科学研究方法论论文-对宇宙“热寂说”的剖析
热力学第二定律与宇宙的热寂
热力学第二定律与宇宙的热寂热力学是一门研究能量转化和物质性质的学科，其中热力学的第二定律在自然界中的意义深远，特别是在宇宙演化与最终命运的理解中。
本文将深入探讨热力学第二定律的基本内容、其对物理现象和宇宙演化的影响，以及在此背景下人类所面临的热寂命运。
一、热力学第二定律概述热力学第二定律主要描述能量的不可逆转化和熵增原理。
它可以用多种方式表述，其中最为广泛接受的是：在一个孤立系统内，自然过程总是朝向熵增的方向进行。
熵是一个量度，表示系统的无序程度或能量的分散程度。
简单来说，热力学第二定律告诉我们，能量转化总是在造成部分能量变为无法使用的形式（例如，从可用的机械能转化为热能），进而导致系统熵增加。
因此，孤立系统内部的过程总是趋向于均匀状态，最终达到热平衡，这一过程是不可逆的。
二、熵的概念与现实应用熵的概念不仅仅存在于科学理论中，也具备实际运用价值。
从热力学角度看，在一个封闭环境中，一杯热水与周围冷空气在接触中达到热平衡。
在相互传递热量后，水温降低，而空气温度则升高。
最终，整个系统的能量分布趋于均匀，此时熵达到了最大值。
这个简单过程实际上是熵概念的一种体现：它展示了从有序状态到无序状态转变所发生的自然趋势。
除了上述例子外，熵增概念还可以解释很多日常生活中的现象，比如冰块融化、食物腐败等。
这些现象都表明了自然界中存在着一种内在倾向，即在各类过程中，系统从有序走向无序，从而使熵逐渐增大。
三、宇宙演化与热力学第二定律在宏观层面上，热力学第二定律对于宇宙演化也具有重大影响。
从宇宙大爆炸开始，它经历了一段快速膨胀和冷却过程。
在这个过程中能量开始均匀分布并逐渐形成了星系、恒星和行星等天体。
然而，随着时间推移，宇宙逐渐向一个无序的状态逼近。
当星球燃烧完其核燃料、恒星无法再维持自身引力时，这些星体将逐渐消亡，并最终成为黑洞或白矮星。
通过这种方式最终每个天体都会走向衰亡，而这一过程可视为整个宇宙熵增的一部分。
可以说，宇宙的发展遵循着热力学第二定律，它不断地经历有序到无序、高能态到低能态的发展轨迹。
热寂说的终极批判
关于热寂说的终极批判郭茂森物理学院光信息科学与技术6班摘要：作者总结了几种关于热寂说的批判，并指明了其批判的不合理性。
在成熟的宇宙学基础上一针见血的否定了热寂说。
Clausius 把热力学第二定律推广到整个宇宙本身是正确的，但是宇宙并没有熵极大值，因为他没有考虑到宇宙粒子退耦。
在此基础上，作者根据宇宙大爆炸理论敏锐的提出了具有开创性的观点——宇宙熵守恒。
关键词：热寂说熵宇宙Clausius 在1850年总结了热力学第一定律和第二定律。
其中热力学第一定律数学表示形式为ΔU=W+Q ，热力学第二定律数学表示形式为⎰=ba ab T Q d S -S 。
Clausius 把热力学两大定律外推到宇宙，提出“宇宙总能量守恒，宇宙的熵趋于极大最终永久出于死寂状态”观点。
在当时，前者被人们普遍接受，后者引起不少人质疑。
此后，宇宙是否“热寂”始终困扰着人们，各种批判“热寂”的理论应运而生。
但是，这些观点都没有触及到宇宙的根本，故说服力都不是很强。
现回顾一下前人的观点。
1.麦克斯韦妖Maxwell 假想了一种具有极高的智慧，可以追踪每个分子的行踪，并能辨别出它们各自的速度的妖（怪）称为麦克斯韦妖。
该“类人妖”有特殊的能量控制机制以与熵增加相拮抗，从而热力学第二定律不再成立。
现简单描述如下：绝热容器里面充满理想气体，并且达到热平衡。
中间有一隔板，分子无规则运动碰撞隔板，小妖在隔板上精确控制隔板上的“门”，使动能大的分子通过，而动能小的分子留在另一侧，这样，其中的一侧就会比另外一侧温度高，从而违背了热力学第二定律。
其实，此过程并没有违背热力学第二定律，此妖在选择分子时必然要消耗一定的能量，所以如果把妖与气体看成一系统，在演化过程中，系统的熵还是增大的。
2.玻尔兹曼涨落说Boltzmann 从微观角度对熵增加给予统计解释。
按照这种解释，热平衡态总伴随着涨落现象，后者是不遵从热力学第二定律的。
