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主题:【原创】(零)经济物理学原理 -- 唵啊吽

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家园 【原创】(零)经济物理学原理

我先挖个坑,然后再慢慢填。

为什么陈经说中国发展主要是比较经济学理论问题?为什么孔老大提倡返回森林?为什么全球化是当今趋势?为什么人类碰到了环境问题和可持续发展问题?发展创新有没有方向?为什么大西线应该立项?国际关系究竟受什么制约?所有这些问题,在物理学家眼里,都受物理规律制约。我想在这个系列中,尝试把这纷纷扰扰的世界用两个物理学定律串在一起。

我们说经济发展了,物资丰富了,但物理学家说物资守恒,不增不减。我们说环境问题、能源危机,但物理学家说能量守恒,不生不灭。所以,这一系列就从物质守恒和能量守恒说起。

关键词(Tags): #物质循环#能量耗散#人类发展#环境#经济元宝推荐:不忘中国, 通宝推:Leono1,

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家园 先花一朵,期待好文

家园 我一直觉得热力学第二定律跟一些社会现象很有联系

以熵的走向原理,能从宏观和统计学角度解释很多社会经济现象。不过在下瓶子里水不够摇不出来就是了。

家园 严重支持, 期待好文 通宝一枚

严重支持, 期待好文

恭喜:意外获得【西西河通宝】一枚

谢谢:作者意外获得【西西河

鲜花已经成功送出

家园 支持期待

佛兄开新贴了,鲜花支持,强烈期待。不过,别忘了继续你的通鉴铁呀

家园 【原创】(一)一个物质和能量守恒的世界律

直觉来说,物理科学和经济学好像对世界有完全不同的理解。经济学讲创造财富,物理学将物质守恒;经济学讲能源危机,物理学讲能量守恒。

经济学家和政治学家要创造创制财富,期待一个物质丰富的人类文明,但是,物质守恒定律说物质是不生不灭的。就是说我们不能无中生有的创造出物质。当我们说创造物质财富时,人类的经济活动是受物质守恒定律制约的。

例如,中国2002年生产的粮油糖钢煤水泥等原材料为30亿吨,若按7%增长率,而且经济增长按产品重量来度量的话,到2386年中国年产量就超过地球重量。(1.07)^384=1千九百二十亿。这就是我们要问的问题,什么叫经济发展?物质丰富就是经济发展吗?如果是的话,地球这么点物质还不够人类发展几百年。

能力守恒定律,说能量是不会减少的,能量只是从一种形式转变为另一种形式。但能量守恒定律并不能解决人类面临的能源危机。能量虽然守恒,但会耗散为难以被人类利用的形式,甚至转变为有害的能量,热能,全球变暖。从这个叫角度来说,人类发现新能源,实际上是驾驭了以前不为人类控制的能量转变过程而已。

关键词(Tags): #物质循环的世界
家园 枕兄提出熵的问题了,我就先讲一下熵。
家园 哪本书上说“熵本身是平衡状态函数”?
家园 强烈期待
家园 凡是热力学问题都是平衡态问题,描述非平衡过程的是被称为动力学问题

例如Statistical Mechanics by Donald A. McQuarrie

家园 I fu le u, 你就是这样看书的?

既然熵只对平衡态定义,那平衡态是熵极大过程,这就是著名的熵增原理不是屁话吗?

家园 不可逆过程是熵增过程。绝热过程是等熵过程。
家园 这里面有些问题。

1。宇宙的最终归宿,现在还不清楚,尤其在对宇宙物质组成的研究(可见物质,暗物质和暗能量)以及测量到宇宙在加速膨胀这个事实后,已经开始对原来的大爆炸理论开始修正,最终结果还不清楚。现在也提出了一些新的model,有的model推测出来的结果还是“热寂”的。

2。热寂的意思是指在宇宙末日,宇宙中除了热能外,再也没有其他有组织的能量形式,这个时候宇宙的熵增加到极点。这个学说本身也不排斥,宇宙末日的温度趋近于绝对零度。

3。地球文明的发展依赖于宇宙向地球系统输入的能量。正因为这种输入,才出现了负熵。但是我们不能推论整个宇宙系统都在文明化,成了负熵。宇宙中必然存在负熵和正熵,但是总体上很难说是负熵。而且我认为从宇宙开始谈论熵并引申到其他学科,不妥当。

4。熵之所以可以用到其他学科中,是因为借用了其统计学意义。以下引用教科书上的话。1877年,玻耳兹曼发现单一系统中的熵跟构成热力学性质的微观状态数量相关。可以考虑情况如:一个容器内的理想气体。微观状态可以以每个组成的原子的位置及动量予以表达。为了一致性起见,我们只需考虑包含以下条件的微观状态:(i)所有粒子的位置皆在容器的体积范围内;(ii)所有原子的动能总和等于该气体的总能量值。玻耳兹曼并假设: S = k(ln(omega)) 公式中的k是玻耳兹曼常数,omega则为该宏观状态中所包含之微观状态数量。这个被称为玻耳兹曼原理的假定是统计力学的基础。统计力学则以构成部分的统计行为来描述热力学系统。玻耳兹曼原理指出系统中的微观特性(omega)与其热力学特性(S)的关系。跟据玻耳兹曼的定义,熵是一则关于状态的函数。并且因为omega是一个自然数(1,2,3,...),熵必定是个正数(这是对数的性质)。

因此这里自然可以把熵的概念推广到信息论,生物学等领域,因为这些学科所用的公式和热力学的熵的公式是一样的。不过热力学中熵表示的是“系统混乱状态”;信息论中信息熵表示的是信息量;生态学中熵表示的是生物多样性。显然地球生态学,目前看来,总体上的生物多样性是减少的。

5。最后补充一点热力学中的熵的性质。在一个孤立绝热系统里,一个状态变成另一个状态,对于可逆变化来说,熵是不变的,不管你是如何动态;而对于不可逆的变化,熵是增加的。

家园 你是想说暗能量,dark energy吧?

暗物质dark matter跟这个完全两回事

家园 嗬嗬,你是对的。我这就改掉。
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