能量守恆真的是正確的嗎？

01-04

首先我想說我只有高中文化，數學什麼的完全不會，工作行業也是跟這個完全沒關係的，所以解答的時候盡量用通俗點的語言，謝謝。
熱力學4大定律其中0,2,3都有反例了。
第一定律，也就是能量守恆，雖然目前看似沒有反例，不過個人還是覺得也不靠譜。我就從冷聚變說吧，Ni + H ——&> Cu 這個反應輸出的能量是大於輸入的，所以無論從化學還是物理方面來看都是不滿足能量守恆的，所以科學家就把真空零點能引入了這個系統，使其滿足能量守恆。問題如下：
1）真空能是否是無限的？如果是無限的，那麼這個系統的輸入能量就是無窮，輸出也是無窮，對於這種情況能量守恆還適用嗎？

2）假設真空能等同於宇宙的總能量，那麼這個系統的輸入能量就相當於宇宙的總能量，如果宇宙的總能量不是守恆的會怎麼樣呢？這就意味著這個系統的總能量也不守恆。
3）宇宙的總能量是守恆的嗎？是不是如果宇宙的總能量不守恆就意味著能量守恆定律的失效？某些人說是守恆的並且等於0。按照我的理解，宇宙大爆炸那時就已經決定了宇宙的總能量了，但是如果宇宙爆炸不止一次會怎麼樣呢？是不是每次爆炸都會帶來新的能量，包括新的時間跟空間？
4）如果是的話那麼宇宙的總能量就不守恆了，那這個系統是不是就不滿足能量守恆了？那麼宇宙多次爆炸或者說局部再爆炸的證據存在嗎？根據某些對微波背景輻射的研究表明這個是很有可能的。
5）有個「膜」的理論說這個宇宙是一張膜，其他宇宙也是，膜之間發生碰撞就會帶來爆炸，如果膜的數量跟碰撞次數也是無限的，是不是意味著每個宇宙的總能量都是不守恆的？那麼這個系統最後還是能量守恆的嗎？
謝謝大家那麼抬舉我說我是民科，其實我連民科都算不上了，我這個問題只是像個小孩好奇的問天上的星星有多少一樣，請大家不必太認真。說反例也是看到網上的博文，其實我也不懂，在這裡複製一下給大家參考。具體的地址是科學網—熱力學四大定律是否總是成立？先謝謝這位博主了。下面回帖的洛天依把博文粘貼了一次，大家可以看看。再次感謝大家的關注。
還有冷聚變這個東西網上資料很多，我就不贅述了。順便說一下NASA這個搞民科的在2012年1月份正式承認冷聚變，並且開始進行相關項目的研發，請自己查閱相關資料。

你說說，0，2，3的反例分別是啥？

補充：

首先，你引用的那個博文，正如樓下匿名用戶所說，是標題黨，是在特定條件下得到的一些結果。

比如樓下貼的Nature news鏈接：Second law broken : Nature News

但是，在這個文章的最後也給出了解釋：

The truth of the second law is ... a statistical, not a mathematical, truth, for it depends on the fact that the bodies we deal with consist of millions of molecules... Hence the second law of thermodynamics is continually being violated, and that to a considerable extent, in any sufficiently small group of molecules belonging to a real body.

For larger systems over normal periods of time, however, the second law of thermodynamics is absolutely rock solid.

其次，冷聚變應該沒違背熱力學定律吧，只是一段時間內大家普遍認為不大靠譜。

P.S. 科學網博主水平參差不齊，不可作為學術討論的引用源。

熱力學第零定律是溫度的定義；第二定律本質上是可以用數學證明的一個純統計效應，沒有反例，否則就有第二類永動機了；第三定律的要點是，嚴格地說，有良好定義的是溫度的倒數，而這個量再大也沒有一個「無窮大」存在，相應的也就無法達到零溫。

