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第8章 七、热能的本质

热现象的研究在物理学中称为分子物理学或者热力学,已经取得了巨大的成就。不同于电学、磁学或者电磁学,以及牛顿力学,热力学的研究没有遇到逻辑上的困境,尽管有克劳修斯把热力学第二定律引入到整个宇宙所遇到的悲观结论,但并没有直接的或者说某个具体实验的困境。

分子物理学从微观的层面认识热现象,而热力学从宏观的层面认识热现象,应该说,分子物理学更能阐述热现象的本质。热力学更似质点力学,揭示热现象的规律,但却与热现象的本质存在差异。在物理学中,热是由分子或原子的运动所产生的一种属性,这是确定无疑的。那么光子运动产生热吗?或者说,光子有温度吗?深入到原子的内部,组成原子的基本粒子运动产生热吗?回答这些问题,我们必需知道热的本质。我们知道,光束射入一个看得见的宏观实体,后者的温度会升高,这束光是不可能完全被反射出去的,那么光束的射入为何使得后者产生热呢?深入到原子的内部,就是科学家通常说的核能,核能具有温度吗?热现象是分子或原子运动产生的属性,而分子或原子总是运动的,不存在不处于运动状态的分子或原子,那么我们是否可以说,热现象是分子或原子所具有的一种属性呢。把热现象与运动联系起来是否给我们认识热的本质产生一种错误的引导呢?我们通常把热现象称为热能,在物理学中,热现象也常常被视为热能,从而引向能量的一种纯粹的形态。温度可以表示热,但核能或其它的能量形态也是有温度的。

动能与热能是可以互相转化的,这是可以确定的,但动能与热能是两种不同形态的能量,那么哪种形态的能量更为表象呢?我们从物理学对热现象的定义出发,如果热是由分子或原子的运动产生的,那么动能似乎就更为原始,热能就更为表象。我们在深入一步,分子或原子的运动产生热,是不是可以理解为深入原子的内部就不产生热呢?分子或原子的运动是怎样产生热的?热能是不是与动能一样具有形态?我们从物理学的知识中知道,动能有很多中不同的形态,比如宏观实体的运动所具有的动能、基本粒子的运动也具有动能,这里就发生了与热能重合的情况,分子或原子的运动同样能产生动能,这说明热能与动能是同质的。热能在这方面与动能具有一样的特征,尽管我们的物理学界定了热能是由分子或原子的运动产生的热现象,但热能却是具有形态变化的,有机分子具有大得多的结构,可以把无机分子包括进来,它的热能形态显然与无机分子或原子的热能形态是不同的。另外,分子或原子的运动所具有的动能是否就是热能本身呢?或者说,我们把分子或原子的动能形态就解定为热能呢?

动能与热能的转化是如何完成的呢?物理学的研究已经很清晰,比如一个铁球以垂直向下的速度冲向地面,速度降为零,那么就有同等的动能转化为热能。从分子物理学的角度来理解这个转化过程,铁球把动能通过碰撞转化为热能,在碰撞中,铁球的表面与地面发生冲撞,改变了铁球和地面的接触部分的分子或原子层面的运动状态,从而转化成热能。这一过程,我们可以得出以下几点结论,一、分子或原子的速度是可变的,不是极限速度。二、外在的运动可以转化成内在的运动。三、动能与热能是遵循同质规律的。

一束光射向一个铁球,铁球的温度会升高,一部分光能转化为热能。这个转化过程与前面的那个转化过程是不同的,尽管它们在本质上是相同的,但在表象层面却是很不同的。光子通过与铁球的碰撞将光能转化成热能,从分子物理学的角度来理解这个转化过程,光束射向铁球,一部分被铁球捕获吸收,一部分反射出去。射入铁球内部的光子是铁球温度升高的原因,至于铁球对光的反射是否产生热,我们如果从能量守恒定律来理解的话,那么是不产生热的。但这个结论仍然需要进一步的论证。射入铁球内部的光子成为铁球的构成部分,但光速仍然是极限速度,不过在铁原子内部,它的速度发生了变化。铁原子的运动也因此发生变化,从而转化成热能。这一过程,我们可以得出以下几点结论,一、光子尽管具有极限速度也能被铁原子捕获,这表明铁原子内部具有极强的吸聚属性,原子或分子具有使基本粒子速度慢下来的属性。二、光子的速度比铁原子内部的基本粒子的速度要大,铁原子内部的基本粒子的运动可以改变铁原子的运动状态,内部运动可以转化成外在的运动。

通过上面两种情况的热现象,我们如果把热的产生界定为分子或原子的运动,就存在某种程度的局限。有一点是可以肯定的,所有的能量形态在本质上是同质的,都是可以相互转化的,都是关联的。如果说,热只能是分子或原子才具有的属性,那么核裂变或者热辐射就不能产生热,这将陷入困境。另外,热如果作热能理解,或者作能量的一种纯粹形态来理解都将陷入逻辑困境。能量如果成为纯粹的存在体,那么这种存在体具有空间属性吗?如果纯粹的能量成为存在体,这种存在体就是不具有空间属性的,而一个不占有空间的存在体是不可能的,所以纯粹的能量是不存在的。

