物理学吧 关注:19,898贴子:109,869
  • 0回复贴,共1

由经典物理学热力学第二定律证明物质的惯性

只看楼主收藏回复

由热二律可知“物质相互间具有自发向平衡态发展的趋势,物质相互间的不平衡态是自发产生作用力的源泉,作用力的方向促使物质相互间朝着降低不平衡态的方向发展”。
而经典物理学定义的作用力是惯性定律的形式,即改变物质原有运动状态必须靠外界作用力干预。或者说物质具有保持原有运动状态的性质,所以物质的加速度产生作用力的原因就是物质具有抑制运动的变化。
以上两个产生作用力的观点不应该相互独立,而应该相互统一。
物质的惯性源于人们对物质运动状态的解释,而由“物质相互间的不平衡态是自发产生作用力的源泉”,物质自发的运动状态改变或受力是因为物质自发朝着平衡态发展的产物,所以惯性的概念是热二律的自发趋势所含有的内容。
以上是典型的形式逻辑,无需数理逻辑加以证明,但可以用数理逻辑证明。
实例1:物质的自由落体运动
由经典物理学公式,动系在引力势中运动满足
W=ΔE+ΔΦ
ΔΦ是引力势,W是地表静系观察不平衡态下的自由落体的重力做功,上式说明动系的动能增量ΔE低于外界势场势能的降低ΔΦ。
动系的动能增量ΔE赶不上外界势能的降低ΔΦ,通常解释为物质保持原有运动状态的性质或者叫惯性。
但从相对时空观点也可以解释为,引力势能不同代表时间快慢分布不同,势能越高时间越快。动系跌落的原因是动系携带动钟,动钟的时间相对比外界势场分布的时间更慢,所谓动系与外界引力势达成的引力平衡态,指动钟的时间快慢与外界引力势的时间快慢分布保持一致。因此当动钟的时间相对比外界势场势能位置对应的时间慢,动系必然向引力势能相对更低的方向运动,本质是向外界势场时间分布相对更慢的方向运动,使得动钟的时间与外界势场时间分布达成一致,这就是动系跌落的目的。
动钟在自发跌落过程,为了使得动钟的时间与外界势场分布的时间快慢差降低,动钟跌落过程的时间减慢幅度不可能与外界势场引力势能对应的的时间减慢幅度相等,因为这无法改变动钟时间相对外界势场引力势能分布对应的时间快慢的差值,这不符合自发跌落过程必须降低动钟的时间与外界势场的时间快慢不一致的趋势。
由相对论可知动能增加必然使得动钟减慢,动能增量越小,动钟的时间减慢幅度越小,因此动钟的动能增量幅度ΔE必然低于势能降低幅度ΔΦ。
这就证明了动系的动能增量ΔE赶不上外界势能的降低ΔΦ。
既可以用惯性解释,也可以用“物质具有自发向平衡态发展的趋势”的热二律解释,两种解释并不相互独立,而是同一物理过程的不同解释。
实例2:牛顿惯性定律是地表重力势的实验定律
在地表所有运动满足重力势,平衡状态下就是重力等于地表的反力,合力为零。这种合力为零的状态实际是重力势下的热二律,地表所有物质的运动状态都力图保持这种平衡状态。
如果地表没有摩擦力,匀速运动与静止都满足合力为零的状态,匀速运动与静止都满足受力为零的平衡态,这就是热二律所要的平衡态。
由此可以看出牛顿所说的物质具有保持原有运动状态的惯性定律本质就是热二律。但热二律是本源,惯性定律是热二律的表现形式。
虽然作为实验定律,二者具有似乎相互独立的自然律,但逻辑是相互对应互不矛盾的同义概念。


IP属地:江苏1楼2019-07-27 16:19回复