熵量的提出

熵量增加原理

熵减原理

熵量守恒定律

熵量的提出

1950年，德国物理学家克劳修斯提出了熵的概念。熵就是温比热量，是热量的变化除以绝对温度所得的商，也就是热力学系统平衡态的状态函数。熵量则是无序程度的量度。

熵量是在宇宙系统中，除了质量、能量外，另一种物理量。在宇宙中，不但质量是守恒的，能量是守恒的，而且，总的熵量也是守恒的。

熵量增加原理

克劳修斯提出熵的概念后，进而发现了热力学第二定律，亦称熵量增加原理：

dS大于等于dQ/dT。

其中dS为初态和终态均为平衡态的某过程的熵变，dQ为在此过程中热量的变化，T为温度，不等号表示不可逆过程，等号表示可逆过程。上式中的 dQ=-cdT，亦即系统中热量的变化。其中c为热容量，符号-表示系统具有负的热容量。事实上，对于某个热力过程，不管初态、终态是否平衡，该式都成立。对于孤立系统，有：

ΔS大于0。

可以看出，以上两式是在无约束的条件下得出的。在这种系统中，各物体是排斥性的，是一种热力扩散性的结构。

熵减原理

2001年，本人发现，在自然约束的引力系统中，粒子的动能小于势能，即E小于等于（1/2）V，其中E为粒子的动能，V为引力势能，V=-GMm/r，G为万有引力常数，M为场源的质量，m为引力场中某粒子的质量，r为粒子到场源中心的距离。上式表明，在约束性的系统中，系统的总能量为负。同时，我们看到，在引力场中，粒子的运动类似于某系统中的热运动。因此，可以用热力学的方法来研究这种运动。现在，用上式代换热力学第二定律、亦即熵量增加原理中的热量dQ，代换后的能量（1/2）V的含义与热量dQ的含义相类似。由此，我们得出，在自然约束系统中，存在熵量减少的现象，并进而发现了熵量减少原理，亦即引力约束系统的热力学定律：

dS小于等于（1/2）V/T小于等于0。

熵量守恒定律

宇宙中的白洞过程，是熵量增加的过程。20世纪上半叶，多位数学家和物理学家提出了大爆炸和热膨胀的模型。在大爆炸和热膨胀的过程中，某宇宙系统的半径从约等于0增大到最大，温度从最大下降到最小。我们将处在这一过程中的宇宙系统划分为充分小的各个小系统，通过积分，有，熵量S大于0。这是一个熵量增加的过程。

对于黑洞过程来说，则是熵量减少的过程。假设某宇宙系统在热力作用下,经过某个膨胀过程以后,停止膨胀,速度为零,温度下降到最小。这时，在引力的作用下，某宇宙系统开始收缩，并最后坍缩成黑洞。在收缩过程中，引力占优势，势能绝对值|V|大于动能K，Q为负值，熵为负。显然，在这一过程中，其半径减小，从最大减到约等于0，，温度从最小逐渐上升，在坍缩成黑洞时，温度达到最大。这是一个热化的过程。现在，也将该宇宙系统划分为充分小的各个小系统，通过积分，有，熵量S小于0。

热力学第二定律指出，对于可逆过程，其积分可沿任一路径进行，在沿可逆过程对温比热量的变化进行积分时，其积分与路径无关，即积分结果为一常量。在某些特殊的情况下，个别白洞、黑洞过程可以构成循环系统。这种特殊情况，就是这样的可逆过程。对于这种可逆过程，从以上可得：

S=0。

从以上可见，白洞具有的是正的能量，黑洞具有的是负的能量。在白洞、黑洞构成循环过程的系统中，总的能量变化为0，也就是说，能量是守恒的。同时，从此式可见，总的熵量变化也为0，也就是说，熵量也是守恒的。

在宇宙中，除了某些白洞—黑洞过程构成循环系统的特殊情况外，在一般情况下，大多数白洞、黑洞过程是错开的，并不构成循环系统。假定在宇宙中有m个天体处于白洞状态，有n个天体处于黑洞状态。在宇宙中，在总体上，白洞、黑洞总是相继发生的。在一般情况下，对于两相邻的白洞、黑洞来说，白洞的正能量和黑洞的负能量并不一定是相等的。但是，根据对称性原理，在总体上，宇宙中的白洞、黑洞是对称的，白洞的正能量和黑洞的负能量总是相互抵消的。在这种情况下，可以令m=n，从而有：

S=0。

从以上可见，在局部区域，两相邻的白洞、黑洞并不一定两两构成循环过程，但在总体上，白洞、黑洞是两两对应的，因此，在整个宇宙系统中，能量是守恒的，熵量也是守恒的。这就是宇宙系统的熵量守恒定律。

从上面可以看出，不但在白洞、黑洞构成循环系统的特殊情况下，熵量是守恒的，而且在宇宙系统中相邻的白洞、黑洞并不两两构成循环过程的一般情况下，宇宙中的熵量也是守恒的。能量守恒定律经过无数实验的检验，证明是正确的。熵量守恒定律是从能量守恒定律推导出来的。因此，同质量守恒定律和能量守恒定律一样，熵量守恒定律也是正确的，熵量守恒定律也是宇宙中的一条基本定律。

英国物理学家霍金指出，宇宙中的物质具有正能量，但物质彼此以引力相吸引，而引力具有负能量。在近似均匀的宇宙空间中，负的引力场正好抵消物质所代表的正能量，因此，宇宙的总能量为零。我们发现，熵量和能量有着密切的关系，从而得出，在非均匀的宇宙空间中，在物质较少的区域，物质所代表的正能量将大于场源所产生的负能量，因此，总的能量为正，这是扩散性热力系统熵量增加的原因。在物质较多的区域，场源产生的引力场的负能量将大于物质所具有的正能量，因此，总的能量为负，这是约束性引力系统中熵量减少的原因。同时，可以进一步预计，从整体看，约束性的引力系统中物质运动的负能量，将抵消扩散性的热力系统中物质运动的正能量，因而，约束性的引力系统熵量的减少，将抵消扩散性热力系统熵量的增加。就整体而言，引力约束系统的熵量减少原理和热力扩散系统的熵量增加原理，是互补的。也就是说，将以上的熵量减少原理与R.克劳修斯的熵量增加原理结合起来，可以得出，宇宙总的熵量为零，宇宙中的熵量是守恒的。这就是熵量守恒定律。按照熵量守恒定律，宇宙是熵增和熵减交替的过程，或者说，是热寂和热化交替的过程。这两个过程的交替运行，将使宇宙永远处于充满活力和生机的状态。