正统科界学为什么还抱着热二律这错论不放
摘要
150年前,克劳修斯与开尔文等科学家,在热工动力学方面,根据当时的热工机械原理,进行深入研究,结果认为是:热量只能由高温向低温扩散,而不能由低温往高温集中,为此还将这种扩散行为,添加了一个词汇,叫‘熵’,即熵流,单向的,只有熵增加,没有熵减少。这就好比,只看到了一条河水,流进了湖里(熵增),而没有找到,水从湖里流出(熵减)。就下了定义,该路是单向,有去无回。
该定律出台到现在,一直有人在质疑,他与现在看到的实践,很多地方不符。时代在进步,科技在发展,新的技术,新的观点,发现了,以前的人认识的片面。现在人们已经看到了熵减的这样一个暗河,即能量是可以循环利用的,可以由高温向低温扩散,也可以反向由低温向高温集中。
本文列举大量的证明,说明该定律是错的。正统科学界应尽快的改写这一定律,促进相关的科技快速发展。
一、简介热力学第二定律
热力学第二定律,1850年左右由克劳修斯和开尔文表述和1851年提出了。其表述为:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。表明了在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。通俗的讲,即热能只能由高温向低温扩散,而不能自发的由低温向高温集中。违背热力学第二定律的永动机称为第二类永动机[ 。
按热二定律的说法,能量只有温差存在的情况下,才能利用,一旦没有温差,就不能利用能源了,能量会用一点少一点,到了最后,宇宙没有温差,就会成为一个恒温体,即热寂论。
它的这个说法明显,违背我们看到的自然规律,即世界万物都在运动,都在永动,宇宙恒星有几万度的高温,而一些星行,背面,有零下百度的低温等。总有巨大的能源。
该定律出台,后就遇到很多科学家的质疑与反对如:
二、反对质疑
1、麦克斯韦妖
麦克斯韦妖是詹姆斯·麦克斯韦假想存在的一理想模型。麦克斯韦设想了一个容器被分为装有相同温度的同种气体的两部分A、B。麦克斯韦妖看守两部分间“暗门”,可以观察分子运动速度,并使分子运动较快的分子向确定的一部分流动,而较慢的分子向另一部分流动。经过充分长的时间,两部分分子运动的平均速度即温度(参考统计力学中对于温度的微观解释)产生差值并越来越大。经过运算可以得到这一过程是熵减过程,而麦克斯韦妖的存在使这一过程成为自发过程,这是明显有悖于热力学第二定律的。
上图为麦克斯韦妖
对其最为有名的回应之一是由列奥·西拉德于1929年提出。西拉德指出如果麦克斯韦妖真正存在,那么它观察分子速度及获取信息的过程必然产生额外的能量消耗, 产生熵 。
2、洛施密特悖论
洛施密特悖论,又称可反演性悖论,指出如果对符合具有时间反演性的动力学规律的微观粒子进行反演,那么系统将产生熵减的结果,这是明显有悖于熵增加原理的。
针对这一悖论,玻尔兹曼提出:熵增过程确实并非一个单调过程,但对于一个宏观系统,熵增出现要比熵减出现的概率要大得多;即使达到热平衡,熵也会围绕着其最大值出现一定的涨落,且幅度越大的涨落出现概率越小 。现在已有的一些实验结果,与玻尔兹曼的叙述基本相符。
热力学第二定律是建立在对实验结果的观测和总结的基础上的定律。虽然在过去的一百多年间未发现与第二定律相悖的实验现象,但始终无法从理论上严谨地证明第二定律的正确性。自1993年以来,Denis J.Evans等学者在理论上对热力学第二定律产生了质疑,从统计热力学的角度发表了一些关于“熵的涨落“的理论,比如其中比较重要的FT理论。而后G.M.Wang等人于2002在PhysicalReview Letters上发表了题为《小系统短时间内有悖热力学第二定律的实验证明》。从实验观测的角度证明了在一定条件下热,孤立系统的自发熵减反应是有可能发生的。