Boltzmann 认为，在宇宙的某些局部可以偶然的出现巨大的涨落，在那里熵没有增加，甚至在减少。
宇宙学浅谈论文
作为一名软件学院的学生，我对物理学，或者宇宙学并没有深入的了解。
自己所有的物理学知识，只是在高考前学习的一些经典物理学的皮毛，再加上平时书籍上的一点积累。
因此不敢妄称此篇文章为论文，只能说是谈谈上完整个学期的宇宙学浅谈的一点感想。
我出生于东北的林区，小的时候最喜欢做的事情就是仰望天上的星斗。
那时的夜空十分漆黑，却黑的澄明。
那时的我有着无比的求知欲，总是缠着妈妈让她买书给我看。
一本少儿版的《十万个为什么》让我看了一遍又一遍。
只要是有关天文的书籍，我都会十分迅速的看完。
渐渐地我对于星空有了更深入的了解。
认识了不少的星座，知道了夜空中如何区别恒星和行星，恒星的烟花以及夏季夜空中的白带是璀璨的银河……10岁以后我从林区的故乡搬到城市求学，从此我就很少仰望夜空了。
并不是我已经不再喜欢天文，只是因为即使在十分晴朗的夜空下抬头看，也只能看到那几颗星等很高的星——天狼星，几颗行星。
夜空总是朦胧着昏红的光，我知道那是城市的光污染。
漫天的繁星暂时与我无缘，也只有在偶尔去农村或是回故乡才能再次看到那美丽的夜空。
其实观察星空只是天文学的表象，离真正的宇宙学和物理学差的很远。
在高中的时候我读到了霍金的《时间简史》的普及版。
于是对相对论和量子理论以及宇宙的演化有了浅显的认识。
但是在读霍金的《果壳中的宇宙》时，却很难读懂，再加上课业的繁重也就只能作罢。
在本学期选修了余老的宇宙学浅谈，又燃起了我对于宇宙及物理学的强烈渴望。
虽然我此生也许并不会投身于对于宇宙的探索及对物理学的研究。
但是只要在条件允许的前提下，我一定会主动为那些研究者提供各方面的支持，也当是圆了我儿时的梦想。
下面就我就简单的阐述下自已对虫洞理论理解。
虫洞：由阿尔伯特·爱因斯坦提出该理论。
简单地说，“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。
暗物质维持着虫洞出口的敞开。
虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。
举个例子：大家都在一个长方形地广场上，左上角设为A，右上角设为B，右下角设为C，左下角设为D。
破解热寂说的万物聚能理论
破解热寂说的万物聚能理论作者：蔡国军来源：《科技传播》2014年第03期摘要文章回顾了热寂说的提出、影响及对热寂说批判的局限性，从天体能量、万有引力论和现代真空理论、绝热材料中不同质量物体测温实验三方面阐述了万物聚能理论的正确性。
最后得到结论，每个物体都是负熵制造者，宇宙永远不会热寂。
关键词热寂说；万物聚能；真空；质量；温度中图分类号O4-0 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）107-0138-031 热寂说的提出和影响1862年英国物理学家发表了《关于太阳热的可能寿命的物理考察》论文，提出了热寂说。
他认为：热力学第二个定律蕴含着自然的某种不可逆作用原理，这个原理表明虽然机械能不可灭，却会有一种普遍的耗散趋向，这种耗散在物质的宇宙中会造成热量逐渐增加和扩散，以及热的枯竭。
1865年克劳修斯的论文《论热的动力理论的主要方程的各种应用形式》进一步阐述宇宙中热的正向变化总是大于负向变化，宇宙热量的总和将向一个方向变化而趋于最终状态。
他指出：宇宙越是接近于其熵为最大值的极限状态，它继续发生变化的可能性就越小；宇宙各处温度趋于相同，压力趋于相等，一切差别趋于消失，整个宇宙就达到平衡状态，即所谓的宇宙“热寂”状态，就不会再出现进一步的变化了，宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态。
这就是热寂说的来历。
热寂说虽然是热力学第二定律的一个推论，但对科学界、哲学界影响重大，甚至使十九世纪末的社会弥漫着一种悲观主义的情绪。
