1900：游走在欧洲的物理学霸 第1082节

　　台下众人眼神火热。

　　这个时代，热力学第二定律的正确性并不像后世那么根深蒂固，无人质疑。

　　哪怕在学术领域，也存在不少质疑。

　　“克劳修斯表述和开尔文表述是等价的，都代表了热力学第二定律的内涵。”

　　“这时，估计有人好奇。”

　　“咦，不是说麦克斯韦妖是和热力学第二定律有关吗？”

　　“怎么两大表述中没有出现麦克斯韦的身影呢？”

　　“别急。”

　　“这里，就要提到热力学领域另一个至关重要的概念：熵。”

　　“在我看来，一位对熵一无所知的人文学者，和一位对莎士比亚一无所知的科学家同样糟糕。”

　　“熵理论对于整个科学来说，或许都是第一法则！”

　　哗！

　　众人震撼！

　　他们想不明白，布鲁斯教授为何对熵有如此之高的评价。

　　“1865年，克劳修斯在研究热力学的时候，发现了一个新的宏观状态函数。”

　　“他用公式表示为dS=dQ/T。”

　　“其中，T表示系统的温度，dS表示系统的熵变化，dQ表示系统熵变过程中的热量变化。”

　　“这个公式表示，如果系统的温度不变，那么加入系统的热量会导致系统的熵发生改变。”

　　“接着，克劳修斯突发奇想，他把熵的概念和热力学第二定律联系起来。”

　　“通过严密的数学推导，他得出第二定律的另一种表述形式：dS≥dQ/T。”

　　“即，从熵的角度看，所有自发的热力学过程，都是不可逆的。”

　　“什么是可逆和不可逆呢？”

　　“如果一个系统从状态A出发，经过一个过程B，最后变成状态C。”

　　“这时，如果存在另一个过程B+，它能使得系统从状态C变回状态A，并且消除其它一切影响。”

　　“那么，我们就能说B是可逆过程。”

　　“否则，B就是不可逆过程。”

　　“按照克劳修斯的公式，大量粒子组成的热力学系统所经历的任何过程都是不可逆的。”

　　“举个刚刚说过的例子。”

　　“把一滴墨水滴入一杯清水中。”

　　“那么，你能在不产生其它任何影响的情况下，把墨水和清水分离吗？”

　　“显然，这是不可能的。”

　　“因为这是一个不可逆的过程。”

　　“有人说：不对，我有办法。”

　　“如果我有足够的能量和时间，能不能把墨水分子一个个找出来。”

　　“可惜，这是不行的，因为这耗费了能量，产生了其它影响。”

　　“类似的例子还有很多，比如破镜重圆等等。”

　　“克劳修斯提出的熵概念，极大地拓展了热力学的内涵。”

　　“它使得物理学家可以从另一个角度来思考热的传递过程。”

　　“紧接着，玻尔兹曼又从微观的角度重新定义了熵的该概念。”

　　“他认为熵是体系混乱程度的度量。”

　　“对于由大量气体分子组成的系统而言，熵就表示了系统内分子的混乱程度。”

　　“玻尔兹曼首次将系统的熵和概率联系在一起，阐述了热力学第二定律的统计性质。”

　　“这就是大名鼎鼎的玻尔兹曼分布。”

　　“而玻尔兹曼分布的基础就是麦克斯韦曾提出的微观粒子速度分布律。”

　　“在克劳修斯和玻尔兹曼的基础上，热力学第二定律有了新的称呼：熵增定律。”

　　“热量的传递和做功，统统转化为系统熵的变化。”

　　哗！

　　此刻众学生听的如痴如醉。

　　虽然他们都学习过热力学。

　　但从来没有像今天这样，一位大佬抽丝剥茧般给他们分析热力学四大定律的来龙去脉。

　　尤其是热力学第二定律，原来这么复杂！

　　此刻，李奇维继续说道：

　　“关于熵增定律的表述有很多种。”

　　“其中一个经典的版本为：一个孤立的热力学系统，它的熵永不减少。”

　　“所谓的孤立系统，是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统。”

　　“可以说，熵增定律在诞生的开始，就受到了所有人的不喜和质疑。”

　　“因为如果它是正确的，那么就意味着我们的宇宙将走向热寂。”

　　“因为熵增定律的一个推论是系统达到平衡态时熵最大。”

　　“如果把宇宙看成一个孤立系统，那么它的结局就是达到混乱程度最大的状态。”

　　哗！

　　众人忽然感受到一种冰冷的寒意。

　　仿佛是有一条真理在暗中安排着所有人的命运。

　　“然而，就在这时，麦克斯韦站了出来！”

第571章 第三只神兽！麦克斯韦妖！打破热寂！逆转时空！何人可斩？

　　所谓的“热寂”，是特指根据热力学第二定律推导出的宇宙终极命运假说。

　　根据熵增定律，宇宙中所有能量都将变成热能，使得物质没有任何宏观运动，达到热平衡状态。

　　热量并不是一种物质，而是机械作用的动态形式。

　　如果任何机械运动都没有了，热量也就不复存在了。

　　所以，热寂宇宙中物质依然存在。

　　只不过它们就好像照片一样，被定格了，永远不会再有变化。

　　这一点和根据大爆炸理论推导出的宇宙结局有很大不同。

　　大爆炸中的大坍缩结局至少还有重来的机会，但是热寂却是永恒的孤独。

　　因此，当时的很多物理学家都无法接受这个命运。

　　麦克斯韦就是其中之一。

　　他作为熵增定律的奠基者之一，竟然反过来质疑这个理论。

　　可见热寂命运带给众人的震撼。

　　此刻，李奇维继续说道：

　　“那么，麦克斯韦要如何颠覆热力学第二定律或者说熵增定律呢？”

　　“他提出了一个思想实验，过程是这样的。”

　　“假设现在有一个容器，左右分为A和B两个部分。”

　　“A和B中间有隔板挡住。”

　　“正常情况下，A中的分子无法跑到B里面去，B中的分子也无法跑到A里面去。”

　　“但是，AB中的分子因为热运动会撞击隔板。”

　　“这时，麦克斯韦假设有一个小妖怪。”

　　“它有一个神奇的能力：看一眼就能知道单个分子的运动速度。”

　　“于是，小妖在隔板上开了一个带开关的小洞。”

　　“当A中速度较快的分子撞击到隔板时，小妖就打开小洞，让该分子进入B中。”

　　“反之，它就继续关闭小洞，让速度较慢的分子留在A中。”

　　“同理，当B中速度较低的分子撞击到隔板时，小妖又打开小洞，让该分子进入A中。”