3、吉布斯悖论
玻尔兹曼关系给出了一个并不外延的熵的表示方法。这导致产生了一个明显有悖于热力学第二定律的结论,吉布斯悖论——其允许一个封闭系统的熵减少。在通常的解释中,都会引用量子力学中粒子的不可区分性去说明系统中粒子本身性质并不影响系统的熵来避免产生这一悖论。然而现在有越来越多论文采用如是观点:熵阐释的改变恰恰可以忽略由于分子本身排列方式改变所带来的影响。而现有的Sackur-Tetrode方程对于理想气体的熵的解释是外延的。
4、美国阿贡国家实验室的研究
上图为说明道理
阿贡国家实验室的物理学家,发现了一个小小的漏洞,可以让科学家绕过热力学第二定律,有可能让我们研制出能产生无限能量的机器。
阿贡国家实验室的研究人员声称,他们发现的漏洞可以绕过这个人们长期信奉的宇宙规则,允许熵以相反方向加速前进。但这种现象只能小规模、局部和短时间内发生。
物理学家研究了与热力学第二定律相关的统计概念——H定理。
H定理指出,在一个封闭系统中熵将总是均匀分布的,因此高熵区域(如温室)中的粒子将总是流向低熵区域(如冷室),直到每个区域的熵均匀分布为止。
通常,科学家通过分析大群分子如何运动来评估H定理的影响,因为分析一个单分子的运动是非常复杂的。
通过将量子信息理论应用于凝聚态物理学,该研究团队提出了一个新的、量子水平的H定理,可以读取单个分子而不是大群分子的运动路径。
阿贡国家实验室的Ivan Sadovskyy博士说:“这使我们能够制定量子H定理,在记录详尽的量子物理过程与构成量子信息论的量子理论通道之间建立联系。”
在这个新的量子H定理模型中,一些分子被认为出现熵暂时减少的现象,从而粉碎了热力学第二定律。
阿贡国家实验室的研究团队通过制定一个数学模型,进一步展示了如何创建一个暂时“负熵增益”的量子系统,换句话说,该系统的熵值出现减少。
该研究团队的另一名成员Valerii Vinokur博士称:“虽然违背第二定律是情况只是发生在局部范围,但影响非常深远。”
Vinokur博士补充说,这个发现最终“使打造一个局部的量子永动机成为可能”。
虽然这些量子永动机仍然是一种纯粹的理论,但阿贡国家实验室研究团队的发现意味着人类朝着打造一台真正永动机的目标前进了一大步。
5、生物细胞内的布朗永动机行为
概念为:生物细胞,存在,布朗定向运动,即麦克斯韦妖的二类永动机行为。论文很多本文摘绿张红卫的论文名为:驱动蛋白马达动力学机制研究
【关键词】:驱动蛋白布朗棘轮流定向运动分子马达耦合反馈控制
驱动蛋白马达是一类以微管为轨道向其正向运动的线性分子马达。它们广泛存在于真核细胞中,并在细胞内的输运过程、细胞形成、有丝分裂及细胞功能等方面扮演着重要角色。对于驱动蛋白马达运动定向性、行进性和较高能量转化效率的研究,不仅有助于人们理解驱动蛋白马达两个头部之间的协同作用、步行机制以及各种相干因素对定向运动的影响,而且对于生物体内诸多生物蛋白马达行为的理解以及人工合成纳米机械都具有重要意义。 本文采用基于布朗运动理论的布朗棘轮模型研究了驱动蛋白马达两个地位对等的头部交替与轨道蛋白结合,并沿微管做定向运动的物理学机制。研究内容主要包括以下两个大的方面: 驱动蛋白马达的开环棘轮模型。驱动蛋白的两个头部弹性连接,马达与轨道的相互作用用不对称势描述,不对称势随机或周期性变化于马达的几个状态之间,但是不对称势的变化与系统的状态无关。主要提出了三个模型,包括(1)闪烁势中弹性耦合的双头分子马达模型。势能在两态间随机跃迁,马达定向流的大小和方向依赖于噪声强度、颈部尺度以及跃迁速率三者的耦合;另外,后两者大小的变化会引起流的反转,这很好地解释了拥有不同颈部尺度的分子马达沿细胞骨架不同方向运动的情况。