朱顶余 何沛平 著
2004，07，公布于熵信息复杂性网站
第七章 几个重要推论
一.热环论”-“热寂”的敌论
1 有限系统的热环流示例
图1
图1所示的环流管与外界绝热，环流管中左右两室对称，环流管左半侧盛有稀薄氦气，右半侧盛有稀薄氪气,分别用导热板AA′与BB′隔开(不能穿过气体)，向下箭头所指为重力场方向。根据重力场中的温度梯度公式(
)，氪气气柱两极温差大于氦气气柱两极温差(氪原子量大于氦原子量，h、CP相同)
，将出现AA′右侧温度高于左侧温度，热量则穿过AA′从右侧向左侧转移；同理热量将穿过BB′从左侧向右侧转移，这就必然形成顺时针方向的热环流，这种定向热环流将永无休止地进行下去，这就是比势焓平衡规律所导致的有限系统内“热寂”的反例。
2 “辐射”--“传导”大环流
(1)热辐射永远导致熵长
由于辐射热流密度等于辐射强度的负梯度，故辐射热流密度表达式[1]为
▽Ju=-4λT 3▽T (1)(1) 式中Ju为辐射热流,
λ为辐射常数。将(1)式代入
(见第五章),
(2)
(2)式表明由热辐射引起的熵产生率恒大于零, 即热辐射永远导致熵长。
(2) 关于热辐射强度与力场无关的讨论
图2
图2中, 在一绝热罩内有如图所示的流体柱,该流柱处于势焓平衡的静恒态.下端温度T。, 上端温度T[T= T。-(gh/C P°)], 场力G方向如图示。假设AA′面准静可逆地释放如图所示的平行热辐射(这里仅对如图所示辐射线进行讨论)，同时由BB′面吸收该热辐射(柱体其余表面镀全反射膜) 。比势焓平衡趋势驱使由BB′吸收的热辐射能沿流体柱等量地传导向AA′处, 即形成如图所示的辐射--传导热环流。
假如热辐射强度受力场的影响产生红移，即辐射能流密度JU递减, 势必导致BB′面接受到的热辐射量小于由AA′面发出的辐射量,即由下式决定
(3)
(3) 式意味着在这热量环流过程中总热能渐减, 而且也没有伴随其它形式(如体系势能) 的渐增,这显然是能量守恒定律所不允许的，所以(3) 式的假定是不成立的。这分析表明辐射强度不允许力场干涉, 而仅由温度决定, 即热辐射与热传导将永远不会达成热平衡, 因引力无法障碍热辐射。
还因不同质的流体柱无法与辐射流同时保持平衡, 故可严格证明力场不应干涉热(电磁)辐射。
(3) 热量的大环流
力体系(如白矮星)
由中心(高温区)向外辐射光和热(熵长过程)，必然消耗高温区内能(欲降低其温度)
欲使其比势焓值降低，由
式可知(见第六章),这内外比势焓差必迫使传导热流产生，且沿引力线向中心(逆着温差)传导热量以补偿其内能(熵减过程,
即热温商递减过程)
。这也是人们一直大惑不解的恒星辐射能的主要由来，可形象地表述为恒星发光的能量好象由其引力从3K太空云集而来，欲维持比势焓平衡。这两种(辐射热流与势焓热流)相反的热流互为因果将永恒地对峙着,
形成熵和热的永恒大环流。在这样的体系内其总熵保持稳定的值，试问何生“热寂”
。
“热寂论” 是熵增原理的必然推论, 这是19世纪末遗留下来的问题, 被称为最诡秘的物理悬案, 尽管过去许多人对此作过讨论, 但都未从基础理论出发, 故说服力不强[如大爆炸理论也不能解释一个局部静态的宇宙空间(如太阳系) 也无热寂的迹象]。我们认为通过本课题的研究才使该问题得到解决, 真正实现热寂的终结。
参考文献
[1] 朗道、栗弗席兹 1964 统计物理学(中国 人民教育出版社) 221
二.地热成因新说
有关资料表明,从地表向地球内部温度逐渐上升, 在地壳层最上部的十几千米范围内, 深度每增加30米, 地幔的温度大约升高1℃, 在地球中心处其温度高达4500℃。地球内部储存的巨大热能是从哪里来的呢？目前还没有定论, 但多数学者认为, 地热是由于地球内部的放射性物质自然发生衰变的结果, 即原子能是地热的来源。下面用本实验结论对地热成因给出新的解释。
本课题的研究尤其是实验表明(见第四章), 水银柱在水平放置时其两端趋于均温, 而铅直放置时水银柱内存在着稳恒的温度梯度, 说明重力对流体内的温度分布有影响, 即是重力维持着温度梯度, 进一步研究认识到, 引力常数和物质的分子量愈大物质内的温梯愈大, 当引力常数和物质的分子量确定时, 其物质内部的温度梯度也是确定的。由此联系到地热现象(土壤中普遍地存在随深度而温度增加)可知, 地壳内温度随深度递增也应有重力贡献的成份, 而且,从山区是地热的富集区的事实看, 与本认识也是一致的。
对于本实验, 如果这种温度梯度受到外界因素影响而改变, 重力场将极力维持额定的温度梯度, 如人为从水银柱下端取走一部分热量, 这就破坏原来的温度分布, 那时候, 在重力场的作用下, 水银柱上部热量会自动地传导至下端, 直至达到额定的温差, 取出的一部分热量实际上是整个水银柱减少的内能；如果水银柱上端与外界是开放的(设室温是均温的, 且等于水银柱上下两端的平均温度), 从下端取出的高温热能即等于从上端取得的低温热能, 这样就可源源不断地(适度)从下端取出高温热能。联系到地热现象, 如从地下深处把高温热能取出地面, 就可用来做功(因它与环境有温差), 由于重力能使低温热能变成高温热能, 即它从地表低温区流下去, 可以形象地认为热量就象水一样,在重力的作用下, 由地表往下渗透(沉降、富集) 以维持其一定的含量梯度。所以地热资源是一种可再生资源, 人类尽管开发利用是永不枯竭的！