关于温度

2018-11-05

王安良

我在迟老师的博文：

请教：如何在量子力学下定义温度，有温度算符吗？

http://blog.sciencenet.cn/blog-3237474-1137649.html

写了如下两条评论：

1 我最近这几年的确有点陷进这个“坑”里了。
我认为，温度也可以建立新的量子算符，并要用到热熵。
克劳修斯熵的定义及后续宏观热力学有缺陷，没有区分微分熵变和微量熵变。

2 我曾经还想到：
有没有负绝对温度的黑洞？或者说黑洞的温度也许就处于负绝对温度？
我目前认为黑洞在形成之前，仍处于正绝对温度。
测不准原理和误差从物理机制上来说，还是有本质区别的。

又是意犹未尽，再谈谈自己的“科研”心得。

关于温度由来、定义以及测量可以说汗牛充栋，而已经有了负绝对温度的定义、理论和实验。

很显然，微观、宏观和宇观的温度在物理内涵上还是有差别的。

从量子力学和相对论的角度来研究温度，每年都有不少文章，这里也不赘述。

这里，我只想讨论一下如何重新描述温度，有两种思路：

1 热力学绝对温度的倒数形式，即1/T；

2 热力学绝对温度的对数形式，即lnT。

我的大学物理老师就推崇思路1，并认为绝对温度的倒数形式，可以“拉近”正绝对温度和负绝对温度的距离。我赞同他的意见，且认为在新温标测量体系下，有可能把量子力学和广义相对论的方法引入到热力学中来。

我认为，lnT也有物理内涵，尤其在处理正绝对温度下平凡系统（不包含黑洞或反物质的有限质量或体积的系统），只不过需要重新定义不同的单位绝对温度值（即量纲为1K的温度标尺距），进而确定不同视角下（微观、宏观和宇观）的lnT=0的标定点。当然，-lnT与lnT不只是个正负号的数学问题，仍然是物理学问题。

我还认为，对数坐标系下描述物质的热力学状态参数P-V-T-S有价值，且值得深入研究。

我区分微分熵变dS和微量熵变δS物理含义之不同后，建立了温-熵体系下热力学能的量子力学关系式，并定义了熵速的新概念。

我已经查到有熵场的概念了。也许我们还应引入熵粒子的概念，且有热子和冷子之分，熵粒子的物理性质可与磁偶极子相类比，即热子和冷子无论在宏观还是微观上来说，都很难被单独分离为单子。

以上“不成熟”观点源自多年来教学实践和科研思考，也许理论上意思不大，更谈不上什么应用价值，尚需不断完善。我也部分学习一下科学网上的某些老师，引用此博文观点（不管是用于发表中文文章还英文paper，还是阿拉伯文或拉丁文SCI等，甚至自媒体传播），请标注出处，或注意“学术”规范。

另，欢迎批评指教或批判，但注意个人修养即可。