(2)弹性耦合双头分子马达的inchworm模型。马达两个头部在一维不对称周期势下,周期性闪烁对应于一个ATP水解循环,运动轨迹呈现inchworm模式。随弹性系数k的增加,几率流趋于定值,且存在最优的颈部原长a使几率流达到最大值。马达效率随噪声强度变化存在有极大值,且随势打开时间ton的增加,马达效率呈现非线性递减。(3)二维弹性耦合双头分子马达的hand-over-hand模型。二维相互作用势下,双头分子马达的闪烁棘轮模型模拟了驱动蛋白马达的hand-over-hand运动。虽然粒子在y方向上的几率不为零,但是依然表现为x正方向上的定向运动。当存在外部负载情况下,流可以发生反转。马达做功的效率与温度和负载力有关,且随二者的变化都存在有极大值。反馈控制作用下的布朗棘轮模型。分别研究了马达系统根据马达的位置,或者环境温度的变化,通过系统的态来控制势的开关的信息模型。
6、热寂论
上图为热寂论示意图
热寂论是把热力学第二定律推广到整个宇宙的一种理论。宇宙的能量保持不变,宇宙的熵将趋于极大值,伴随着这一进程,宇宙进一步变化的能力越来越小,一切机械的、物理的、化学的、生命的等多种多样的运动逐渐全部转化为热运动,最终达到处处温度相等的热平衡状态,宇宙处于死寂的永恒状态。称热寂。宇宙热寂说仅仅是一种可能的猜想。
在十九世纪,对于热寂说有两个较为有影响的驳斥,一个是由玻尔兹曼提出的“涨落说”(1872),另一个是恩格斯利用运动不灭在《自然辩证法》中进行的驳斥(1876)。现今对于宇宙的理解(1.宇宙在膨胀;2.宇宙,作为自引力系统,是具有负热容的不稳定系统)指出宇宙是不稳定的热力学系统,并不像静态宇宙模型所设想的那样具有平衡态,因而其熵亦无最大值,即热寂并不存在。
摘要
150年前,克劳修斯与开尔文等科学家,在热工动力学方面,根据当时的热工机械原理,进行深入研究,结果认为是:热量只能由高温向低温扩散,而不能由低温往高温集中,为此还将这种扩散行为,添加了一个词汇,叫‘熵’,即熵流,单向的,只有熵增加,没有熵减少。这就好比,只看到了一条河水,流进了湖里(熵增),而没有找到,水从湖里流出(熵减)。就下了定义,该路是单向,有去无回。
该定律出台到现在,一直有人在质疑,他与现在看到的实践,很多地方不符。时代在进步,科技在发展,新的技术,新的观点,发现了,以前的人认识的片面。现在人们已经看到了熵减的这样一个暗河,即能量是可以循环利用的,可以由高温向低温扩散,也可以反向由低温向高温集中。
本文列举大量的证明,说明该定律是错的。正统科学界应尽快的改写这一定律,促进相关的科技快速发展。
一、简介热力学第二定律
热力学第二定律,1850年左右由克劳修斯和开尔文表述和1851年提出了。其表述为:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。表明了在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。通俗的讲,即热能只能由高温向低温扩散,而不能自发的由低温向高温集中。违背热力学第二定律的永动机称为第二类永动机[ 。
按热二定律的说法,能量只有温差存在的情况下,才能利用,一旦没有温差,就不能利用能源了,能量会用一点少一点,到了最后,宇宙没有温差,就会成为一个恒温体,即热寂论。
它的这个说法明显,违背我们看到的自然规律,即世界万物都在运动,都在永动,宇宙恒星有几万度的高温,而一些星行,背面,有零下百度的低温等。总有巨大的能源。
该定律出台,后就遇到很多科学家的质疑与反对如:
