熱力學第二定律的微觀解釋不可逆過程的統計性質（以氣體自由膨脹為例）

下面從統計觀點探討過程的不可逆性微觀意義，并由此深入認識第二定律的本質。

熱力學第二定律的微觀意義：一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。在熱力學中，序：區分度。

對于一個熱力學系統，如果處于非平衡態，我們認為它處于有序的狀態，如果處于平衡態，我們認為它處于無序的狀態。首先理解有序和無序的概念。

一個被隔板分為A、B相等兩部分的容器，裝有4個涂以不同顏色分子。3.熱力學第二定律的統計意義熱力學第二定律的微觀意義分布（宏觀態）詳細分布（微觀態）14641開始時，4個分子都在A部，抽出隔板后分子將向B部擴散并在整個容器內無規則運動。隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形如下圖所示：

微觀態共有24=16種可能的方式，而且4個分子全部退回到A部的可能性即幾率為1/24=1/16。

一般來說，若有N個分子，則共2N種可能方式，而N個分子全部退回到A部的幾率1/2N.對于真實理想氣體系統N1023/mol，這些分子全部退回到A部的幾率為。此數值極小，意味著此事件永遠不會發生。從任何實際操作的意義上說，不可能發生此類事件。

對單個分子或少量分子來說，它們擴散到B部的過程原則上是可逆的。

對大量分子組成的宏觀系統來說，它們向B部自由膨脹的宏觀過程實際上是不可逆的。這就是宏觀過程的不可逆性在微觀上的統計解釋。第二定律的統計表述（依然看前例）4個分子在容器中的分布對應5種宏觀態。分布（宏觀態）詳細分布（微觀態）

左邊一列的各種分布僅指出A、B兩邊各有幾個分子，代表的是系統可能的宏觀態。中間各列是詳細的分布，具體指明了這個或那個分子各處于A或B哪一邊，代表的是系統的任意一個微觀態。一種宏觀態對應若干種微觀態。在一定的宏觀條件下，各種可能的宏觀態中哪一種是實際所觀測到的？不同的宏觀態對應的微觀態數不同。均勻分布對應的微觀態數最多。全部退回A邊僅對應一種微觀態。統計物理基本假定—等幾率原理：對于孤立系，各種微觀態出現的可能性（或幾率）是相等的。各種宏觀態不是等幾率的。那種宏觀態包含的微觀態數多，這種宏觀態出現的可能性就大。定義熱力學幾率：與同一宏觀態相應的微觀態數稱為熱力學幾率。記為。

在上例中，均勻分布這種宏觀態，相應的微觀態最多，熱力學幾率最大，實際觀測到的可能性或幾率最大。

所以，實際觀測到的總是均勻分布這種宏觀態。即系統最后所達到的平衡態。

對于1023個分子組成的宏觀系統來說，均勻分布這種宏觀態的熱力學幾率與各種可能的宏觀態的熱力學幾率的總和相比，此比值幾乎或實際上為100%。對整個宇宙不適用。如布朗運動。平衡態相應于一定宏觀條件下最大的狀態。熱力學第二定律的統計表述：孤立系統內部所發生的過程總是從包含微觀態數少的宏觀態向包含微觀態數多的宏觀態過渡，從熱力學幾率小的狀態向熱力學幾率大的狀態過渡。自然過程總是向著使系統熱力學幾率增大的方向進行。4.熱力學第二定律的適用范圍注意：微觀狀態數最大的平衡態狀態是最混亂、最無序的狀態。一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。1）適用于宏觀過程對微觀過程不適用，2）孤立系統有限范圍。可愛的熵物理學中有個熵定律，也就是著名的熱力學第二定律。

“熵”的名稱是由德國物理學家道爾夫·克勞修斯于1868年造出來的，它代表著宇宙中不能再被轉化做功的能量的總和的測定單位，即熵的增加表示宇宙物質的日益混亂和無序，是無效能量的總和。熵本身既不是好事，也不是壞事；它意味著腐敗和混亂，但它同時也意味著生命本身的展開──不論是有機的，還是無機的生命。卡農、喬治·梅特勒的大爆炸學說也認為，宇宙是以有序的狀態開始，不斷地向無序狀態發展，它與熱力學第二定律是相符的。熱力學第一定律說明能量是守恒的、不滅的，只能從一種形式轉變到另一種形式；熱力學第二定律（熵定律）卻表明：能量不可逆轉地沿著一個方向轉化，即從對人類來說是可利用的變為不可利用的狀態。