英国诗人斯温伯恩曾这样描述了热寂：不论是星星还是太阳将不再升起，到处是一片黑暗，没有溪流的潺潺声，没有声音，没有景色，既没有冬天的落叶，也没有春天的嫩芽，没有白天，也没有劳动的欢乐，在那永恒的黑夜里，只有没有尽头的梦境。
有人根据热力学第二定律推断：一切都从有序走向无序，从整齐走向混乱，人种将由坏变得更坏，最终都要灭绝。
总之，世界正走向末日，宇宙也正走向末日。
2 对破解热寂说的批判和局限性从热寂说提出开始，就不断有人提出各种方案或假说来批判热寂说，证明热寂说只是一个佯谬，然而这些对热寂说的批判都有一定的局限性。
热寂说
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耗散结构学说
“耗散结构”是指一种远离平衡态的有序结构。 耗散结构理论认为关键在于系统必须是开放的，而且系统内有序结构的产生要靠外界 不断供给能量和物质以及负熵流。 耗散结构理论提出不久，一些人即将其推广到整个宇宙，认为宇宙是一个无限发展的 开放系统，它远离平衡态。由于它不断吸取负熵流，因而在宇宙的一些区域内，熵不 但没有增加反而有减少的趋势。因此宇宙不可能变成完全无序的“热寂”状态。
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大爆炸学说---“倒了头”的宇宙“热寂说”
未来所有恒星上的热核反应都将逐渐停止，留下的将是各种各样的宇宙“熔渣”--黑 矮星、中子星和黑洞，而宇宙的背景辐射温度将不断下降，以至于无限地趋近于绝对 零度，最终达到另一种意义上的“冷寂”。宇宙另一种可能的状态是，当膨胀达到最 高点，背景辐射的温度降到最低，此时宇宙开始收缩，温度又重新上升。当宇宙不断 收缩至愈来愈接近它的最后阶段时，环境条件同大爆炸后不久起支配作用的那些条件 越来越相似，宇宙又重新回到处于“热寂”状态的基本粒子“羹汤”状态。这实际上 是一个反演过程。在宇宙暴缩的最后时刻，引力成为占绝对优势的作用，所有的物质 都将因挤压而不复存在，包括时空本身在内的一切有形的东西统统将被消灭，只剩下 一个时空奇点。无论宇宙最后出现哪一种状态，其结果对人类来说都将是灭顶之灾。
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大爆炸学说
现代宇宙学的基本模型——宇宙大爆炸 由于在膨胀过程中，不同物质的温度降低的程度不一样，辐射温度降低较慢，粒子温 度降低较快，就会造成Tr大于Tm而产生温差。这与经典热力学的结论正好相反。虽然 这个温差会由于辐射与粒子之间的碰撞而消失，以至达到热平衡，但是由于达到平衡 所需的时间比宇宙膨胀所需的时间要长，因而辐射和粒子之间就永远不可能达到热平 衡。此时系统的熵尽管不断增加（这与热力学第二定律相符），但它离平衡态却越来 越远。而宇宙中发生的正是这种变化。
再论宇宙生命热寂和热平衡
再论宇宙生命、热寂和热平衡一关于宇宙中的生命我们丝毫不用担心生命在宇宙中能否永恒存在，因为它在地球上已经确确实实的存在了。
地球是有起源的，所以地球上的生命不是从来就有的。
假若它是自然演化出来的，那么在与地球相似的其它星球上也同样能够演化出来；假若它是外来生命的种子在地球上繁衍的结果，那么这些种子在遇到与地球相似的星球后也同样能够繁衍开来。
倒是这些生命能否发展到人类社会这个程度比较令人担心。
因为它在发展过程中有许许多多偶然因素。
不过既然宇宙中拥有无限多个星球和无限长的演化时间，那么地球上的人类社会就绝不是唯一的，宇宙中一定还会有其它文明星球。
二关于“热寂”问题我们也丝毫不用担心宇宙在将来会达到毫无生气的“热寂”的状态。
因为前边它在经过了无限长的时间后至今没有达到，那么它在将来的无限长的时间内也同样不会达到。
诚然，宇宙空间的温度总是稳定在3开以下，但我们相信所有恒星辐射到宇宙中的光和热都不会凭空消失。
这些能或者用来升华固态物质、分解大分子、分离正负电荷，或者用来在真空场的涨落中产生新的实粒子。
然后在万有引力作用下再重新聚集起来形成新的星系，进而实现宇宙物质的大循环。
三关于“势能最小原理”物理上的“熵”和“焓”都是不必要的令人费解的概念。
反映孤立系统热平衡态的“熵的最大原理”其实质就是“势能最小原理”。
