阿基里斯是古希腊神话中的英雄，海洋女神忒

阿基里斯是古希腊神话中的英雄，海洋女神忒 阿基里斯是古希腊神话中的英雄，海洋女神忒提斯的儿子，他健步如飞，能日行千里。然而芝诺却断言:阿基里斯永远追不上跑得很慢的乌龟。芝诺说:如果乌龟在前，阿基里斯在后，同时起跑，阿基里斯要追上乌龟，必须首先到达乌龟的起点处，但当他到达乌龟起点处时，乌龟却已向前跑到另一地点，而当阿基里斯到达这一地点时，乌龟又到达另一新地点。如此类推下去，以至无穷。所以，阿基里斯永远追不上乌龟。此外，芝诺还提出了“飞矢不 动”的论断。芝诺认为，既然任何事物在刹那时间都只能占有和自身相等的空间，那么，飞矢也是如此。飞矢在飞行的过程中，这一刹那间在这一点，那一刹那间在另一点。这样，飞矢实际上经过的只不过是无数个静止的点。把无数静止的点加起来的总和，仍然是静止，而不会形成运动。所以，飞矢实际上是不动的。根据上述两个命，芝诺得出结论说:运动变化是不可能的，甚至连位置移动都是不可能的。 观点2 机械论者的观点 17世纪英国哲学家、机械唯物主义的重要代霍布斯认为，运动是一切事物的最一般的原因，一切变化都在于运动。运动就是物体“不断地放弃一个位置，又取得另一个位置。”霍布斯认为运动和静止都是绝对的，动者恒动，静者恒静。他说:“任何一件静止的东西，若不是在它以外有别的物体以运动力图进入它的位置使它不再处于静止，即将永远静止。”“同样情形，任何一件运动的东西，除非在它以外有别的物体使它静止，即将永远运动。”他还指出，运动是与时间和空间相关的，时间是运动中先后的影像，空间则是心外之物的影像。“设想某件东西可以离开时间而运动，就等于设想没有运动的运动，这是不可能的。” 观点3 “热寂”说 “热寂’’说是19世纪中期英国物理学家开尔文和德国物理学家克劳修斯根据热力学第二定律所作的宇宙学推论，在当时轰动一时。 1850年2月，克劳修斯在提交给柏林科学院的论文中，第一次提出了热力学第二定律的说法: “热不能自动地从较冷的物体传到较热的物体。”1851年3月，开尔文勋爵提出热力学第二定律的另一说法:“热不能自动地完全变为有用功”。这两种说法在本质上是相同的，即在自然界里凡是与热现象有关的过程都是不可逆的。克劳修斯指出热传导是不可逆的，而开尔文则指出功变热是不可逆的。一杯放在书桌上的开水可以把热量自动地传给周围的空气，最后使杯中水的温度与周围空气一样，但水周围的空气不会把热量自动地传给水，使杯中的水沸腾起来。自然界这种不可逆的过程是无穷无尽的，而且可以证明所有这些不可逆过程相互之间是有联系的，是可以相互导出的。既然这无穷尽的不可逆过程都是有联系的，那么就应该可以找到一个共同的标准以判定不可逆过程允许的方向和允许的限度。克劳修斯于1865年提出了“熵”的概念。什么是熵呢?克劳修斯曾作过通俗的解释，他写道:“熵在希腊文里表示‘变化’。我专门挑选了‘熵’这个词，为了使它与‘能量’一词在发音上有相同之处。因为按照它们的物理含意这两个量很相似，我认为，使它们的名称在发音上也相似是有益的。” 从微观上看，熵表示系统实现一定状态的或然率大小的量度;从宏观上看，熵显示一孤立系统中热能转化为其他形式能量的能力的衰减程度。用熵来描述热力学第二定律，那就是说任何自然过程总是从或然率小的状态向着或然率大的状态变化，直到或然率最大的状态为止;也可以说在孤立系统中，系统总是向逐步丧失转化能力的方向发展。总而言之，在一定条件下(孤立系统中)，一切变化都是向熵增加的方向进行。这就是克劳修斯的“熵增加原理”，它是热力学第二定律最普遍的描述。从分子运动论的观点来看，由于热量是分予无规则运动的表现，所以熵实际上就是热运动“混乱程度’’的量度。例如，汽车关了油门后，由于摩擦最后汽车会自动停止运动。摩擦会产生热，所以这个过程是有规则运动变成了无规则运动，其混乱程度增大，即熵增大，故可自动发生;但相反的过程，分子无规则的运动能自动规则起来将汽车推动，则不可能自动发生，因为它违反了熵增加原理。 克劳修斯建立的热力学的第二定律，有着极深刻的物理意义，它指出了自然的过程是有方向的(尽管不可能的方向并不违背热力学第一定律)，这无疑是物理学的一个巨大进步。 克劳修斯等人把热力学第二定律应用到宇宙问题，提出了在19世纪70年代前后轰动一时的“热寂说”。热寂说认为，整个宇宙是朝着单一的方向变化的，宇宙中一切机械的、物理的、化学的、电磁的、生命的等等各种能量，最终将全部转化为热能。而热又总是自发地从高温部分流向低温部分，直至到达温度处处相等的热平衡状态为止。1867年，克劳修斯在德国自然科学家和医生的集会上，发表了题为《论热之唯动说的第二原理》的演说。他在演说中指出:“宇宙的熵趋向于极大。宇宙越是接近于这个熵是极大的极限状态，进一步变化的能力就越小;如果最后完全达到了这个状态，那就任何进一步的变化都不会发生了。这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态。” 热寂说后来被大爆炸宇宙论推翻。