根据热力学定律,氢分子应该均匀的扩散到宇宙空间,为什么还会产生恒星呢?

@Sheldon @广林星云 @Ent @符小呆 @Steed @fengfeixue0219


引用一下小说里的一家之言


恒星这东西,如果不是其确实存在,本来可以很容易证明它不可能存在的。
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3个答案
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Ent古生物学博士生,科学松鼠会成员

2014-09-03 11:01

……热力学定律不能推出恒星不存在啊。

首先,我们还没有一个好的量子引力理论,所以但凡谈到引力系统下的熵,其实都很悬乎。没准哪一天搞出了一个完美包含引力的热力学理论,人家就是反直觉地预言氢分子聚集起来熵更高呢。不好说。

其次,你知道有个东西叫”平衡“吧?热力学主要处理的是平衡态的东西。我把一块冰和一个烧红的铁块放在一起,这个物体的存在难道就”违反“热力学了吗?热力学会预言”不可能存在一块冰和一个红热铁块放在一起这种物体“吗?显然不是。热力学只能说,当冰和铁块达到平衡的时候,二者的温度会变得一样,要么铁冷下来要么冰热上去。但是在平衡之前发生了什么都有可能的。(玻尔兹曼的涨落理论和整个玻尔兹曼大脑理论,都是对平衡的背离。)

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Sheldon理论物理博士,科学松鼠会成员

2014-09-03 12:57

热力学定律没有错,但是在中学和大学课堂讲到的热力学定律都忽略了引力的热力学性质。

一个引力系统,经过一段时间演化,熵是变大了还是变小了?现在没有人算的清楚。

举个例子,一团孤立的原始气体聚集成了恒星,熵如何变化?大家都不知道。

但是,一颗死亡的恒星坍缩成了黑洞,熵如何变化?现在物理学家普遍认为熵增加了,而且是受到引力的作用而极大地增加了。【从(GM)^1.5突然增加到(GM)^2了,其中M是星体的质量,此处省略了其他物理常数】

继续,一个黑洞逐渐蒸发,最后又变成了一团均匀的辐射,这个引力过程的熵也是增加的。

那么回到开始的问题,凭什么认为一团孤立的原始气体在引力的作用下聚集成了恒星,这个过程不是熵增加的呢?

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傅里叶变黄油猫软件工程师,应用数学专业

2014-09-03 12:13

不知道你指的热力学第几定律,似乎没有哪一条阻止恒星形成。

所以我猜你的意思是,就像一团气体释放出来,应该是扩散开去而不是形成一个个聚集中心……吧?

一小团气体当然聚集不起来,但如果气体足够多,引力作用就不可忽略,所以……天体就形成了。

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