一个孤立的热系统其自发的变化过程总是向着势能减小的方向进行，直到势能相对最小为止。
这个方向是不可能自发逆转的。
其平衡态的表现是：密度、温度、压强都处处相等，且每种物质的分布也都处处相等。
将一滴墨水滴到一杯清水里，之所以能够四处扩散，是因为墨水和清水的密度都不再处处均匀了。
在墨滴区域，墨水的密度大，它的分子热运动所产生的扩散压强也大；而清水的密度则较小，所以它的分子压强也比四周的要小。
于是便各自产生了相应的势能。
只有当墨水扩散到处处均匀时，整个系统内部的势能才能达到最低。
在固体容器内，气体扩散的结果是必然充满容器的所有空间，因为只有这样才能让势能达到最低。
学习辩证法 批判热寂说——兼评热力学第二定律
学习辩证法批判热寂说——兼评热力学第二定律
热力学第二定律虽然被认为是自然界中不可避免的定律，但有些物理学家，如热力学著名学者热寂，却有不同的看法。
他认为，能量范围中的任何失衡都可以通过总体能量的变种
消除。
因此，热力学第二定律不是不可避免的定律，而是一种具有一定条件的概率性现象。
为了回答这个问题，我们必须从辩证角度来考虑。
辩证思维是“反对对立矛盾的准确思维”，它把事物看作是相互联系、互相抵消、相辅相成的过程，它把事物踏入“历史关系”中加以
概括，它前进的积极性和把握自身解决问题的眼力都具有科学性。
因此，通过辩证思维，我们可以把热力学第二定律分为两个部分来讨论，即可循环性和不
可循环性。
从性质上说，不可循环的能量失衡只能通过能量的流失来消除，而且不可重复，因此热力学第二定律就不可避免。
而可循环的能量失衡可以通过某种方式的重复而得到消除，这样的能量失衡就不能说是不可避免的定律，所以热寂说也是可以理解的。
总之，通过辩证思维，我们可以分析热力学第二定律是一种有条件的概率性现象，而热寂说也是一种可以理解的观点。
热寂说
热力学第二定律揭示了自然界宏观过程的不可逆性,是19世纪自然科学发展所取得的伟大成果之一,它和其他许多自然规律一样,适用范围具有条件性和局限性.1865年克劳修斯把第二定律应用范围推广至整个宇宙,提出了"宇宙的熵趋于极大"的观点.1867年他进一步指出:"宇宙越接近于其熵为一最大值的极限状态,它继续发生变化的机会也越减小,如果最后完全到达了这个状态,也就不会再现进一步的变化,宇宙将处于死寂的永远状态."[1]这就是"热寂说".第二定律是否适用于宇宙?宇宙"热寂说"是否成立?这些问题虽然争论了一百多年,但至今尚未解决.目前西方某些学者倾向"热寂说",[2]他们认为当前流行的大爆炸宇宙说是支持"热寂说"的,理由是宇宙起源于一个密集能源的大爆炸.当这个稠密的能源向外膨胀时,它的膨胀速度逐渐减慢,从而形成了银河系、恒星和行星.当这个能源继续膨胀、消散时,它失去原来的秩序,最后使熵达到最大值,即达到热寂的最终热平衡状态.许多学者从哲学角度对"热寂说"进行了批判.本文则着重从物理学角度讨论这个问题.对热力学定律做出杰出贡献的克劳修斯，在1865年发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》的论文。
文章中把热力学第二定律表述为“一个孤立系统的熵永不减少”即熵增加原理。
在这篇文章的末尾，克劳修斯指出，如果热力学第一、第二定律适用于整个宇宙，则可以得到如下结论：“（1）宇宙的能量是恒定的；（2）宇宙的熵将趋于某个极大值。
”克劳修斯认为这两个结论是宇宙的基本原理。
1 867年，克劳修斯又进一步明确提出：“宇宙越接近于其熵为最大值的极限状态，它继续发生变化的可能性就越小；当它完全达到这个状态时，就不会再出现进一步的变化了。
宇宙将处于一种热寂（heat death）的永恒状态。
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管理学院
课程名称：科学研究方法论学生班级： 2009级秋季班学生姓名：刘俊强
学生学号：
学生成绩：
教师签名：
对宇宙“热寂说”的剖析
