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宏觀不可逆性英文解釋翻譯、宏觀不可逆性的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯:

【化】 macroscopic irreversibility

分詞翻譯:

宏觀的英語翻譯:

【電】 macroscopic

不可的英語翻譯:

cannot

逆的英語翻譯:

athwart; contradictorily; counter; disobey; go against; inverse
【醫】 contra-

專業解析

宏觀不可逆性(Macroscopic Irreversibility)是熱力學與統計物理學的核心概念,指在宏觀尺度上物理過程具有單向演化的特性,無法通過系統自身恢複到初始狀态。這一現象與微觀層面的可逆性形成鮮明對比,體現了自然界中時間箭頭的存在。

科學基礎與熱力學框架 根據熱力學第二定律,孤立系統的熵(無序度)永不減少,這構成了宏觀不可逆性的數學表達:

$$ Delta S_{text{總}} geq 0 $$

該公式說明系統演化方向受熵增原理支配,例如冰塊在室溫下的融化、墨水滴入清水的擴散過程均不可自發逆轉。

統計解釋與概率本質 玻爾茲曼的H定理從微觀粒子運動角度證明:大量粒子組成的系統趨向于概率更高的宏觀态。雖然理論上所有微觀狀态概率均等,但高度有序的初始狀态(如整齊排列的氣體分子)屬于極小概率事件,因此宏觀觀測表現為不可逆過程。

典型實例與應用領域

  1. 熱傳導:高溫物體向低溫物體傳熱(參考《物理評論》熱力學專刊
  2. 耗散結構:生命體的新陳代謝依賴能量耗散(普利高津學派理論
  3. 宇宙演化:大爆炸理論中宇宙膨脹導緻的熵增(《自然》天體物理綜述

參考文獻來源

  1. 劍橋大學熱力學教材第3版
  2. 斯坦福哲學百科全書"時間箭頭"條目
  3. American Physical Society期刊數據庫
  4. 諾貝爾獎官網普利高津獲獎成果介紹
  5. Nature Reviews Physics宇宙熱力學專題

網絡擴展解釋

宏觀不可逆性是指宏觀物理過程在時間上具有單向性,無法自發恢複到初始狀态的現象。這一概念的核心在于熱力學第二定律的統計解釋,以下是詳細說明:

一、基本定義

宏觀不可逆性指系統經曆某一過程後,無法通過任何操作使系統和環境完全複原。例如熱量自發從高溫物體傳遞到低溫物體後,無法自發逆向傳遞。這種單向性源于大量微觀粒子運動的統計規律。

二、微觀統計解釋

  1. 分子分布的概率差異
    以氣體自由膨脹為例,當容器中有$N$個分子時,所有分子集中在某一側的概率為$1/2^N$。對于宏觀系統(如$N sim 10^{23}$),該概率趨近于零,因此宏觀上隻能觀測到分子均勻分布的狀态。

  2. 熵的統計意義
    熱力學熵對應系統微觀狀态數的對數(玻爾茲曼公式): $$ S = k_B ln Omega $$ 其中$Omega$為微觀态數目。高熵狀态對應的微觀态數量遠多于低熵狀态,因此系統自發向高熵方向演化。

三、不可逆性的根源

根據知網文獻分析,宏觀不可逆性并非源于微觀物理定律的可逆性,而是由以下因素共同作用:

四、典型示例

過程類型 可逆性 原因
單分子擴散 可逆 微觀運動可雙向進行
氣體自由膨脹 宏觀不可逆 高熵态概率壓倒性高
熱量傳遞 宏觀不可逆 符合熵增原理

五、哲學意義

宏觀不可逆性揭示了時間箭頭的存在,将熱力學第二定律與宇宙演化方向聯繫起來。這一特性不僅是物理規律,更是複雜系統演化的普遍特征。

如需進一步了解統計熱力學的數學推導或具體案例,可參考、4、5的原始文獻。

分類

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