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热力学第三定律和质能守恒定律是否矛盾?

2018-04-30  无悔大哥c...

首先一点,题主混淆了热力学第二和第三定律。热力学第三定律表明,完美晶体的熵在绝对零度时等于零,或者说温度无法降低到绝对零度(0K或-273.15 ℃)。

事实上,宇宙的演化与热力学第二定律有关。根据该定律,孤立系统的熵只会自发地增加而不会减少,这意味着系统的有序度变得越来越低,混乱度逐渐升高,有用能逐渐消耗。如果整个宇宙是一个孤立系统,那么,由于熵增原理,宇宙的熵将会自发地逐渐增加。

随着时间的推移,空间不断膨胀,宇宙的混乱度逐渐增加。与此同时,宇宙中的有用能也会逐渐消耗。例如,恒星通过核聚变产生热量,这个过程是不可逆的,不能再让这些能量回到恒星中,所以宇宙中的有用能会变得越来越少。但在此过程中,质能总和是守恒的,只是改变了形式而已,这与质能守恒并不矛盾。因为宇宙是一个孤立系统,并没有与外界存在联系,所以能量没有耗散掉,只是变得无用。

经历漫长的时间之后,宇宙所有天体不再发光,就连黑洞也会蒸发掉,粒子也会衰变,宇宙将会达到最低能量状态,即整个宇宙达到热力学平衡。那时不再会有能量的交换,一切活动完全停止,宇宙的熵增加到最大,这就是热寂的结局。

不过,也有人指出,宇宙可能永远也达不到热寂。因为整个宇宙并非静态的,而是在不断膨胀,从138亿年前开始到现在一直没有停止过膨胀,并且未来还会继续下去。这意味着作为热力学系统的宇宙并不能保持稳定,所以熵永远也不会增加到最大。

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