科学家们根据已获得一系列实验证据的大爆炸宇宙模型指出，科学所展现的宇宙图景是同“热寂说’’完全相反的。“热寂说”的根本错误在于忽视了引力场在宇宙演化中的作用。由于存在万有引力，宇宙根本没有平衡态，宇宙只能处于动态的演化过程之中，而不是静态的。比利时科学家普利高津提出的耗散结构理论否定了热寂说。这个理论说明，宇宙不是克劳修斯所设想的孤立系统，不会越来越趋向于单一、无序、完全平衡和绝对静止。物理世界是一个非稳定和有涨落的世界，整个宇宙及其所包含的各种物9贾形态都是开放的动态系统。宇宙的运动不可能是一个方向，而是有不同的方向，同时它总是无序和有序的统一。因此，宇宙永远处在运动、演化过程中，它的历史不可能有终结。 案例1宇宙从大爆炸中诞生 宇宙有开端和起点吗?宇宙是如何产生和形成的?或者宇宙是自古如此永恒不变的吗?这些问题是引发了人类强烈的好奇心， 当然也引起了人类的极大关注。宇宙大爆炸理论就是对于宇宙起源问题的一种回答。它认为，宇宙起源于温度和密度极高的“原始火球”的一次大爆炸。 1932年，比利时的C(勒梅特在其提出的宇宙膨胀概念基础上首次提出了现代宇宙大爆炸理论。他认为，整个宇宙最初聚集在一个超原子宇宙蛋——“原始原子”中，后来发生猛烈爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们今天的宇宙。20世纪40年代后，美国天体物理学家C(伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型:宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀，物质形态依次发生变化，首先由中子与质子结合成重氢、氦等原子核。然后，电子和原子核结合成原子，形成气状物质。最后，气状物质逐步凝聚成各种各样的恒星系统，一直演变成我们今天所看到的世界。 1965年，美国的彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。后来，英国物理学家霍金对于宇宙起源后10—43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释。最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。 大爆炸模型认为，最初的宇宙是超高温、高密度的“一点”。大约180亿年前，这“一点”突然爆炸了，仅用10—36秒，伴随着真空相转移的过冷却现象，“一点”经瞬间几十个数量级的膨胀，成为一厘米规模的宇宙。其后宇宙继续膨胀，温度从几十亿摄氏度开始下降，大约在5 500万摄氏度时，由降温过程的能量，生成中子、质子，它们又合成原子核，这些过程仅有3分钟。约30万年后当宇宙的温度下降到3 000摄氏度时， 自由电子被原子核捕捉形成原子。在随后的大约3 000万年中那些原子继续向外膨胀，宇宙也继续冷却，到宇宙 温度降至绝对零度之上167度时，原子开始化合形成稀薄气体。此后因密度波动、引力作用等开始向新的天体进化。又经过100多亿年，显示出多种多样的物质形态，形成了今天的宇宙。 自从150亿年前的宇宙大爆炸之后，星体和各星系一直各自向外飞散。从理论上讲，相互维系的重力应该减慢这个膨胀的速度，但事实并非如此，实际上膨胀还在加速进行。美国普林斯顿大学的斯坦哈特说，宇宙无始、无终，一次次宇宙大爆炸将会永不止息，不断发生。 案例2 倒流的长江与喜马拉雅海 浩浩长江，奔腾汹涌，一泻千里，流向大海。正如古人诗词所写:“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来。”长江从西向东流入大海，这是最基本的常识。然而，人们很少能够想到，长江并非从来就是由西向东流的，最早的长江是由东向西流的，万里长江有过倒流的历史?地质学家的研究表明:在1(5亿年前，万里长江地带经历了从汪洋大海逐步演变为陆地的过程。长江形成后，在1亿年的漫长岁月里，它发源于现在的三峡地区的山地，沿东高西低的地形走势，向西流入地中海。一直到5 000万年前， 由于印度洋板块与亚欧板块的挤撞，在地中海的东部隆起、形成了原始的青藏高原，从而使原来东高西低的地势演变成西高东低，长江也就由向西流入地中海变为向东流入太平洋。自于青藏高原的高度逐渐增高，长江的源头也由三峡地区转移到唐古拉山主峰——海拔6 621米的各拉丹冬雪峰。 同样，举世闻名的喜马拉雅山的珠穆朗玛峰也并非自古就是如此。地质资料表明，喜马拉雅山是由喜马拉雅海变化而来的。一直到1(8亿年前，现在的喜马拉雅山地区还是一片汪洋大海，海中生活着当时在水族中称霸的喜马拉雅鱼龙。后来，由于地壳造山运动，喜马拉雅山升出海面，此后不断上升。现在，珠穆朗码峰仍在缓慢地增高。最为明显的例证是，杜 3 900米的高度，但在1万年前则生长在4 300米的高度。可见，鹃花现在生长在峰区3 400- 珠穆朗码峰在1万年间有过剧烈上升的运动。