冷聚變基本上是被稱為偽科學的，我沒聽說有翻案的消息。但不管怎樣，即使它能行，也沒違反能量守恆。

你從哪聽說的提取真空能？

關於能量守恆：是不是能量守恆定律不能用數學方法證明？ - Minglei Xiao 的回答

——————cold fusion——————

關於冷聚變，我沒有研究過，認為它是民科屬於道聽途說。但我相信業內人士的評價，我就有業內的朋友狠狠地噴了冷聚變。NASA部分科學家立這個項，很多人評價是利用噱頭撈經費，因為這個題目太誘人了。

我簡單搜了一下，關於冷聚變有以下說法（不來自正規文獻）：

To be clear, cold fusion does indeed work - provided you use a heavier cousin of the electron, known as a muon, to make it happen. There is no question that muon-catalyzed fusion is a perfectly sound, well-understood process that would be an abundant source of energy, if only we could find or create a cheap source of muons. Unfortunately, it takes way more energy to create the muons that go into muon-catalyzed fusion than comes out of the reaction.
Cold fusion that doesn"t involve muons, on the other hand, doesn"t work. In fact, the very same physics principles that make muon-catalyzed fusion possible are the ones that guarantee that the muon-less version isn"t possible.

簡單翻譯一下就是：

真實的cold fusion存在，但那要依賴大量的muon。由於muon是不穩定粒子，且沒有穩定的天然muon源（宇宙射線不穩定，不能用作工業產能），唯一的方法就是人工製造。而人工製造muon的能源成本已經超過了冷聚變的產能。

另一方面，讓使用muon的冷聚變可以成功的理論，同時預測了不使用muon的冷聚變無法發生。

再次聲明：道聽途說，不代表個人觀點，只代表個人傾向。

再次再次聲明：即使冷聚變可行，並不違反熱力學第一定律。

物理學中的守恆量通常都跟一個對稱性，或者叫不變性, 有關。時間平移不變性對應著能量守恆，空間平移不變性對應著動量守恆，空間轉動不變性對應著角動量守恆，規範不變性對應著電荷守恆。如果一個守恆律能找到一個它所對應的對稱定律，那麼基本上可以斷定這個守恆律是毋庸置疑的。有的通常來說是公認的守恆量迄今為止尚未發現與其對應的對稱定律，那麼就會有物理學家懷疑這個守恆量是不是真的守恆。例如質子數是否守恆？這個問題等價於，質子的壽命是不是無窮的？因為迄今為止沒有找到能保證質子數守恆的對稱定律，所以就有很多高能物理的實驗來檢測質子的壽命是不是真的是無窮的。另外一個例子是萬有引力常數G。通常來說，物理學家認為這是一個常數，但是好像也沒有哪個對稱定律來保證它一定是個常數，所以就有理論認為G可能會變。最早提出這個假設的是Dirac，但是到現在為止也沒有明確的結論。至於能量守恆，動量守恆，角動量守恆和電荷守恆，因為有著對稱性的保護，所以物理學家基本上都認為這些量是守恆的。

參考諾特定理：

Noether"s theorem

中文版的

諾特定理

看得我難受。

題主你先來替我解解惑：

1）真空能是否是無限的？如果是無限的，那麼這個系統的輸入能量就是無窮，輸出也是無窮，對於這種情況能量守恆還適用嗎？
2）假設真空能等同於宇宙的總能量，那麼這個系統的輸入能量就相當於宇宙的總能量，如果宇宙的總能量不是守恆的會怎麼樣呢？這就意味著這個系統的總能量也不守恆。

3）宇宙的總能量是守恆的嗎？是不是如果宇宙的總能量不守恆就意味著能量守恆定律的失效？某些人說是守恆的並且等於0。按照我的理解，宇宙大爆炸那時就已經決定了宇宙的總能量了，但是如果宇宙爆炸不止一次會怎麼樣呢？是不是每次爆炸都會帶來新的能量，包括新的時間跟空間？
4）如果是的話那麼宇宙的總能量就不守恆了，那這個系統是不是就不滿足能量守恆了？那麼宇宙多次爆炸或者說局部再爆炸的證據存在嗎？根據某些對微波背景輻射的研究表明這個是很有可能的。
5）有個「膜」的理論說這個宇宙是一張膜，其他宇宙也是，膜之間發生碰撞就會帶來爆炸，如果膜的數量跟碰撞次數也是無限的，是不是意味著每個宇宙的總能量都是不守恆的？那麼這個系統最後還是能量守恆的嗎？

