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以下是含有熱力學的搜尋結果,共03

  • 新定律揭熱力學時間在黑洞內倒流

    我們都知道黑洞有很多奇怪的特性,像是沒有任何東西,甚至是光,在掉進黑洞後還可以逃脫。但同樣奇怪的特性卻鮮有人知道的是,黑洞好像是知道未來會發生什麼事,以便於在一開始就形成。然而,這個奇怪特性開始於黑洞被定義的方式,這給了一些物理學家探索其他的定義。在物理評論通訊(Physical Review Letters)發表的一篇新論文,加州大學柏克萊分校教授Raphael Bousso和勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)以及加州大學聖塔芭芭拉分校研究生Netta Engelhardt,提出一項在廣義相對論下新面積定律(new area law)的報告。這項新定律是根據一個解釋,把黑洞當作彎曲幾何物體(curved geometric object),稱為「全息螢幕(holographic screens) 」。 \nEngelhardt告訴Phys.org:「這個所謂的黑洞事件視界目的論(teleology),是物理學家在定義事件視界的人為加工方式:事件視界是關於無限未來流逝時間(infinite future elapsed time)的定義。因此,藉由定義,它『知道』有關整個宇宙的命運。在廣義相對論中,黑洞事件視界無法在有限時間被任何實質觀察者觀察到,並且做為一個實體黑洞知道未來的無限也沒有意義。它只是描述黑洞的一個方便的方式。」 \n如同Engelhardt所解釋,一個全息螢幕如此有趣的原因是,它們被定義在一種方式,依賴更多的局部特性以及不需要未來無限的資訊。她說:「這是造成像全息螢幕的物體如此有吸引力的一個特性:在它們被定義的方式之下,它們沒有受損於如此奇怪的特性。」 \n在他們的論文,物理學家報告一項新面積定律,講述全息螢幕面積朝哪一個方向增加,端賴螢幕是一個「未來全息螢幕」,或者是一個「過去全息螢幕」。如同科學家解釋,這兩種類型的螢幕對應於不同類型的重力場。Engelhardt說:「全息螢幕是強烈重力場區域一個局部邊界的觀念。未來全息螢幕對應於重力場把物質拉在一起(例如:黑洞、大崩墜);而過去全息螢幕對應於把物質向外散開的區域(例如:大爆炸、白洞)。」 \n這個新面積定律陳述,未來全息螢幕面積總是朝一個方向增加,而過去全息螢幕面積總是朝第二個(不同的)方向增加。當從熱力學的觀點以及使用時空是一個全息圖的想法來看,這個定律有一些吸引人的解釋。根據全息原理(holographic principle),在某一地區的資訊或熵的量,與表面面積有關。因此藉由解釋這個面積是熵的一個領域,這個面積定律能夠揭露熱力學時間的方向(如同科學家所提,是和數學上的時間不一樣)。 \n新的定律說未來的全息螢幕永遠往一個方向擴張,而過去的全息螢幕永遠往不同方向擴張,因為未來和過去全息螢幕面積朝不同的方向增加,兩個螢幕類型的時間方向是不同的。在過去全息螢幕,時間是向前移動。膨脹的宇宙,例如我們的宇宙,牽涉到過去全息螢幕,因此我們自然意識到熱力學時間是向前跑。相較之下,時間在未來全息螢幕是向後跑。就某種意義上來說,這樣的解釋有個奇特的結果,熱力學的時間在黑洞內是倒流,然後崩塌宇宙。 \n科學家在他們的論文也提到,這是自從1971年以來,在廣義相對論下第一個新的、明顯可應用的面積定律,當時霍金(Stephen Hawking)展示黑洞的事件視界(也就是它的總表面面積)絕不會變得更小。然而在後來,霍金展示在量子效應之下,黑洞放射出輻射,這個放射造成黑洞的事件視界、表面面積、以及品質會隨著時間減小,因此黑洞最終蒸發。然而在沒有量子效應之下,霍金面積定律依然有效。對Bousso和Engelhardt來說,這也是一個未來研究的領域,調查新面積定律如何可以在量子效應下保持完好。Engelhardt說:「我們的面積定律在量子效應不存在時有效。然而在未來,我們希望證明一個更廣義的面積定律,在特定的量子效應下更為普遍地有效。」

  • 用王道推動中華文藝復興

     科學認知中王道的內涵,用熱力學氣體等溫膨脹做功作為解釋,在(壓力P1,體積V1)之狀態1膨脹到狀態2(壓力P2,體積V2),所做的功是PV曲線下的面積,曲線上每一點都符合理想氣體的P-V關係,從頭到尾處於可逆的平衡狀態之反應。如果P-V關係是非平衡狀態所作的功,總是比較小,氣體在可逆的平衡狀態下等溫膨脹所作的功,是極大功。將此系統設立是一個經濟體系,則平衡狀態的「發展」將獲得最大的「成長」,政府的角色是維持「等溫」。然而,真實經濟體不可能在完全「平衡」狀態下運作,只能儘量接近平衡。 \n 社會科學的平衡狀態,用熱力學定義的涵數自由能(G)可以度量。一個程序(反應)在平衡狀態下進行時,自由能的變化(ΔG)等於零。只要ΔG不等於零,此程序仍將繼續朝某一方向進行,直到ΔG = 0為止,是謂平衡狀態。ΔG當中要考量有ΔE,它是「內能」(internal energy)的變化。ΔG接近零,則該經濟體系平衡穩定,可持續發展;ΔE累積太大時可用「對外做工」及「多元化」來抵銷,避免遠離平衡狀況,發展不穩定。 \n 根據上述「王道的熱力學」論述,吸納生物多樣性及文化多樣性的永續發展,將所有的價值都共創共享,所有的問題都共同解決,能從(接近)平衡、穩定狀態發展的長期累積,發展出最大功,形成王道的企業,王道的經濟,王道的技術合作,王道的國際政治,用王道來推動中華文藝復興,讓中華文化對世界文明作出最大的貢獻。

  • 廚房裡的秘密--飲食的科學及文化

    二魚文化出版 \n作者:陽明大學生化所教授徐明達 \n內容簡介:作者以淺顯易懂的方式說明較難懂的觀念,例如量子力學、熱力學等等,但一般大眾可能一看到「熱力學」這樣的名詞就會打退堂鼓,作者以「飲食」作為題材來包裝物理、化學和生物的基本原理和常識。譬如:牛奶為什麼是白色?為什麼炸的食物吃起會脆?為什麼法國的女人吃不胖?等等。飲食是大家都很熟悉也很關心的事情,此書以趣味知識的書寫,達到推廣科普的效果。

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