我们在时空场理论中曾经多次否定纯粹能量的存在,纯粹的能量是不存在的,能量只是存在体的一种趋向属性,或者说一种趋向肢体。因此,所谓热能、动能、光能或者核能、场能都不是纯粹的能量,都是能量在存在体中的能量趋向。如果把它们理解为一种纯粹的能量形态,那么它们是不存在的,我们感知的能量形态都是能量在存在体中的趋向。因此热如果被界定为热现象,那么就不能被理解为一种纯粹的能量形态,而是一种趋向能量的时空场形态。这种观念在思辨逻辑上确定了所有的在物理学中或者在生活中所谓的能量都是同质的,因为它们都是时空场的一种形态而已。如果我们把这种能量趋向的时空场形态称为能量形态,那么我们必须明白它不是纯粹的能量,而是一种时空场形态。热是一种时空场形态,它是分子或原子所具有的一种属性,它囿于分子或原子外部运动的一种属性,犹如地球的引力场,这种属性具有能量趋向的形态。原子内部的基本粒子所具有的能量形态是核能,它是囿于原子内部的的属性,同样是一种时空场形态,具有极强的吸聚属性。由于基本粒子拥有极限独立属性,所以极强的吸聚属性也仍然不能使得原子坍塌,基本粒子的速度尽管没有光子速度大,但和后者是一个级别的,是巨大的。原子内部极强的吸聚属性使得基本粒子的速度在原子整体上慢了下来,也就是说原子内部的时空场在趋向均匀中使得速度慢了下来,正是因为如此,宏观实体才可以获得极低的速度,生命实体才可以体验多种速度,把速度的差异拉到极限,这种状态是接近完美的。速度慢下来对于宇宙的发展是极重要的,静,一种极美的形态。

宇宙实体形态的发展进程是从基本粒子向宏观实体变迁的,从速度上来看,这一进程又表现为速度能够慢下来,使得速度在一个实体里具有多种层次的差异,这样的实体在形态上也更为复杂,更趋于稳定。实体的发展是实体自因的属性,是相对独立属性的必然趋向,发展是对这种必然趋向的思辨逻辑判断。速度慢下来使得实体具有巨大的优势,对于实体的惯性而言,速度越大,惯性就越大,因此速度慢下来就使得实体的惯性变小,也就容易改变,发展因为惯性小而变得容易。实体的惯性是维护实体形态的,也就是阻止实体改变的,因此速度大的实体在形态发展上就会变得困难。

排斥现象不同于热现象,排斥并不是一种属性,或者说它不是实体所具有的属性,实体本身是不可能具有排斥属性,吸聚属性的极限是不吸聚,绝对不是排斥。排斥现象是实体在外因的作用下所具有的一种不吸聚的现象,它不能成为实体的一种属性,因为这种现象是不能内化的。排斥如果成为实体的一种属性,那么它与实体的吸聚属性就必然形成矛盾,也就必然将实体在瞬间撕裂成两个实体,因为成为矛盾的两种属性是不可能存在的,必然陷入思辨逻辑的困境。因此排斥现象只是外因的一种不吸聚的现象,并不是实体的属性,所谓斥力也是不吸聚的现象而已。

热是新的能量形态,或者更准确地说是一种表象的时空场形态,是实体的一种属性。无论热力学第一定律,还是第二定律都是说明热是可以转化的,既是可流逝的,也是可再生的。热力学第二定律,克劳修斯把它引入宇宙,把宇宙当作一个大热机,熵总是力图达到某一个极限值,当熵达到这一极限值的时候,宇宙便失去了变化的动力,宇宙在的热的平衡中死去,这就是热寂说。热力学第二定律有两种表述形式,一是开尔文的热循环表述形式,另一就是克劳修斯的热传递表述形式,两者在物理学中是等价的,也就是在数学逻辑上是相同的。然而这两种表述在思辨逻辑上是不一样的,因为它们的逻辑前提不一样,开尔文的表述形式需要一个封闭的热循环系统,而克劳修斯的热传递表述形式却不需要逻辑前提,在任何情况下,热都不会自动从低温向高温传递。因此后者的表述更具有普遍意义,克劳修斯的表述也更具有哲学的思辨意义,但把它引入宇宙是不成立的。首先宇宙是无限的,不是一个封闭的大热机,其次热只是一种表象的时空场形态,宇宙存在不断地产生热,也就不会热和功的守恒。所谓守恒只是有限属性的一种规律而已,对于无限,哪里有什么守恒。

但克劳修斯对热力学第二定律的哲学思考是有意义的,它一方面表明热是一种表象形态的能量形态,另一方面揭示了实体发展的本质趋向。实体的速度趋向,实体的速度存在一种本质的趋向,就是慢下来,热传递遵循实体的本质趋向,具有明确的方向。实体的速度慢下来是有极限的,不会是绝对静止,从而不会陷入克劳修斯所担忧的那样在平衡中死去,他没有认识到实体速度慢下来也必然使得实体的惯性小下来,实体更容易变化。另外实体的速度慢下来也只是以一种整体的速度形式,极限速度依然在,所以永远不会失去变化的动力。所以生命实体会死去,它的形态以一种巧妙的方式繁衍,但发展的动力在变大,而不是失去。克劳修斯的哲学思考是不成熟的,不符合思辨逻辑,热力学第二定律不是针对无限属性的,而是针对有限属性的,它的克劳修斯表述形式阐述了热传递的趋向属性,他的悲观只是陷入了认识的误区,仅此而已。

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