作者 王季陶

最近, 一位50年代北大化学系毕业的同事告诉我: 过去傅鹰老师(赫赫有名的前辈大师, 著有”化学热力学导论”)在他们年代的物理化学课程中, 再三告诫大家 “千万不要去碰热力学第二定律”, 硬碰的结果可能是头破血流. 其他物理系的热力学老师也告诉我类似的故事. 讲穿了就是一句话: 千万不要胡思乱想地“发明”第二类永动机, 也不要胡思乱想地来推导“证明”或推倒否定热力学第二定律. 教科书中的语言就正面地强调 “热力学第一定律热力学第二定律都是人类经验的总结, 有着牢固的实验基础” 以及”实践是检验真理的唯一标准”.    

激活低压人造金刚石的成功有力地发展了热力学. 也有力地发展了我们对热力学第二定律的深刻认识. 过去教科书中, 有关不可能实现低压人造金刚石的热力学推论有的也已经在再版时被删除掉了.

现实面上的情况是: “人们对热力学第二定律的认识普遍停滞在经典热力学的阶段，也就是停留在对简单体系的经验总结基础上，这严重地影响到很多科学和工程技术门类的进一步发展。如今热力学自身也成为比较罕见的谬误相对集中的学术领域。”

在国内外都有一些谬误性的论著出版或发表. 例如:

“可变热容卡诺热机的可逆工作原理完全符合卡诺定理。2010年7月的《科学中国人》重复了所谓“水变油”的相关错误报道^[2]，它直接违反能量耗散定律。对“无偏二极管”^[3]已经有一些有关“寿命”的现象报道，只要有输出电流或电压下降，就不再是“永动机”。

张启仁的“热力学第二定律的一个普遍的信息论证明”一文^[4]中，出现了把他自行定义的“信息熵”和热力学“熵”混为一谈，并直接把熵增原理完全等同于热力学第二定律等最基本的错误。这样的“证明”只能导致对于热力学第二定律是人类经验总结的科学本质的曲解和否定。

在国外2005年卡培克(V. Cápek)和希汉(D. P. Sheehan)所著的《Challenges to the Second Law of Thermodynamics: Theory and Experiment （对热力学第二定律的挑战:理论和实验）》一书^[5]中，把所谓的“热力学第二定律”和“熵的表达式”各自列举了21种。但是他们自己也不得不承认，“它们并非全都等价的，也就是说，满足了一个式子不一定能满足另一个式子。某些形式是相互覆盖的，而另一些则似乎是完全不同的定律。”显然其中很多被他们归纳或“定义”出来的“热力学第二定律”和“熵的表达式”不同于目前绝大多数热力学学者的理解，也并非属于热力学学科范围。该书中的所谓“实验”充斥了根本无法实现的“麦克斯韦妖”等内容。

还有T. Sagawa和M. Ueda的“带有离散量子反馈控制的热力学第二定律 (Second law of thermodynamics with discrete quantum feedback control)”一文^[6]中，也离不开“麦克斯韦妖”和所谓的“单分子卡诺循环”等与宏观热力学研究根本不能相容的内容。因此文中得到的所谓“热效率可以超过相应的卡诺循环 (the heat efficiency can be greater than that of the Carnot cycle)”而又称“结果和热力学第二定律的一致性 (consistency of our result with the second law of thermodynamics)”等结论，对严谨宏观的热力学学科研究是毫无意义的。”

等. 从中也可以看到不少谬误甚至出现在高端的期刊论著中.

为此, 我写了一篇 “卡诺定理和热力学第二定律须正确扩展”的文章, 目前已经发表在复旦学报(自然科学版)51(1): 111-117 (2012). 本博文中的红字都是这篇文章的内容. 以下是摘要部分:

“摘  要：热力学是一门依靠大量科学实验的事实发展起来的近代科学学科。在19世纪经典热力学有过它的辉煌年代，曾经是当时科学发展的一个典范。卡诺定理和由此建立起来的经典热力学第二定律，其正确性不容任何形式的否定。但由于近百年的欠发展，如今热力学成为比较罕见的谬误相对集中的学术领域。当前对卡诺定理和经典热力学第二定律的否定，大体上可以分为两种：一种是比较直接的反对，或声称得到了第二类永动机；另一种是通过篡改或混淆热力学熵函数的定义，或利用根本不存在的“麦克斯韦妖”等（包括声称为“证明热力学第二定律”的形式）来进行否定。为驳斥谬误，通过一种改变内部热容的卡诺热机的详细描述，证明：卡诺定理和经典热力学第二定律不可能也不容否定。同时指明：它们必须正确地加以发展成为扩展卡诺定理和普适化热力学第二定律。”

最后再次强调: 除了激活低压人造金刚石等全世界都能重复的”超硬”实验能发展热力学第二定律外, 千万不要去推导“证明”或推倒否定热力学第二定律!