什麼是「真空能」？「這個系統的輸入能量」從哪兒輸入？
「某些人說是守恆的並且等於0」是哪些人？
你能說說你理解中的「宇宙大爆炸」么？
「某些對微波背景輻射的研究」是哪些？
你能說說你在哪裡看到的這個「膜」的理論，並談談你的理解么？

你先把一些既有概念釐清了大家才好往下談，你說是不是？

熱力學第零定律: 若兩個熱力學系統均與第三個系統處於熱平衡狀態，此兩個系統也必互相處於熱平衡。

佯謬 A. Ram′?rez-Hern′andez, H. Larralde, and F. Leyvraz, Violation of the Zeroth Law of Thermodynamics in Systems with Negative Specific Heat，Phys. Rev. Lett. 100, 120601 (2008) ［http://arxiv.org/pdf/0802.1748v2.pdf］。這些作者宣稱在熱力學第零定律在一個負熱容系統中被違反了。

解釋：並非所有宏觀體系都可以作為良好定義的熱力學體系。熱力學體系首先要求「孤立體系」可以良好的定義，存在長程相互作用的體系未必可以定義良好的孤立體系。此外，熱平衡要求體系的微觀狀態為極大值，即熵 $S = kln Omega$ 在熱平衡附近是凸性的， $frac{partial^2 S}{partial E^2} < 0$ 。熱容 $C_V = -frac{1}{T^2}/ frac{partial^2 S}{partial E^2}$ 。負熱容意味著 $frac{partial^2 S}{partial E^2} > 0$ ，這與熱平衡的條件相違背，換句話說系統不可能存在穩定的熱平衡態。參看朗道卷五第21節。

另見：Phys. Rev. Lett. 102, 138901 (2009) 、Phys. Rev. Lett. 102, 138902 (2009)

熱力學第一定律（能量守恆定律）：
$mathrm d U = {mathchar$ , 其中 $U$ 為系統內能， $Q$ 為系統吸熱對可逆過程 ${mathchar$ ， $W$ 為系統對外做功, ${mathchar$ ， $F$ 為廣義力 $X$ 為廣義體積。在僅有壓強做功的情況下，熱一又可以寫成 $mathrm d U + pmathrm dV = {mathchar$ .

佯謬：1. 不確定關係 $Delta E Delta t ge hbar/2$ ；2. 宇宙。例一隨著宇宙的膨脹，微波背景輻射的光子被紅移（頻率 $u$ 減小），若不計光子與物質反應的損失即 $N_gamma$ 的改變（效應非常小），輻射總能量 $E = N_gamma h u$ 在不斷減小。例二暗能量的能量密度 $ho_Lambda = frac{Lambda}{8pi G}$ 不變（ $G, Lambda$ 分別為牛頓引力常數和愛因斯坦宇宙常數），隨著宇宙的體積的膨脹，暗能量總數在不斷增加。

解釋：1.熱力學不適用與單個微觀過程。2. 首先廣義相對論中的「引力場」不滿足能量守恆 —— 實際上人們不知道如何正確定義引力場的能量 —— 要求能量－動量守恆對與所有觀察者都成立。這個問題又表述為彎曲空間中不存在整體的（積分形式的）能量－動量守恆。但假如不要求能量－動量是張量，則仍然可以定義某些守恆的能量－動量。在標準宇宙模型中熱力學第一定律（能量守恆）仍然可以認為是成立的，尤其是對於物質而言。根據弗里德曼方程 $(c = 1)$ ：

