时空统计热力学.doc

热运动与自组织的本质——时空统计热力学 宋太伟 2014-6-25 上海建冶环保科技股份有限公司 上海陆亿新能源有限公司 上海建冶研发中心 目 录 1. 前言 2. 热力学体系的数学逻辑基础及物态、能量、热量、温度、熵等基本概念与内在关系 2.1 热学本质问题的数学描述方法 2.2 热学基本概念与基本关系 2.2.1 物态、内能、微观量子态、随机统计逻辑基础 2.2.2 温度、热量、热平衡态与能量守恒 2.2.3 时空结构形态理论基础逻辑进一步论述、光量子的本质时空关系、能态关系 2.2.4 非平衡态、热扩散、熵、热力学第二定律 3. 随机系统的统计关联与分形、有序结构、相变与自组织 随机系统的统计关联与分形结构 3.1.1 统计关联 3.1.2 分形结构 3.2 有序结构 3.2.1 有序结构的定义、分类 3.2.2 有序结构的能态特征 3.3 相变理论 3.3.1 相变的时空统计本质逻辑 3.3.2 有序结构势能能级结构及对应的相变特征 3.3.3 相变方程及相变温度TC计算关系 3.3.4 超导相变与高温超导机理 3.4 系统的自组织 3.4.1 自组织系统能态关系与时空结构特征 3.4.2 系统自组织的时空逻辑机理 3.4.3 生命体的自组织 4． 结束语 参考文献 后记 热运动与自组织的本质——时空统计热力学 经过近半生的不懈思索与总结，我已经基本完成了，有关大自然及地球人类社会重要的内在本质逻辑的全新认识及内在数学逻辑的全新描述。不过，对我来讲，要真正完成完整的、关于大自然的内在本质的数学逻辑理论体系及关于人类社会的内在本质的哲学逻辑理论体系，似乎更加困难。这可能与个人性格有关，我只对极具普遍意义的未知问题感兴趣，喜欢在忘我的境界思考分析事物背后最本质的东西，并对自然真理寻找简捷美妙的数学逻辑关系，我喜欢发现时的感觉，不过真的发现以后，一般是束之高阁，很难说服自己，去完成大量的细稍末节的味同嚼蜡的铺垫、陈述、完善，变成组织严谨、无所遗漏的“范文”。当然，时间可以改变一切。在索遍穷通以后，让世人分享，应该是极自然的了，也是责任所在。我不喜欢墨守成规、循规蹈矩，只相信真理，成卷的文风，通篇基本上以原创为主，多是自成一体的语言，但愿读者也不要太苛刻，毕竟，更深刻更睿智地认识与表述真理更为重要。本文可以作为我关于大自然的内在本质逻辑理论体系的开篇之作。 前言 温度与时间、位移、质量、电荷等一样，是最基础的物理概念，物理学及相关科学理论中的绝大部分内容，全部是在这些基本概念的基础上，推导演绎出来的。与时空、能量概念一样，内能、温度、热量等物理量的概念、本质内涵，更准确、更深刻的定义与规范，是可以带来物理学（尤其是物理学中的热学）里程碑式的发展与变革的。 近百年来，人类在探索未知世界、改善自我生存环境、创造物质财富等发展实践中，取得了无可比拟的巨大成就，在量子力学、核物理、材料与物质结构、激光、半导体与集成电路、自动化与机器人、航空航天技术与太空探索、等离子体与液晶等新物态材料技术、纳米技术、高分子技术、细胞生物学、基因工程、计算机、互联网与信息传播技术等等高端前沿科学技术领域，创造出超乎现代人类想象的新概念、新方法、新产品、新体验、新节奏、新速度、新效率、新生活。人类似乎真的进入无所不能的e时代。 层出不穷的、爆炸式的新生事物的诞生，为我们更深刻地认识、感悟与大自然本质逻辑（即内在规律）紧密相关的时间、位移、质量、温度、电荷、能量等物理量的本质内涵，开启了更为广阔的智慧思路。 物理学中的热学内容，与人类的日常生活、工作与创新实践活动，联系的更为广泛、密切。“冷热”状况是无处无时不在的关注点，从本文可以了解到，甚至是社会人文领域的“焦点”、“热点”、信息资讯，也是自然热度的关联组份，将被纳入热学的逻辑体系。 对理论体系进行定义，除了空洞无价值、不知所云、或故弄玄虚以外，是没可说的。科学技术要具体化，自然规律或者逻辑真理是确定的，由相关逻辑真理组成的“真理集”（理论体系），用几句话能说清什么？所以这里我不想牵强地讲“热学”是什么，而是将具体地分析讨论温度、热量、能量、物态等之间的更本质的内在关系，并以时空结构几何与数理统计逻辑加以描述。 本文力图给出有关热运动与自然物态变化的，更清晰的基础的概念与本质内涵，并建立普遍适用的数学逻辑关系。 2． 热力学体系的数学逻辑基础及物态、能量、热量、温度、熵等基本概念与内在关系 经典热力学从宏观表象分析物体的热问题，量子统计热力学则从物体的微观机