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熱力學第二定律與時間的單方向性

2010-11-16 19:22 醫(yī)學教育網(wǎng)
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  所有不涉及熱現(xiàn)象的物理規(guī)律均時間反演對稱,它們沒有對時間的方向作出規(guī)定。所謂時間反演,通俗地講就是時光倒流;而物理定律時間反演對稱則指,經(jīng)過時間反演后,該定律依然成立。

  以牛頓定律為例,它是時間反演對稱的。不妨考察自由落體運動:一物體由靜止開始,在重力作用下自由下落,其初速度V(0)=0,加速度a=g,設其末速度為V(t),醫(yī)`學教育網(wǎng)搜集整理下落高度為h.現(xiàn)進行時間反演,則有其初速度V'(0)=-V(t),加速度a'=g,末速度V'(t)=V(0),上升高度為h,易證這依然滿足牛頓定律。

  但熱現(xiàn)象則不同,一杯水初始溫度等于室溫,為T(0),放在點燃酒精燈上,從酒精燈火焰吸收熱量Q后溫度為T(t)?,F(xiàn)進行時間反演,則是水的初溫為T'(0)=T(t),放在點燃酒精燈上,放出熱量Q給酒精燈火焰,自身溫度降為T'(t)=T(0)。顯然這違背了熱力學第二定律關于熱量只能從高溫物體傳向低溫物體的陳述。故熱力學第二定律禁止時間反演。在第一個例子中,如果考慮到空氣阻力,時間反演后也會與理論相悖,原因在于空氣阻力做功產(chǎn)生了熱。

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