二、反对质疑
1、麦克斯韦妖
麦克斯韦妖是詹姆斯·麦克斯韦假想存在的一理想模型。麦克斯韦设想了一个容器被分为装有相同温度的同种气体的两部分A、B。麦克斯韦妖看守两部分间“暗门”,可以观察分子运动速度,并使分子运动较快的分子向确定的一部分流动,而较慢的分子向另一部分流动。经过充分长的时间,两部分分子运动的平均速度即温度(参考统计力学中对于温度的微观解释)产生差值并越来越大。经过运算可以得到这一过程是熵减过程,而麦克斯韦妖的存在使这一过程成为自发过程,这是明显有悖于热力学第二定律的。
上图为麦克斯韦妖
对其最为有名的回应之一是由列奥·西拉德于1929年提出。西拉德指出如果麦克斯韦妖真正存在,那么它观察分子速度及获取信息的过程必然产生额外的能量消耗, 产生熵 。
2、洛施密特悖论
洛施密特悖论,又称可反演性悖论,指出如果对符合具有时间反演性的动力学规律的微观粒子进行反演,那么系统将产生熵减的结果,这是明显有悖于熵增加原理的。
针对这一悖论,玻尔兹曼提出:熵增过程确实并非一个单调过程,但对于一个宏观系统,熵增出现要比熵减出现的概率要大得多;即使达到热平衡,熵也会围绕着其最大值出现一定的涨落,且幅度越大的涨落出现概率越小 。现在已有的一些实验结果,与玻尔兹曼的叙述基本相符。
热力学第二定律是建立在对实验结果的观测和总结的基础上的定律。虽然在过去的一百多年间未发现与第二定律相悖的实验现象,但始终无法从理论上严谨地证明第二定律的正确性。自1993年以来,Denis J.Evans等学者在理论上对热力学第二定律产生了质疑,从统计热力学的角度发表了一些关于“熵的涨落“的理论,比如其中比较重要的FT理论。而后G.M.Wang等人于2002在PhysicalReview Letters上发表了题为《小系统短时间内有悖热力学第二定律的实验证明》。从实验观测的角度证明了在一定条件下热,孤立系统的自发熵减反应是有可能发生的。
3、吉布斯悖论
玻尔兹曼关系给出了一个并不外延的熵的表示方法。这导致产生了一个明显有悖于热力学第二定律的结论,吉布斯悖论——其允许一个封闭系统的熵减少。在通常的解释中,都会引用量子力学中粒子的不可区分性去说明系统中粒子本身性质并不影响系统的熵来避免产生这一悖论。然而现在有越来越多论文采用如是观点:熵阐释的改变恰恰可以忽略由于分子本身排列方式改变所带来的影响。而现有的Sackur-Tetrode方程对于理想气体的熵的解释是外延的。
4、美国阿贡国家实验室的研究
上图为说明道理
阿贡国家实验室的物理学家,发现了一个小小的漏洞,可以让科学家绕过热力学第二定律,有可能让我们研制出能产生无限能量的机器。
阿贡国家实验室的研究人员声称,他们发现的漏洞可以绕过这个人们长期信奉的宇宙规则,允许熵以相反方向加速前进。但这种现象只能小规模、局部和短时间内发生。
物理学家研究了与热力学第二定律相关的统计概念——H定理。
H定理指出,在一个封闭系统中熵将总是均匀分布的,因此高熵区域(如温室)中的粒子将总是流向低熵区域(如冷室),直到每个区域的熵均匀分布为止。
通常,科学家通过分析大群分子如何运动来评估H定理的影响,因为分析一个单分子的运动是非常复杂的。
通过将量子信息理论应用于凝聚态物理学,该研究团队提出了一个新的、量子水平的H定理,可以读取单个分子而不是大群分子的运动路径。
阿贡国家实验室的Ivan Sadovskyy博士说:“这使我们能够制定量子H定理,在记录详尽的量子物理过程与构成量子信息论的量子理论通道之间建立联系。”
在这个新的量子H定理模型中,一些分子被认为出现熵暂时减少的现象,从而粉碎了热力学第二定律。
