4.热力学第二定律的实质

　　对上面所列举的不可逆过程以及自然界中其他不可逆过程，我们完全能够由某一过程的不可逆性证明出另一过程的不可逆性，即自然界中的各种不可逆过程都是互相关联的。我们可以选取任一个不可逆过程作为表述热力学第二定律的基础。因此，热力学第二定律就可以有多种不同的表达方式。

　　但不论具体的表达方式如何，热力学第二定律的实质在于指出：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，并指出这些过程自发进行的方向。

　　三、热力学第二定律的统计意义

　　热现象是与大量分子无规则热运动相联系的。我们以上述不可逆过程(如例1中理想气体的真空自由膨胀)为例，来简单说明热力学第二定律的统计意义。

　　如图1所示，拉开隔板后，A部分的理想气体将进入B(原为真空)中，从而充满A、B整个空间。这个过程是不可逆的，我们从没有见过这种现象：气体自动地由整个容器收缩到A部分，而使B部分成为真空。这是为什么呢?

　　设容器中有1个分子，它退回到A部分的几率为1/2;设容器中有2个分子，它们全部退回到A部分的几率为1/22=1/4;设容器中有3个分子，它们全部退回A部分的几率为1/23=1/8;……设容器中有1mol某种理想气体(约6.02×1023个分子)。打一个有

　　趣的比喻：假若从动物园中逃出一只黑猩猩，溜进了计算机室，用爪子在键盘上乱按。而将打印出的纸张按顺序装订，恰巧是一部数百万字的巨著——大英百科全书。上述几率比这个笑话的几率还要小得不可比拟。

　　通过对上述简单例子的分析，事实上是有一般意义的，即热力学第二定律的统计意义是：一个不受外界影响的“孤立系统”，其内部发生的过程，总是由几率小的状态向几率大的状态进行，由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。

　　四、热力学第二定律的适用范围

　　(1)热力学第二定律是宏观规律，对少量分子组成的微观系统是不适用的。

　　(2)热力学第二定律适用于“绝热系统”或“孤立系统”，对于生命体(开放系统)是不适用的。早在1851年开尔文在叙述热力学第二定律时，就曾特别指明动物体并不像一架热机一样工作，热力学第二定律只适用于无生命物质。

　　(3)热力学第二定律是建筑在有限的空间和时间所观察到的现象上，不能被外推应用于整个宇宙。19世纪后半期，有些科学家错误地把热力学第二定律应用到无限的、开放的宇宙，提出了所谓“热寂说”。他们声称：将来总有一天，全宇宙都是要达到热平衡，一切变化都将停止，从而宇宙也将死亡。要使宇宙从平衡状态重新活动起来，只有靠外力的推动才行。这就会为“上帝创造世界”等唯心主义提供了所谓“科学依据”。

　　“热寂说”的荒谬，在于把无限的、开放的宇宙当做热力学中所说的“孤立系统”。热力学中的“孤立系统”与无所不包、完全没有外界存在的整个宇宙是根本不同的。事实上，科学后来的发展已经提供了许多事实，证明宇宙演变的过程不遵守热力学第二定律。正如恩格斯在《自然辩证法》中指出了“热寂说”的谬误。他根据物质运动不灭的原理，深刻地指出：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径——指明这一途径，将是以后自然科学的课题——转变为另一运动形式，在这种运动形式中，它能重新集结和活动起来。”热力学第二定律和热力学第一定律一样，是实践经验的总结，它的正确性是由它的一切推论都为实践所证实而得到肯定的。