太阳系的演化如何不破坏热力学第二定律?


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请原谅:在物理学和宇宙学方面,我是一个门外汉,并且试图找到一个我能理解的答案,但是没有运气。

据我了解,太阳系是由巨大的分子云演化而来的。对我来说,这似乎打破了热力学的第二定律,因为我认为它暗示了无序的顺序。

我知道我的逻辑肯定有问题,但是我确实陷入了困境。

谁能用外行的术语解释这个?

(张贴到“天文学”和“物理”上,因为它们似乎与这些主题重叠)


诀窍不在于将“熵”的精确定义与外行对它在某种程度上与“疾病”相关的简化理解相混淆。
拉里·格里茨

Answers:


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实际上,随着分子云在重力作用下收缩,总熵实际上增加了。

似乎随着分子越来越近,它们变得更有序,这意味着熵变小。但是,那只是过程的一部分。第二个(重要的)部分是:当分子靠近时,它们也具有较高的动能(因为它们下降到较低的重力势)。因此,气体随着收缩而变得越来越热。

气体温度的升高正在增加其熵,因为分子占据了更多的动量空间。通过温度增加的熵大于通过收缩自身减少的熵。

之后,热的冷凝气体(或热的行星)将热量散发到空间并冷却。最终您会得到一个冰冷的行星,它的熵确实比原始气体云低,因为它不再热。但是,熵的增加被辐射的光子带走了。因此,总体而言,宇宙的熵增加了(辐射光子在某处)。

您可以在John Baez的出色网页上此处找到有关此主题的一些更详细的讨论。


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声明“辐射的光子在某处”确实很清楚。
dotancohen 2014年

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这是由于对本地和绝对的误解。

没有什么可以阻止阶数的局部增加-总体而言,阶数仍然会减少(或者在通用术语中,熵会增加)

从维基百科:

根据热力学第二定律,隔离系统的熵永远不会减小,因为隔离系统会自发地朝热力学平衡方向发展,即具有最大熵的构型。未隔离的系统可能会降低熵。

因此,宇宙被认为是一个孤立的系统,但是我们的本地太阳系不是孤立的,因此我们的局部熵的降低不会违反热力学第二定律,因为宇宙的整体熵不会降低。


那么,熵的相应增加在哪里抵消了太阳系的形成呢?热损失?
dotancohen 2014年

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这个问题对于我们理解秩序如何从混乱中产生至关重要。因此,值得考虑一下发生这种情况的方式:

  1. 通过随机波动降低局部熵。

  2. 有一种吸引人的动力(点,周期或奇怪的东西)会引起自组织。

  3. 系统耗散且开放,通过跨越系统边界的能量来维持本地秩序(例如,通过连续的能量输入来保持本地图书馆/信息存储的秩序)。

显然,列表中的2.是吸积盘形成稳定环的原因。然后,这些位的随机冲突就完成了。如果小块是土星,大块是石行星。

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