牛顿定律被颠覆 认识论·变量逻辑综述,兼对热力学第二定律之颠覆(16)



(续接上帖)

我们现在思考关于系统的“孤立”问题。

可以把前面的图-2做一修订,把热源和气缸看作是孤立系统内部的两个部分,把热源也比作一个高温状态的气缸,而把另一部分看作冷源,图示如下:

http://s5.album.sina.com.cn/pic_3/5562bb43020014ws

在图-6这个孤立系统中,两个气缸活塞外部的长度都是无穷大(宇宙尺度)。当热源放热于冷源的时候,其气缸中的气体温度下降,容积收缩,活塞由左向右被吸进;而当冷源接受来自热源的热量时候,其中的气体温度上升,体积膨大,活塞被向右推出。

这个由热源和冷源共同构成的体系,才能够被真正称作为“孤立系统”。其中,无论是热源还是冷源,都可以被看作是对方的“环境”,因为“孤立”意味着没有环境可言。而基于克劳休斯不等式导出热力学第二定律的时候,所谓的孤立系统,不过是图-6的孤立系统中除去“环境”后的另一个部分(参阅http://www.pinggu.org/bbs/dispbbs.asp?boardID=56&ID=139014&page=2),因此,热力学所谓的体系的熵,只不过是一个孤立系统的某个部分的熵而已。

物理学家们这种把一个和环境之间具有能量传递的“部分”当作“整体”,把系统的另一部分冠以“环境”之名后就丢在一边视而不见的做法,实在是滑稽而令人费解。

对于孤立系统,只有“内”而没有“外”,没有环境可言,不存在“内外关系”。既然没有内外彼此之分,也就没有在两个客体系统之间的热传递事件发生,因此,考虑孤立系统的热问题是没有任何意义的。任何涉及热传递事件的考量,都是建立在非孤立系统的假定之上的,即存在彼此之分的两个部分——A系统和B系统,或者系统与环境。

其次,我们考虑两个系统A、B或者系统说系统A和环境B之间的热力学事件,比如把宇宙看作是冷源和热源两个构成部分,彼此有热能的交流。对于系统A和环境B来说,按照克劳休斯熵概念的定义,分别有

⊿SA=(Qn/Tt)A          ⊿SB=(Qn/Tt)B

传热有一个方向性问题。热力学通常规定系统从外界得到热量的q为正,即热传入为正,而相应的热量传出时q为负。系统温度T是指绝对温度,因此总是正值。由此,对于从系统得到热量而升温的冷源来说,⊿SA=Qn/T>0,即符合所谓的“自发过程是熵增加过程”,但这仅仅是对于冷源这个“部分”而言的,对于放出热量的热源来说,因为Qn为负值,因此,⊿SB=-Qn/T<0,也就是说,热源经历的自发过程是一个熵减过程。这就是说,对于一个包含热源和冷源在一起的“孤立系统”来说,其中的自发过程表现为热源的熵减和冷源的熵增。如果我们改变对热的正负规定,以上结论就反过来,即冷源熵减热源熵增。

而我们所熟知的所谓的热力学第二定律仅仅是描述孤立系统中冷源部分的情况,并不是描述整个孤立系统的。当我们对这个系统整体(孤立系统)说熵变的时候,意味着对两个气缸的熵进行描述,显然,这是一个热量由高温气缸传入低温气缸的自发过程,如果我们认为冷源气体得到了热量而膨胀,是一个熵增加的过程,那么,毫无疑问的是,缸1中的气体因为放热于冷源,温度是下降的,即熵是减小的。

也就是说,如果定义“孤立系统的熵变为内部两部分的熵变之和”,根据上面的叙述就有,孤立系统的熵变⊿S=⊿SA+⊿SB=(Qn/Tt)A-(Qn/Tt)B=0,即

“孤立系统的热温商(熵)永远保持不变”或者“孤立系统的熵变永远为零”。

这个结论惟一依靠热温商概念的人为设立和一个真正的孤立系统概念的设立,不需要借助于任何有关热机的概念。也就等于是说,不存在一个可以判断孤立系统自发运动趋势的判据。换句话说,基于热机循环和热功效率的热力学第二定律是不能成立的!

可能有人会指出,以上推导是错用了熵判据,因为⊿S=Qn/T中的Q仅仅是指可逆过程的热。但是这种批判是无力的。因为我们无法确定宇宙从奇点的热平衡状态到所谓的热寂平衡态之间究竟有没有轮回,也就是说,我们永远无法验证宇宙会不会塌陷回到奇点,而在这个虚构的循环当中,我们总是可以用热力学惯用的“方法”假定一个可逆过程出来。

 

热温商的“熵”概念和“孤立系统”概念是不可并列的。孤立系统没有“外部”存在,没有热量传递的出发点和接受点之分。因此,不存在孤立系统的热传递问题,因此,对孤立系统没有“热温商(熵)”的概念可以成立。因此,根本不存在一个用来判断孤立系统自发运动趋势的热温商(即熵)判据。

也就是说,对于孤立系统内部的自发事件,自发于A、B两个子系统之间的热力学事件,如果一个子系统表现为熵增、则另一个子系统就必然表现为熵减,而总系统没有熵概念可以成立,这就彻底否认了孤立系统自发过程一定是熵增的错误论调。不能够把孤立系统中一个部分的熵增看作是整个系统的熵增。

在宇宙这个孤立系统中,我们人为地去加热或冷却一个物体,只是宇宙内部的一个自发事件,没有宇宙之外的上帝强迫我们人类这样做。这种考虑和唯物主义自然观是完全一致的,即人首先是作为自然的一个部分而存在着,即在宇宙角度,只有自然没有人为,“人”为事件就是自然事件。就像我们发现外星球上有生命存在的时候,我们会认为它是自然生成的而不会说是人为造就的一样。因此我们平常所说的人对环境的所谓破坏问题,都是宇宙内部的自然现象,是自然运动的必然。同样,人对自身的这种所谓破坏环境的纠正也是自然界内部的一种自我稳定能力的表现。

人是自然的一部分,这一观点必然地使得一切都是天定的宿命论产生,也必然导致存在就是合理的存在主义产生并使之具有逻辑合理性。

 牛顿定律被颠覆 认识论·变量逻辑综述,兼对热力学第二定律之颠覆(16)

由于第二定律是由人为引入的一个热温商概念突兀而来的,所以,热力学第二定律(熵判据)的成立与否都不涉及到本质上为能量守恒定律的热力学第一定律。因此,对热力学第二定律的否定并不构成对第一定律的任何损害。

我们知道,热不仅仅是一个过程,而且是两个物系之间的能量传递过程,必然涉及到两个物系的状态变化问题,物理学也正是基于此点才强调“不能说某物系具有多少热”。

所以,必不可能建立起一个与热有关的变量来表达一个孤立物系的内在性质。也就是说,某一孤立物系,尤其是对于平衡态物系,从状态1到2,没有所谓的“热”的问题存在。也就是说,熵的概念由于和热有关,必然不可能是物系的一种性质变量。

关于这一点在哲学意义上可以总结为:不能够用两种事物的关系(如热)去定义其中之一的内在性质。

经济学上,类似这种错误就是“价值”概念。如果“价值”被定义为人和事物的一种关系(事物对人的有用性,或者人对事物有用性的一种判断),则必不可以被视为事物的一种内在性质。因此,“价值是物对人的有用性”和“价值是商品的内在性质”的说法是自相矛盾的。马克思既认定价值是有用性,又说价值是商品的属性,构成了自相矛盾。

(请续看下帖)

  

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