有效能量告罄時，是“熱寂”──死寂的熱平衡狀態。

有效物質耗盡時，是一片“物質混亂”──整個宇宙的大混亂和大混沌。

古羅馬詩人賀拉斯說：“時間磨滅了世界的價值！”可謂一語道破了熵定律的真諦。

物理學家們認為，熵定律是物質世界的最終定律，人類參與的每一項物質活動都受到熱力學第一、第二定律的嚴密制約；但是，他們

又認為熵定律只涉及物質世界，只控制時空的橫向世界，人類的精神世界并不受熵定律的專制統治！

所以，生命的現象是宇宙洪流中的一股逆流！

人類精神的無限發展，是不可抗拒的熵增大長河中的一條逆流之舟！

http://www.xml400.onlinelpu35hln了。說：“我也不知道，自己也沒招惹過誰啊。”婠青抬頭看著天空緩緩開口：“他們已經找到你了，過不了多久成群結隊的暗部涌向這里，我不是他們的對手。所以你必須走了。”暮雨打了個冷顫，一臉無奈說：“我也想離開啊。”婠青看著她說：“看你那么蠢，我于心不忍，讓我來拯救你吧。”婠青拉著暮雨來到瀑布邊，水依然是倒流的，沒有絲毫改變，只是比起剛才更洶涌，水流更大些。每個水柱，每幅水簾，沖擊而上，如千萬猛獸再向上奔跑。婠青周身青光大作，耀眼至極，亮不刺目，從地下緩緩升入半空之中，全身上下青衣舞動。“九天凡塵，以水引之”片刻間，天際烏云頓時翻涌不止，雷聲轟轟，黑云邊緣不斷有電光閃動，在電光強烈照耀之下以如白晝。氣壓沉悶，不禁給人無比壓抑之感。瀑布的水開始像下雨一般一滴一滴漂浮在空中，似雨滴在空氣中靜止一般，暮雨想：牛頓在世會不會被氣死呢。晶瑩透明的水柱漂浮在空中珍珠大小，暮雨看見自己映在水滴上，頓覺神奇。一會狂風大作，所有的水滴匯聚成剛才的巨龜，往前面的樹林飛去。一路之上，草木磚石，無不激震飛揚，只有當中道路，留下深深一道痕跡。婠青拉著暮雨，兩人跟在巨龜后面進入山林。這片樹林似乎有靈性一樣，全都讓開一條通道，但見樹林全是葉子和枝干，根本沒有見到樹的身軀和根，無窮無盡，一層一層迎面而來暮雨口干舌燥，心中有些不安。婠青似是看出暮雨心中所想說：“這片樹林其實是一棵樹，不過卻無窮無盡，除了我，沒有妖能進入樹的根部，因為這棵樹就是我。”桫欏樹說完自豪地看著暮雨，似是想要從她的嘴里聽到夸獎的話，可是暮雨什么也沒有說，依舊緊皺著眉頭，不安的樣子。婠青帶著暮雨在空中飛行，水汽不斷地涌向她的臉，又溫又濕，說不出來究竟是舒服，還是難受。不一會，終于見到了樹干。暮雨不禁感嘆：“外面那么多枝葉，可看這樹干似乎與平常的樹干并沒有什么兩樣，如果非要找出不同，那就是這棵樹更加粗壯。”這棵樹的樹干周身布滿苔蘚綠噠噠的，上面還有幾只螞蟻在爬行，這棵樹五個成年男子應該能夠合抱圍住。婠青笑笑說：“可別這么早下結論啊。”巨龜竟在樹干前消失不見了。暮雨的嘴巴微微張開，婠青和暮雨來到樹干前只見一陣白光閃過，光刺的人睜不開眼睛，再次睜眼，卻來到了另一個地方。顯現在眼前的是