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人文视角下对物理的认知(热)

温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度,是大量分子做热运动平均动能的标志。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。温度微观上最本质的原因不但和分子的平均动能相关,还和光子(广义)密切相关,此处的光子是指电子跃迁吸收或辐射的可见光及物体分子振动时吸收或辐射的红外线、微波等电磁波。光子无所不在,参与电子的能级跃迁,可以被禁锢和释放。科学并非无所不能,当物理学家的研究方向有了一定边界时,也是物理学更成熟之时。

宇宙是人类最大的实验室。人类对自然界应有一颗敬畏之心,人类在许多方面无法与自然争巧,比如自然界创造了生命。把自然界当成我们的老师,模仿和适应自然界会给我们带来许多福祉。

在文学上对生命体的描述要求形神兼备,在物理量中,形可以理解为生命体的长宽高,材料和质量,而神可以理解为运动状态和能量及气场。世间万物,也可以说形与神是一体两面,密不可分的。在生命科学领域,进行绝对的不失真的模仿,终有一天,我们会认知生命的奥秘,实现科技水平的突破。

时间、速度、质量等物理量是人类为了认知、描述、把握和应用自然界中的万物而人为设定的。在时间=路程/速度中,可以说时间是以路程和速度的比值为参照物的。时间的度量和感知必须通过事物的运动和变化。一个复杂的事物,是处于一个更大的运动和变化系统中的,会有许多偶然和随机性。所以过程不可逆,时间是不能倒流的。

太阳光的照射,是地球上水循环,大气流动,各地温度差异的主要的推动力。热的传播在广阔的宇宙空间中也是以光子及电磁波热辐射的形式传播的。在抽掉空气的真空中,可以忽略分子的存在。但不同的真空中会有不同的温度,也可以说是由不同的光子密度流的造成的。气体受到压缩时,体积缩小但温度升高。气体的存在空间变小,但分子原子的平均动能增加,这样的解释很牵强。气体体积被压缩,光子流密度增加,所以温度增高,这样的解释更合理。当物体之间摩擦时,物体表面会发生挤压,也可能会有部分分子脱落。由于电子之间的相互作用,使得光子由原来的被禁锢状态变为自由状态【凝聚态物质的化学键被破坏,或类似于化学反应中有时会发出光和热】,释放的光子增多,导致温度的升高。分子热运动增强,内能增加,也是得到光子后的表现形式。100度的水和100度的水蒸汽温度相同,如果认为分子的平均动能相同,显然不完美。在液态变为气态过程中,水分子(原子)中的电子吸收光子,,电子跃迁到更高能级。但物体外界环境中光子流的密度相同,这样的解释更合情理。

气态物质分子动能增强,密度一般会下降。在物质的气态,液态和固态中,一般来说,压力越大,密度越高,温度越高。比如地核的温度高,太阳的密度高,温度更高。只用分子热运动学说解释温度的微观本质显得比较勉强。     

提到电磁波辐射,并非就是30万公里/秒,那是在真空中的速度。物体的热辐射类似于放射性物质的辐射,是一个持续的过程,也类似于液体的蒸发,外表面是热辐射的界面。当物体温度不变时,处于吸收和辐射电磁波的平衡状态。

在微观上,温度的本质不只是分子运动,还和光子密切相关,就是和电磁能密切相关。熵这个词代表着混乱和无序,主要针对的是高温气体的做功能力。物质在气、液、固三态之间变换时,推动汽轮机的做工能力在下降,但整体上分子本身的排列应是趋于有序。电磁能在宇宙天体间及天体内部各区域间是流动的,会造成和参与物体分子的相对有序或无序的变化,宇宙只能熵增的说法也是不成立的。

现在的量子计算机的设计方案中,许多需要低温。低温超导材料也需要低温。制造低温是需要耗费能量的,并且需要增加低温保持设备,那样可能使它们不具备经济效益和实用性。目前的可控核聚变,消耗的能量要远大于它产生的可利用的热能(赔本赚吆喝)。核裂变利用的元素,在自然条件下就有辐射裂变倾向,人类是顺势而为。要实现核聚变,需人为产生极高的温度。人类想要利用可控核聚变发电,是要与自然争巧,成功的概率很低。

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