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直到看了大量的物理学史文献,才基本上搞清了对于热力学温度概念的理性体系。
第一个理性体系是以经典分子运动论为初期形式,以统计物理为高级形式的熵。并由这个熵来导出温度的概念。
其理性缺陷在于:对于温度的变化,相应的熵变化为不确定的。这是因为,我们并不能确定那类状态消失了,那类状态增加了。从而只能是借助于状态分布函数的主观形式来改变温度,或者是用温度作为自变量来定义分布函数。因此,其逻辑的缺陷是:总状态数概念。在逻辑上,从而在引入一个常数因子后,熵与温度是一一对应的映射(等价)概念。这样,在事实上没有建立温度的理性表达。实质上,这也是热力学总在探讨的话题。
第二个理性体系是朗道的序和黄昆的几何熵,他们的特点是在连续场概念下用序或几何熵来描述温度的变化。他们的基本点是,不试图去解释或定义绝对温度,但是定义温度的变化。而度量温度变化的物理量是微观运动增量(如晶格振动),这个运动增量是现有理论可以用场方程来确定的。从而,温度增量过程是确定性理论定义。
由此,在逻辑上推断下去,绝对温度也是确定性的定义。但是,其缺陷在于,必须借助于某个初始温度的存在性,但又无法定义这个初始温度。
因此,现代热力学的基本形式就是:1)用经典理论的温度概念来引入初始温度;2)用确定性理论来定义温度增量(实际上换成了泛函意义上的等价量)。
我们也可以这样来理解:前者为离散体系的温度定义,后者为连续场运动概念的温度定义。
由于在实际的工程中,被研究的对象总是有一个初始温度,从而最具有工程价值的热力学理论是场意义下的确定性理论。这也是实际工程中把温度变化归结为外加能量损耗,从而用确定性理论把外加能量与温度联系起来。而其进一步的形式就是经典热力学的宏观理论。
也就是由于这个原因,工程上对统计物理并没有热情。然而,近半个世纪的热力学研究热点恰恰是围绕统计物理。
把经典宏观热力学理论理性化是一个世纪多的梦。发现西格斯子的意义在于:西格斯场本身就是一个绝对存在的“初始温度”,从而,基本粒子体系的温度增量(等价于原来的绝对温度定义)也将依赖于这个“初始温度”。这样,统计物理的温度定义就退化为本质上的增量温度积分定义。
正如麦克斯韦场有一个不定的四维势一样,绝对温度也含有一个不定的“初始温度”。
与以往的微观物理与工程科学(以经典理论为基础)几乎没有联系不同,西格斯子的发现直面经典理论的基本假设。所以,西格子的实验发现将推动有关的经典理论的研究工作。从而,由此引起工程科学的革命性变化。
我国的基础理论研究者应当关注国内外的此类研究苗头。
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GMT+8, 2024-11-23 22:42
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