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挑战传统——热力学第二定律成立么 作者：张轶凡 摘要：本文回顾了近些年来关于热力学第二定律的种种观点，讨论了近两年饱受争议的中国科学家关于无偏二极管的相关研究和日本科学家关于信息转化能量的试验，并提出了对这一问题的展望。 Abstract: This article reviewed in recent years on the second law of thermodynamics is discussed a variety of viewpoints, nearly two years of controversial Chinese scientists on nonbias diode related studies and Japanese scientists regarding the information transformation energy test, and put forward the prospect on this issue. 关键词：热力学第二定律 麦克斯韦妖 无偏二极管 信息论 Key words: the second law of thermodynamics Maxwell demon nonbias diode information theory 一．热力学第二定律的提出 在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论在热力学第一定律之后，人们开始考虑热能转化为功的效率问题。这时，又有人设计这样一种机械——它可以从一个热源无限地取热从而做功。这被称为第二类永动机。 1824年，法国陆军工程师卡诺设想了一个既不向外做工又没有摩擦的理想热机。通过对热和功在这个热机内两个温度不同的热源之间的简单循环（即卡诺循环）的研究，得出结论：热机必须在两个热源之间工作，热机的效率只取决与热源的温差，热机效率即使在理想状态下也不可能的达到100%。即热量不能完全转化为功。 1850年，克劳修斯在卡诺的基础上统一了能量守恒和转化定律与卡诺原理，指出：一个自动运作的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任何变化，这就是热力学第二定律。不久，开尔文又提出：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，从而获得机械功。这就是热力学第二定律的“开尔文表述”。奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。在提出第二定律的同时，克劳修斯还提出了熵的概念S=Q/T，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。这之后，克劳修斯把孤立体系中的熵增定律扩展到了整个宇宙中，认为在整个宇宙中热量不断地从高温转向低温，直至一个时刻不再有温差，宇宙总熵值达到极大。这时将不再会有任何力量能够使热量发生转移，此即“热寂论”首先对“热寂说”提出诘难的是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell )。1871年，他在《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中，设计了一个假想的存在物——“麦克斯韦妖”。麦克斯韦妖有极高的智能，可以追踪每个分子的行踪，并能辨别出它们各自的速度。这个设计方案如下：“我们知道，在一个温度均匀的充满空气的容器里的分子，其运动速度决不均匀，然而任意选取的任何大量分子的平均速度几乎是完全均匀的。现在让我们假定把这样一个容器分为两部分，A和B，在分界上有一个小孔，在设想一个能见到单个分子的存在物，打开或关闭那个小孔，使得只有快分子从A跑向B，而慢分子从B跑向A。这样，它就在不消耗功的情况下，B的温度提高，A的温度降低，而与热力学第二定律发生了矛盾。麦克斯韦只有当我们能够处理的只是大块的物体而无法看出或处理借以构成物体分离的分子时，热力学第二定律才是正确的从单一室温环境获得能量的实验与研究》中提出：人类从自然界获得能量，有两种途径。一种是向物质要能量：如内燃机、蒸汽机、原子能反应堆，这类机器统称为物质发动机，它们的共性是散发余热；另一种获得能量的途径是向内能库要能量，由无偏二极管组成的内能发动机就是其中的一种，这类发动机的共性是散发余冷。内能发动机不直观，由于历史原因，如科学的局限性，以前人们认为是不可能的，但随着科学技术的发展，它的制造已变成可能。 2004年《光明日报》报道：中国科学院生物物理研究所研究员徐业林发明的‘无偏二极管’,陆续获得了俄、英、美、中四国的发明专利......在不需要外加电能、化学能、太阳能等能量的条件下,只要环境温度高于负273℃,该器件就能奇迹