宽度还有很重要的一点——汽车的数量。如果我们假设这段公路只有20米长、10米宽，而路上只有4辆汽车——2辆轿车、2辆卡车。这4辆车跑乱车道、方向的现象是固然会发生的，但由于车的运动是杂乱无序的，那么这些车偶然跑回原来的车道、原来的速度的几率就比有成百上千辆车的条件下要大得多。

同样的，假如一杯水的量非常少，少到只有4个水分子，那么在这个系统内发生“熵减”的几率就非常的大了。这就是一个“微观粒子不对称热运动效应不可以忽略不计的系统”

实际上，热力学第二定律是一个经验定律，是一个统计学规律，只有数学的证明而缺乏严格的科学试验证明，只是到现在为止还没有发先宏观世界有任何违反增熵原理的例子存在。

PS：其实也不一定，“无偏二极管”也许就是一个宏观世界中违反增熵原理的例子，当然还需要更进一步地验证。

在几个分子的情况下熵压根就没有定义，所以你说的情况并无意义。其实你倒是可以举出彭加勒回归，不过一者那个只能在牛顿体系中得到了证明，二者实际宇宙很可能不是各态遍历的。

物理定律不是数学定律，不存在什么“严格的证明”，任何物理定律严格而言都只能被推翻。从这个意义上而言，任何物理定律都是“经验定律”。

“无偏二极管”根本就是一热电偶。

glass_rabbit：其实RahXephon这种神棍片压根就没什么科学依据。

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最初由 香蕉鱼 发布


这点我不认同，日本动画其实最喜欢科幻题材，只是在科幻的基础上它基本已经做到完美YY，只是把科学假说用做自己创造奇迹的原料:mad:

也许是我对神棍片的偏见吧，我不认为高达和EVA会是一样的。

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最初由 mcv 发布

也许是我对神棍片的偏见吧，我不认为高达和EVA会是一样的。

我觉得日本科幻动画走的是“上帝与新物理学”的路子，即科学与宗教的联合，EVA不就是最好的证明，日本人崇拜科学的伟力但是更加深信“心”的力量。这点西方由以前的硬科幻似乎也在想软科幻转变

mcv

你所说的我基本上都认同，我之所以举这种只有及少数粒子的系统的特例，只是因为这么说比较……怎么说呢，应该叫浅显易懂吧，可以方便对这方面知识不了解的人快速理解并易于接受。其实，我更主要的目的是要让大家明白，“熵减”并不是绝对不可能发生的。就如我前面所说，热力学第二定律从根本上看，实际上是通过数学建模得出的，是概率统计的产物，而且计算的结果也并没有证明发生“熵减”的几率是零。奈何在“宇宙”这个微粒数趋于无限大的系统内，发生“熵减”的几率也就无限趋近于零了。

但对于“无偏二极管”，你一口就咬定它是个热电偶，我觉得你有些过于武断了。根据徐业林提供的资料（也不是很详细）可知，无偏二极管发电并未要求两极存在温差（当然，也不能就因此肯定没有西伯克效应发生），而且负温效应实验的结果应该是真实可信的。现实中，我们总是用已知的理论来分析现象，而这些理论又都是在我们对世界现有的认知程度上建立的。没有任何资料表明，人类已经把所有能量来源的形式研究透彻，如果要从能量守恒的观点看，表面上，“无偏二极管”违背了守恒原则。但是有可能这个能源来自于金属板本身，或者是空间电磁场，或者是别的什么我们不知道得能量源。实际上，每一个重大发明，刚开始都会受到很多甚至所有人的质疑与嘲笑。水能变油吗?能！生物界植物中很多油就是水变的！只是人类没有掌握方法而已。永动机存在吗？我们现在的科技无法造出，但是谁能肯定以后无法呢？增熵定律不也是建立在人们的观察经验上的吗？理论来源于实践，应用于实践，最终要接受实践的检验，能量守恒变成了质能守恒就是例子，热一都变了，经验定理热二就是没有时空局限的真理？很多人都无形中偏重了定理指导实践的功能，而忽略了它必须接受实践检验的命运。

好了，不能再说了。再说下去这帖就要跑成讨论理论物理及科学哲学的专帖了。（虽然这帖早已经跑了）