揭示善的力量

当耗散结构理论遇到水结晶实验(四)

小岩

机械手表的发条总是越来越松;你可以把它上紧,但这就需要消耗一点能量;这些能量来自于你吃掉的一块面包。(摄影:王嘉益 / 大纪元)

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三、热力学第二定律——悲情永恒的热寂

现在让我们走向近代物理学第二站的里程碑——热力学第二定律。热力学第二定律是19世纪中叶提出的,是伴随着以蒸汽机为标志的第一次工业革命而产生的。它有两种表述方式,即开尔文表述和克劳修斯的表述。

开尔文的表述是:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不引起其它变化。

克劳修斯的表述是:热量不能自动从低温物体流向高温物体。

克劳修斯更容易理解的表述为:热量在自然状态下只会从高温物体流向低温物体。

克劳修斯同时还提出了一个关于熵的概念,用来衡量系统的混乱程度。用这个熵的概念可以将热力学第二定律从新表述为:在孤立系统中,实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。或者说,在一个封闭系统中,随着时间过程的推进,系统的有效能量将会逐步的丧失。熵在这里也可以被看作是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位,也就是无效能量的总和,而无效的能量是不能再被用来维持系统的有序性的。

热力学第二定律是一个真正关于结构体机能的物理学定律,它揭示了不可逆过程的机理。然而,遗憾的是,与牛顿的美好乐观永恒的宇宙前景相反,热力学第二定律向人们展现出来的却是一个非常悲观的宇宙发展前景——热寂,一切结构与生命的死亡。我们不妨引用网上百科词条的一段文字:

来自物理学中一条最基本的定律—-热力学第二定律。这条科学史上最令人伤心绝望的定律,冥冥中似乎早已规定了宇宙的命运。

简而言之,第二定律认为热量从热的地方流到冷的地方。对任何物理系统,这都是显而易见的特性,毫无神秘之处:开水变凉,冰淇淋化成糖水。要想把这些过程颠倒过来,就非得额外消耗能量不可。就最广泛的意义而言,第二定律认为宇宙的“熵”(无序程度)与日俱增。例如,机械手表的发条总是越来越松;你可以把它上紧,但这就需要消耗一点能量;这些能量来自于你吃掉的一块面包;做面包的麦子在生长的过程中需要吸收阳光的能量;太阳为了提供这些能量,需要消耗它的氢来进行核反应。总之宇宙中每个局部的熵减少,都须以其它地方的熵增加为代价。

在一个封闭的系统里,熵总是增大的,一直大到不能再大的程度。这时,系统内部达到一种完全均匀的热动平衡的状态,不会再发生任何变化,除非外界对系统提供新的能量。对宇宙来说,是不存在“外界”的,因此宇宙一旦到达热动平衡状态,就完全死亡,万劫不复。这种情景称为“热寂”。

热力学第二定律被称为是一个最令人伤心和最令人绝望的定律,其实并不是令普通人如何伤心绝望,而是令很多实证科学家们悲痛欲绝,一方面,他们把实证科学奉若唯一的金科玉律,把其等同于宇宙真理、宇宙真相,所以他们不愿承认实证科学仅仅是认知宇宙的一种理论工具、一个人类的理论系统,他们更不愿意承认实证科学的局限与缺陷;另一方面,他们也不愿意接受按照实证科学所发现的热力学第二定律所揭示出来的这个宇宙“热寂”的命运,所以他们认为是克劳修斯错误的把孤立体系中的熵增加定律扩展到了整个宇宙中,也就是说,实证科学没有错,而是克劳修斯错了,这个发现热力学第二定律的人错了。换句话说,人们接受了热力学第二定律,却把它的发现者打倒了,就如同大陆人接受了牛顿的宇宙论,却在“文革”中敢于把300年前的牛顿打倒了一样,因为牛顿把不在其宇宙模型中考量的宇宙系统的启始动力——即“生”的机制归给了上帝。同样因为克劳修斯给人们带来的是一个坏消息,一个绝望的宇宙,一个有悖于人们美好期望的前景,那么就杀死这个带来坏消息的信使吧!正如俗语有云:杀死带来坏消息的信使(kill the messenger with the bad news)。很不幸,当克劳修斯面对着一群打着科学旗号的“暴君”的时候,他的“命运”也就可想而知了。

其实,热力学第二定律在很大程度上继承了牛顿所开创的机械宇宙论的物理学传统。与所有实证科学的理论假说一样,第二定律在方法论上也有许多假设条件,这些条件包括:自然状态下,孤立的封闭系统,线性系统,系统内部是各向同性的等。因此,我们不能抛开这些假设条件片面的认识热力学第二定律。

客观上讲,实证科学对结构体机制的真正研究,对过程的分析就是从热力学定律开始的。热力学第二定律向人们揭示了不可逆过程的属性,也揭示了一个有时间作用的结构体的机制。然而,它揭示的是一个结构系统走向“灭”的过程,而不是这个机制的全部或过程的全部。换句话说,第二定律没有揭示关于“生”的机制与“生”的过程,更没有揭示“成住坏灭空”的全过程。而且它所揭示的“灭”的机制也是针对一个线性封闭的物质系统而言的。(待续)

--摘编自正见网

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  • (shown)牛顿实际上并没有回答关于宇宙之“生”的问题,牛顿本人也不奢求或冒然解释这种他认为是属于“上帝的意志”的问题。他只是试图用数学模型来描述这个现有的宇宙的秩序,而不是把它当作我们在物理学课本中所学到的“万物之理”。
  • (shown)对于这些永恒的问题,现在科学有现在科学的解释,古老文明有古老文明悠远的传说,而在每个人心底里、在心灵的深处也许都有着自己的答案与信念。
  • (shown)很多人把课本当成了衡量知识与真理的标准,当成了衡量客观发现的真伪的标准,当成了衡量科学发现的标准。
  • 江本先生除了做水结晶实验之外,也做了一些别的实验。这次这个实验是将普通的白米饭分别装进两个一样的玻璃瓶里,每天让两个上小学的孩子,向贴有“谢谢”文字的瓶子说“谢谢”,对贴有“混蛋”文字的瓶子说“混蛋”,持续一个月。
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