阿贡国家实验室的研究团队通过制定一个数学模型,进一步展示了如何创建一个暂时“负熵增益”的量子系统,换句话说,该系统的熵值出现减少。
该研究团队的另一名成员Valerii Vinokur博士称:“虽然违背第二定律是情况只是发生在局部范围,但影响非常深远。”
Vinokur博士补充说,这个发现最终“使打造一个局部的量子永动机成为可能”。
虽然这些量子永动机仍然是一种纯粹的理论,但阿贡国家实验室研究团队的发现意味着人类朝着打造一台真正永动机的目标前进了一大步。
5、生物细胞内的布朗永动机行为
概念为:生物细胞,存在,布朗定向运动,即麦克斯韦妖的二类永动机行为。论文很多本文摘绿张红卫的论文名为:驱动蛋白马达动力学机制研究
【关键词】:驱动蛋白布朗棘轮流定向运动分子马达耦合反馈控制
驱动蛋白马达是一类以微管为轨道向其正向运动的线性分子马达。它们广泛存在于真核细胞中,并在细胞内的输运过程、细胞形成、有丝分裂及细胞功能等方面扮演着重要角色。对于驱动蛋白马达运动定向性、行进性和较高能量转化效率的研究,不仅有助于人们理解驱动蛋白马达两个头部之间的协同作用、步行机制以及各种相干因素对定向运动的影响,而且对于生物体内诸多生物蛋白马达行为的理解以及人工合成纳米机械都具有重要意义。 本文采用基于布朗运动理论的布朗棘轮模型研究了驱动蛋白马达两个地位对等的头部交替与轨道蛋白结合,并沿微管做定向运动的物理学机制。研究内容主要包括以下两个大的方面: 驱动蛋白马达的开环棘轮模型。驱动蛋白的两个头部弹性连接,马达与轨道的相互作用用不对称势描述,不对称势随机或周期性变化于马达的几个状态之间,但是不对称势的变化与系统的状态无关。主要提出了三个模型,包括(1)闪烁势中弹性耦合的双头分子马达模型。势能在两态间随机跃迁,马达定向流的大小和方向依赖于噪声强度、颈部尺度以及跃迁速率三者的耦合;另外,后两者大小的变化会引起流的反转,这很好地解释了拥有不同颈部尺度的分子马达沿细胞骨架不同方向运动的情况。(2)弹性耦合双头分子马达的inchworm模型。马达两个头部在一维不对称周期势下,周期性闪烁对应于一个ATP水解循环,运动轨迹呈现inchworm模式。随弹性系数k的增加,几率流趋于定值,且存在最优的颈部原长a使几率流达到最大值。马达效率随噪声强度变化存在有极大值,且随势打开时间ton的增加,马达效率呈现非线性递减。(3)二维弹性耦合双头分子马达的hand-over-hand模型。二维相互作用势下,双头分子马达的闪烁棘轮模型模拟了驱动蛋白马达的hand-over-hand运动。虽然粒子在y方向上的几率不为零,但是依然表现为x正方向上的定向运动。当存在外部负载情况下,流可以发生反转。马达做功的效率与温度和负载力有关,且随二者的变化都存在有极大值。反馈控制作用下的布朗棘轮模型。分别研究了马达系统根据马达的位置,或者环境温度的变化,通过系统的态来控制势的开关的信息模型。
6、热寂论
上图为热寂论示意图
热寂论是把热力学第二定律推广到整个宇宙的一种理论。宇宙的能量保持不变,宇宙的熵将趋于极大值,伴随着这一进程,宇宙进一步变化的能力越来越小,一切机械的、物理的、化学的、生命的等多种多样的运动逐渐全部转化为热运动,最终达到处处温度相等的热平衡状态,宇宙处于死寂的永恒状态。称热寂。宇宙热寂说仅仅是一种可能的猜想。
在十九世纪,对于热寂说有两个较为有影响的驳斥,一个是由玻尔兹曼提出的“涨落说”(1872),另一个是恩格斯利用运动不灭在《自然辩证法》中进行的驳斥(1876)。现今对于宇宙的理解(1.宇宙在膨胀;2.宇宙,作为自引力系统,是具有负热容的不稳定系统)指出宇宙是不稳定的热力学系统,并不像静态宇宙模型所设想的那样具有平衡态,因而其熵亦无最大值,即热寂并不存在。