刘跃
要真正学懂热力学,你的数学要学的真的很好
2024-12-27 17:10
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热力学,是物理得一门基础课。

因此热力学是如此简单得一门课程。

然而

对于这门如此简单得课程,如果你的数学不好,你是不会真正学懂的。

我们这些文章

  1. Liu Ying, Liu Yue, Drew Michael G. B. Natural mathematical derivation of the Gibbs-Duhem Equation related to ΔG and ∂G/∂ξ, International Journal of Thermophysics, 2022, 43, 73 doi: 10.1007/s10765-022-02998-y. ( Natural Mathematical Derivation of the Gibbs-Duhem Equation, 2022-03-10 | Preprint, Research Square, DOI: 10.21203/rs.3.rs-1061987/v1)

  2. Liu YLiu Y, Drew MGB. Relationship between heat capacities derived by different but connected approachesAmerican Journal of Physics 2020 , 88(1) 51-59.

  3. Liu Y, Liu Y, Drew MGB. A mathematical approach to chemical equilibrium theory for gaseous systems—I: theoryJournal of Mathematical Chemistry 2012 , 51(2) 715-740.

  4. Liu Y, Liu Y, Drew MGB. A mathematical approach to chemical equilibrium theory for gaseous systems—II: extensions and applicationsJournal of Mathematical Chemistry 2012 , 51(2) 741-762.

  5. Liu Y, Drew MGB, Liu Y. A mathematical approach to chemical equilibrium theory for gaseous systems—III: Qp,Qc,and QxJournal of Mathematical Chemistry 2014 , 52(5) 1191-1200.

  6. Liu Y, Liu Y, Drew MGB. A mathematical approach to chemical equilibrium theory for gaseous systems IV: a mathematical clarification of Le Chatelier's principleJournal of Mathematical Chemistry 2015 , 53(8) 1835-1870.

就是靠数学,揭示热力学的一些概念的深层次的东西。

所以这些文章的一个中心内容,就是如果数学没有学好,热力学的很多问题都没有办法搞明白。

如果数学不好,就没有办法真正搞懂热力学第二定律

很多学过热力学的人,并没有真正学懂热力学第二定律,

(1)

在讨论永动机时,

他们把热力学第二定律当作能量守恒定律。

热力学第一定律才是能量守恒定律,热力学第二定律不是在重复热力学第一定律。

在不违背能量守恒的条件下,你仍然可能违背热力学第二定律。

(2)

很多人以为热力学第二定律只适用于循环过程,

实际上

热力学第二定律适用于任何过程,循环不是必须的

(3)

有的985高校搞热力学的教授,竟然不知道热是能量

这些都是没有真正学懂热力学的结果。

没有学懂热力学,又是没有学懂数学的结果。

实际上基础热力学所需要的数学并不高深,只要学明白隐函数的导数和复合函数的导数基本就够用。

但是就是这样一点点数学,很多人也没有学明白。

用数学建立的概念,只有通过数学才能真正搞懂。

数学是科学;科学更是逻辑,科学更是理论

科学的精髓是数学,科学的精髓是理论逻辑。计算机算法(而不是化学实验)将成为解决科学问题的主要手段

燃素理论是通过实验建立的,是通过数学逻辑推翻的---检验理论正确性靠逻辑,不是靠实验验证

正是因为引入了数学,科学才成之为科学。实证(实验验证)不是科学的标志。

科学的逻辑就是数学

然而

很多学者讨厌数学,

【新提醒】科学网—狭义相对论为什么“不”是正确的? (1) - 王涛的博文

周世勋老师的小册子我读了四遍,主要是前几章的内容。虽然我不喜欢做实验,也不擅长数学,但是我似乎很容易理解物理的概念。所以以前的物理课程,理解起来很容易。(那个时候有头疼病,如果疼起来就没办法了)但是量子力学给我的经验,是非常难得的。

这是学界的普遍观点:尽量避免数学,用最简单的方法讲清楚概念。

美国的物理教师在课堂上也尽量避免数学推导。

美国的教材也尽量避免数学推导。

但是避免数学带来了很多问题,

使得很多学过热力学的学术权威也没有真正学懂热力学。

很多学过普通物理的学术权威因为轻视数学,没有学懂波的叠加原理,

把波叠加中的每束光的最大振幅与这束光的能量相联系,

这种低级错误反复出现在物理专业期刊上,长期没有人能纠正,

导致微波吸收领域建立了错误的阻抗匹配理论:

(I)

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(II)

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纠错文章屡屡被拒稿,不得已纠错捎带在在其它文章之中,见:

【1】Liu Y, Liu Y, Drew MGB. 

A theoretical investigation on the quarter-wavelength model — part 1: analysis.

 Physica Scripta 2021 , 96(12) 125003.

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【2】Ying Liu, Michael G. B. Drew, Yue Liu, 

A physics investigation on impedance matching theory in microwave absorption film—Part 2: 

Problem AnalysesJournal of Applied Physics2023, 134(4), 045304

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写过一些评述微波吸收错误文章的稿子,基本都被期刊拒绝发表

文章发表后,不允许别人评论,还有什么资格叫同行评审期刊

编辑部的逻辑:错误文章比纠错文章有更大的意义

科学就是质疑;你好,我好,大家都好就不会有科学 

实践反复证明:期刊同行评审很难发现文章中的低级错误,但是能高效阻止新思想的传播(给出最新实例)

被大量实验文章实证的现行微波吸收理论错的如此彻底,其逻辑错误无法修复

只有错误的理论才会被证伪,正确的理论绝不会被证伪

相当多的学术权威不是因为学术而权威,他们靠造假发表垃圾文章污染学术而成为学术权威

一方面,颠覆错误的现行理论的文章很难发表,另一方面顶刊发表文章的(低级)错误从来不被发现

期刊同行评审:发现稿件错误很低效,不让颠覆性创新正确稿件发表效率很高

科学界能搞出大量实验数据支持错误理论

对于颠覆主流科学家观点的稿件,无论怎么写,通常都不可能通过期刊同行评审

面对利益和真理,主流科学家更珍视前者

"秀才遇上兵,有理说不出“不是秀才的表达能力不行

一篇指出现行微波吸收理论错误的最新文章经历的拒稿历程记录

在科学上,多数人的错误(无论是学术上的还是学术道德上的),能不能纠正

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在微波吸收领域,反射损失RL的公式被在主流期刊发表的文章中反复引用,

但是由于科学家不重视数学推导,

几乎没有人认真推导一下RL的公式。

如果人们能够在使用公式之前,都要认真推导一下,

那么,微波吸收的主流理论早就被推翻了,

根本轮不上让我们来推翻。

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我们之所以能发现现代微波吸收的主流理论是错的,

很大程度上是因为我很笨,

不把公式自己推导出来就觉得没有理解。

我的一个习惯是一定把我用到的公式都自己独立推导出来,

不能自己推导出来就感觉没有搞懂。

对于我自己搞不懂的公式,相关方面的东西我就不喜欢搞。

只有自己推导出来了所有的公式,才认为搞懂了,才愿意深入这种东西的研究。

也就是我很笨,不愿意去记住自己推导不出来的公式。

笨人笨方法有笨人笨方法的回报。

Liu Y, Drew MGB, Liu Y. Similarity Between Chemistry and Mathematics in Reasoning

The Chemical Educator 2018 , 23 231-236.

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