熱力學定律與科學理論的方法

1、熱力學定律與科學理論的方法 熱力學定律與科學理論的方法志勰熱力學第2定律的建立與能量守恒定律的建立有1定的淵源，它是在能量守恒定律建立之后，在探討熱力學的宏觀過程中而得出的1個重要的結(jié)論。    自能量守恒定律建立之后，大概在109世紀510年代左右克勞修斯和開爾文幾乎同時發(fā)現(xiàn)熱力學第2定律，他們把能量守恒定律在熱力學的應用當作熱力學第1定律。熱力學第2定律同熱力學第1定律1樣也是同時有多人幾乎在同1個時期同時發(fā)現(xiàn)的。比較有代表性的有如下幾種描述方式：        不可能使熱量從低溫物體傳到高

2、溫物體而不引起其它變化。（克勞修斯 1850）        不可能從單1熱源吸取熱量，使之完全變成有用功而不產(chǎn)生其它影響。（威廉.湯姆生)                 不可能制造第2類永動機（普朗克）         孤立系統(tǒng)中實際發(fā)生的過程總要使系統(tǒng)的熵增加。  

3、;       如上幾種方法所描述的1個事實是：1切與熱現(xiàn)象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。                                     &n

4、bsp;                       簡明物理學辭典    如上的這幾種表示形式在現(xiàn)今看來，是很平常不過了。但在當時的時代卻遠非今天這樣容易理解。這是因為在1百多年以前，人們對永動機的努力不能使其制造成功。人們不能理解熱量和作功產(chǎn)生熱量的具體關系，當然既使到現(xiàn)在即使在科學界有相當1部分人們?nèi)匀话阉斪?種想當然的東西來理解，對做工和

5、熱量間確切的轉(zhuǎn)化途徑不是很清楚。（關于摩擦生熱和熱機熱能和動能間的轉(zhuǎn)化途徑，在機械運動的能量體系中有這方面的嘗試，您可參見本站中機械運動的能量體系中的內(nèi)容）     眾所周知，能量守恒定律和熱力學定律的創(chuàng)生的時代，也是熱學創(chuàng)生的時代。從人們對熱的看法上，正是從熱質(zhì)學說到熱的唯象學說到熱的唯動學說逐漸過渡的時期。同時，也是由定性逐漸到定量使其科學的過渡。對于熱的描述，人們在使其逐漸的由定性到數(shù)理邏輯到試驗的對應，這1時期，從科學方法上人們已經(jīng)開始對物質(zhì)世界中不同能量間的關系進行定量，從機械運動領域到電學領域、光學領域、從宏觀到微觀等科學的個個領域，都獲得了

6、前所未有的發(fā)展。但是，值得1提的是，此1段時間的科學方法趨向與試驗與數(shù)理邏輯的對應，采用試驗作為檢驗數(shù)理邏輯的唯1標準，這樣的方法1直堅持到現(xiàn)今的科學判定上。這得自于這種科學方法使人們對物質(zhì)世界的認識獲得了非常巨大的進展。我們現(xiàn)有的1些科學觀念也來源于此，如能量守恒定律，甚至量子學科中的大部分概念等。總之，近代物理的科學方法對現(xiàn)代物理的影響是非常巨大的。     科學對于物質(zhì)世界的認識存在這樣兩種觀念，1種觀念是人類對物質(zhì)世界運動變化規(guī)律的應用。這樣的前提是人類生活中物質(zhì)生產(chǎn)的發(fā)展，這樣可以開拓人類創(chuàng)造財富的能力，這是導致近代科學發(fā)展的最直接的動力。另1

7、種觀念是人類對物質(zhì)世界本身的認識，強調(diào)物質(zhì)世界的本體，強調(diào)人們對物質(zhì)世界的真實的理解，即以物質(zhì)世界為真的前提。兩種科學概念都會導致人類對物質(zhì)世界的開拓，但是，在某種意義上來說，前者比后者更易被人們接受。兩者對物質(zhì)世界的本意是相同的，后者比前者更易使科學獲得發(fā)展。     熱力學定律無疑是前者，當然，包括熱力學3定律。熱力學第1定律和能量守恒定律在對物理規(guī)律的描述上，兩者具有等效性。熱力學第2定律實際上所描述的是大量的微觀粒子趨向于無序的描述。這樣1個過程的發(fā)生從任何1個角度來說，都不會是1個可逆的過程。這樣1個規(guī)律在人類理解物質(zhì)世界的過程中到底起過什么樣

8、的作用呢，我想，這樣1個描述過程并不能給與我們對微觀物質(zhì)世界的理解提過更進1步的東西。它的意義除了提供給我們1種數(shù)理關系所描述的狀態(tài)之外，并不能提供給我們什么。如比較有代表性的“宇宙的熱寂說”我們依據(jù)普通的物質(zhì)原理的推測，仍然會得到相類似的結(jié)論。如對宇宙天體的觀測。但是，物質(zhì)世界的存在在宏觀上并不以人類的決定而發(fā)生改變。我們所得到的結(jié)論對于物質(zhì)世界而言也許是暫時的1個小小的規(guī)律，我們所接觸的宇宙是很有限的。     將某種規(guī)律進行擴展成了近代物理學科學發(fā)展的普遍現(xiàn)象，有代表意義的如：相對論、量子論，當然熱力學定律也是非常有代表意義的1個。對這樣1種科學的

9、發(fā)展模式，我個人并不持樂觀態(tài)度，盡管作為1種科學嘗試是無可非議的，1些理論也獲得了非常巨大的成功，甚至1些理論已經(jīng)成為當今對科學發(fā)展認識的主流。     建立某種數(shù)理邏輯對整體的科學進行統(tǒng)1的解釋，210世紀科學的發(fā)展經(jīng)歷了很多這樣的嘗試，提到科學臺面上的解釋就有不少如宇宙玄理論、夸克理論等等，在建立這樣理論的同時，我想嘗試者們是否考慮過從物理學的基本概念著手，如果物理世界是統(tǒng)1的話，那么任何1個物理概念都和物質(zhì)世界的本身存在千絲萬縷的聯(lián)系，物理概念本身的邏輯就是物質(zhì)世界的原理。除非物質(zhì)世界不是統(tǒng)1的。那么，我們也無須化費太大的精力去建立統(tǒng)1的理論。     我個人認為，現(xiàn)代物理基本概念的定義體系存在問題。主要是能量的定義所導致的對物理其它概念的定義。基于這樣1種定義在對物理其它概念的外延上，尤其是才有數(shù)理邏輯作為科學探索的工具，科學所向前延伸的不是物質(zhì)世界的本體，而是建立在某種數(shù)理邏輯上的以數(shù)理邏輯為主體的物理關系。這樣的對物質(zhì)世界的理解不是物理的本身。   另外，對于熱力學定律我想在提1下，能量本身概念的錯誤直接導致熱力學第2定律沒有任何意義，同時熱力學第3定律所描述的僅僅是物質(zhì)的某種狀態(tài)不能達到。如果由于