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不能自编自造热力学的“熵理论”
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热力学是一门严谨的学科。然而就在热力学和相关领域中，可以说是任意扭曲或自编自造热力学的“热力学第二定律” 和“熵理论”成风，国内外都一样！国外2005年“Challenges to the Second Law of Thermodynamics（对热力学第二定律的挑战）”（以下简称“挑战”）一书中就归纳了所谓的“热力学第二定律” 和 “熵的表达式”各自有21种！可能他们还来不及归纳“张启仁. 热力学第二定律的一个普遍的信息论证明. 中国科学 G 辑: 物理学力学天文学，2008年第38卷第6期, 781~784”（以下简称“热”文）中的“熵定义”：[第i部分的熵定义为Si ≡ −ktr(ρ ilnρ i), ρ i是第i部分的约化密度算符. 整个系统的熵, 作为广延量, 定义为和 S = Σi Si = −kΣi tr(ρ ilnρ i). (4)]。当然“挑战”一书中也不得不承认：这些所谓的“热力学第二定律” 和 “熵的表达式”，“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. 某些形式相互覆盖的, 而另一些则似乎是完全不同的定律.”既然如此，就不能允许任意采用某个所谓“熵理论”来“证明”真正的热力学第二定律！
“热”文并没有能证明文中引入的“熵定义”自身就是克劳修斯的“熵”。“热”文的“熵定义”可能和1948 年Shannon提出的“信息熵”的定义也不同，而且Shannon还把他引入的概念称为“信息熵”，以表示不同于热力学的“熵”！而“热”文中完全把“信息熵”和热力学的“熵”混淆起来！这种可能是第22个乃至第100个的所谓“熵的表达式”。这些被扩展提出的这些所谓“熵” 不同于目前绝大多数热力学学者的理解, 至少并非属于热力学学科范围, 或许可能归属于热力学以外的其他学科. 为什么到“热”文的最后突然一下子就变成热力学中的克劳修斯的“熵增原理”中的“熵”呢！这种“证明”能成立吗！
不同学科之间的类比或借鉴是允许的，但是决不能混淆起来！
请看均已出版的我中英文版“现代热力学（Modern Thermodynamics）”第一章中，就有以下一段话：
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2005年卡培克(V. Cápek)和希汉(D.P. Sheehan)所著的“对热力学第二定律的挑战: 理论和实验 (Challenges to the Second Law of Thermodynamics: Theory and Experiment)” 一书就是一个方面的代表. 该书强调第二定律
一旦建立即放任地繁衍出各种表述形式; …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. 某些形式相互覆盖的, 而另一些则似乎是完全不同的定律. (Once established, it settled in and multiplied wantonly; ... . Not all formulations are equivalent, such that to satisfy one is not necessary to satisfy another. Some versions overlap, while others appear to be entirely distinct laws.)
于是, 卡培克和希汉就把所谓的 “热力学第二定律” 和 “熵的表达式” 各自列举了21种. 除了卡诺(Sadi Carnot)、开尔文(Lord Kelvin)、克劳修斯(Rudolf Clausius)、吉布斯(Josiah Willard Gibbs)等人的表述或表达式以外,他们把波茨曼(Boltzmann)的 “几率熵(probability entropy)”和申农(Shannon)的 “信息熵(information entropy)”, 以及用量子力学密度函数来定义的“熵(entropy)”等都混为一谈. 他们所列举的清单上也包含了克劳修斯的 “宇宙基本定律(fundamental laws of the universe)”. 在这样的混淆中, 卡培克和希汉就推出了他们各自的 “量子挑战(quantum challenges)”和 “重力挑战(gravitational challenges)”. 当然, 被他们扩展提出的这些所谓 “热力学第二定律” 和 “熵” 不同于目前绝大多数热力学学者的理解, 至少并非属于热力学学科范围, 或许可能归属于热力学以外的其他学科.
另一方面, 挑战来自于少数经典(或传统)的热力学家. 他们主要是夸大经典热力学的作用和适用范围, 同时试图把整个热力学的适用范围局限于经典热力学的适用范围以内, 即认为经典(或传统)热力学就是热力学的全部. 例如, 在2005年克莱登(A. Kleidon)和劳伦兹(R.D. Lorenz) 编辑的 “非平衡热力学和熵产生—生命, 地球及其他(Non-equilibrium Thermodynamics and the Production of Entropy – Life, Earth, and Beyond)” 一书中倾向于把各种复杂的问题都归结为基于经典热力学的 “最大熵原理(maximum entropy principle)”. 他们在 “前言”中以爱因斯坦在1949年的一句名言为自豪, 即爱因斯坦说过:
一个理论, 如果它的前提越简单, 而且能说明各种类型的问题越多, 应用的范围越广, 那么它给人们的印象就越深刻. 因此, 经典热力学给我留下了深刻的印象. 经典热力学是具有普遍内容的唯一物理理论. 我深信在其基本概念适用的范围内是绝不会被推翻的. (A theory is more impressive the greater the simplicity of its premises is, the more different kinds of things it relates, and the more extended its area of applicability. Therefore the deep impression which classical thermodynamics made upon me. It is the only physical theory of universal content concerning which I am convinced that, within the framework of the applicability of its basic concepts, it will never be overthrown.)
其实, 爱因斯坦说的是经典热力学 “在其基本概念适用的范围内是决不会被推翻的”, 而 “在其基本概念适用的范围”以外就可能是不适用的.
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