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和友人讨论玻尔兹曼“H定理”的感悟

已有 9127 次阅读 2014-5-13 20:45 |系统分类:观点评述|关键词:学者| 热力学第二定律, 不可逆性, H定理

detongpu  2014-5-13 12:26  与李先生共同讨论“热力学第二定律的真理性”问题:由于学界对玻尔兹曼的另一个伟大成果至今没有认真解读,故有思想的学者产生回归牛顿力学的想法十分正常,不提出这个问题,反到是一种不负责的态度。波尔兹曼的另一项成果是他的“H定理”,正是因为这个伟大发现,导致他悲惨地在1906年自我安息了久已疲倦的心。H定理中的泛函H随时间演化是热力学第二定律能够成立的动力学因子,其本质是表述宇宙中某一未知元素的熵流方程。玻尔兹曼是20世纪新物理学进入非欧空间的第一功臣,要比将相对论、量子论纳入非欧空间的功臣超前30多年。

博主回复(2014-5-13 20:16)

  您好。我真不懂H定理。临时上网搜索学习了一下。
  了解了一个大概情况,冒昧谈一点不成熟的看法——
  泛函H是关于分子速度分布函数的函数。关于这个泛函的不会随时间增大的论断,我认为,是用数学语言在陈述一个非常简单的物理事实(不失一般性,仅考虑一维线段之间运动的多个微粒、并假定各个微粒质量相等、且碰撞是完全弹性碰撞):那么,由于全体微粒如果具有初始不为零的宏观动量,在和约束端碰撞、使部分微粒动量方向反向的情况发生,从而,在经过一段时间后,系统的宏观动量必定为零(但动能守恒)。
  此外,由于同向运动的碰撞只能发生在追及条件下,可以使低动量微粒提速,高动量微粒减速;逆向碰撞不可能提高任何一个微粒的速率。
  即,系统中不存在让高速率微粒速率更高的微观机制,只存在使高速率微粒的速率降低的微观机制。于是,随着碰撞次数的累积,必定导致动能在各个微粒间传递,使系统中各个微粒的速率无限趋向于平均速率(动能被各个微粒均分下对应的速率)。毫无疑问,这个过程是不可逆的。这个不可逆是由微粒间弹性碰撞的特性决定了的。

  将上述过程的不可逆盲目推广,得出更广泛的不可逆论断,自然是不可靠的。




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