宇宙“热寂说”是热力学第二定律的宇宙学推论，这一推论是否正确，引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的争论。
对此，笔者提出以下观点：
一、假设的基本前提是否真正存在
从宇宙学说看，无论是大爆炸理论还是别的宇宙理论，都无法很好地解释宇宙真正的起源，也无法解释宇宙未来的发展趋势。
基于任何事物都是变化发展的观点，那么在人类没有弄清楚什么是变化的起点和趋势的情况下，任何科学的理论都无法解释其未来。
基于人类目前对宇宙的认识，假定宇宙大爆炸理论成立，即宇宙起源于一原点，然后一直不断地膨胀下去，也许最终会达到一种相对均衡的临界状态，宇宙膨胀到了其边界。
笔者认为，即使宇宙膨胀到了临界状态，依据运动论的观点，宇宙永远是运动的，其内部的各大星系、星体等也永远处于运动状态。
因此，宇宙“热寂说”对宇宙最基本的假设前提，如有界或无界，是目前科学无法证实和证伪，这足以说明宇宙“热寂说”目前只是假说，或者是伪科学。
二、依据的方法是否可靠
任何物理学定律都仅在满足一定条件才能成立，如牛顿力学仅在宏观、低速、弱引力场(平直空间)、可积系统条件下成立。
因此，热力学第二定律同样也是如此。
即指热能永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)，它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。
自然界或宇宙空间的运动包括很多层面，关于热的运动仅仅只是其中的一种。
那么仅仅运用热的运动来推广到宇宙空间解释宇宙的运动是伪科学的。
同时，还有一个“时空观”的问题，辩证唯物主义批判地继承了以往各派哲学的时空观，指出时间和空间是运动着的物质存在的基本形式，是物质固有的普遍属性，时间和空间与运动着的物质是不可分的。
假如宇宙空间膨胀到最后达到极限，即所谓的临界状态，那么时间将会停止，在没有时间延续的情况下，宇宙内部不可能实现像热力学第二定律描述的热均衡。
第三，热力学第二定律的使用条件都是相对的，温度、能量、动能、势能、运动速度等有高有低，这些如果扩展到宇宙空间内将无法比较，因为无法找到相对的参照点。
因为，我认为宇宙“热寂说”的依据方法不可靠，不能称之为科学。
三、认识水平是否达到了一定水平
从马克思主义认识观看，人类的认识水平是有限和无限的统一，但其假设的前提是人类将是永远延续存在的。
在此暂且不论人类是否会永远延续。
因为未来世界（宇宙）是充满运动变化的，是不确定的，人类将永远不可能认识其全部，即使掌握了其变化规律也不能预算出其未来的状态本质，因为运算需要时间，时间与运动变化和空间密切相关，运动变化和空间又需要新的运算。
如此下去，即使是永续的人类历史，也无法认识无时无刻充满变化的宇宙全部。
因此，从目前看，人类无法解释宇宙，就连是本源还没有弄清楚，更无法用宇宙“热寂说”来解释其遥远的未来。
四、得出的结论是否有价值
什么是科学？目前还没有统一的定义。
姑且以一种定义为例，科学是运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系，是社会意识形态之一；科学是人类智慧结晶的分门别类的学问；科学就是讲求证据，逻辑严密的人类认知；科学的特点是可重复验证、可证伪。
总之，笔者认为科学必须跟人类有关，再退一步讲必须跟生命有关，即存在一定的价值。
如果认为宇宙“热寂说”是一种科学，从目前看没有什么重要的价值，从未来看，其价值也微乎其微。
因为假如将来有一天，宇宙走向“热寂”，从人类历史的长河看，人类也必将先于宇宙“热寂”消失，或者变化成别的什么物质。
所以，笔者认为宇宙“热寂”说无论结果怎样，对人类都没有什么价值，该问题的提出不能称之为是科学研究的方法。
五、宇宙“热寂说”不是科学
宇宙“热寂说”不是科学，是人类无法证实的伪科学。
该问题就好比，人类死亡之后是否存在灵魂，会不会走向另一个世界（阴间）一样，人类永远是无法得到结论的。
因此，笔者认为，科学研究的方法是否正确，首先要关注的是科学研究的目的，没有目的胡乱研究，不能称之为科学研究，更谈不上科学研究方法，这是从宇宙“热寂说”所认识到的。