$dot ho = - 3 frac{dot a}{a}(p+ ho), qquad dot x equiv mathrm dx/mathrm dt$ ,

其中 $ho$ 為物質密度（暗物質、普通物質、輻射能等）顯然物質的總內能 $U = ho V$ 寫成微分形式 $mathrm d U = mathrm d ho V + ho mathrm d V$ ， $a$ 為標度因子即宇宙體積 $V propto a^3$ ，或 $frac{mathrm dV}{V} = 3 frac{mathrm d a}{a}$ 。帶入弗里曼方程可得： $mathrm d U + p mathrm d V = 0$ ! 為了包含暗物質，只要令暗物質滿足狀態方程： $p_Lambda = - ho$ ，即負壓強。簡單容易證明得到 $mathrm d U_mathrm{tot} + p_mathrm{tot} mathrm d V = 0$ ，其中 $U_mathrm{tot} = U + U_Lambda = ( ho + ho_Lambda) V$ , $p_mathrm{tot} = p + p_Lambda$ 為整個宇宙的總內能與總壓強。因此，假如宇宙是絕熱膨脹的話（看起來像），宇宙是遵守熱力學第一定律的。輻射能量的減小來自於對宇宙膨脹的做功，暗能量的增加來自於對宇宙膨脹做了負功（暗能量的壓強 $p_Lambda$ 為負）。

熱力學第二定律（熵增定律）：
孤立系統的熵永不自動減少，熵在可逆過程中不變，在不可逆過程中增加。即 $mathrm{d}S ge {mathchar$

佯謬：漲落定理（Fluctuation Theorems, FT）

媒體報道一例：Nanoparticle trapped with laser light temporarily violates second law of thermodynamics -- ScienceDaily

設 $Sigma(t)$ 為孤立系統熵流—— 熵產生率，利用外界耗散場 $F_e$ 與好散流 $J(t)$ 可以寫作 $Sigma(t) = -frac{1}{k_mathrm BT} J(t) F_e V$ ，這裡 $T, V$ 分別是溫度和體積。記時間 $t$ 內的平均熵流為 $arSigma_t equiv frac{1}{t}int_0^t Sigma(t$ ，若 $p(arSigma_t=A)mathrm d A$ 為平均熵流處於區間 $A sim A + mathrm dA$ 的概率，FT說：對於一個非平衡的穩定體系， $lim_{t o infty }frac{1}{t} ln frac{p(arSigma_t = A)}{p(arSigma_t=-A)} = A$ 。

FT也常常寫作更容易理解的形式， $frac{p(arSigma_t = A)}{p(arSigma_t = -A)} sim exp(At)$ . 上面的關係表明，熱力學第二定律在有限時間內是可以被違反的，但逆過程（負熵過程）發生的概率是呈指數衰減的。

解釋：測量熵需要建立熱平衡，真正建立熱平衡需要 $t oinfty$ ，此時正、逆過程概率比率為無窮大（由於概率守恆，逆過程概率為零），熱力學第二定律實際上並沒有被違反。

熱力學第三定律（絕對零度定律）：在絕對零度（零開爾文）時，任何完美晶體的熵為零。即對於理想晶體來說， $lim_{T o 0} S = 0$ 。

佯謬：1. 單原子理想氣體， $S = Nk_mathrm{B}igg[ ln igg( frac{V}{N} igg(frac{mk_mathrm{B}T}{2pihbar^2}igg)^{3/2} igg) + frac{5}{2} igg]$ 。當 $T o 0, S o infty$ 。2. 玻璃體，其基態是簡併的。

解釋：理想氣體和玻璃體（和其他基態兼并體系）不是完美晶體，因此熱力學第三定律並沒有被違悖。

已關注問題，坐等看0,2,3的反例

不是。任何物理定律都有其適用範圍。經典熱力學定律只適用於封閉體系，而真實世界中絕對的封閉體系又是不存在的。因此，近年來科學界又創建了「非線性非平衡態熱力學」。

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普里戈金常說一句話：「科學研究不是老師教學生，而是學生教老師。」我在普里戈金身邊研究了二十餘年。我發現，科學研究不是從學習教科書開始，而是從提問、觀察開始。科學發現的機遇稍縱即逝，容不得半點猶豫不決。拿破崙有句名言：「機會只對有準備的頭腦存在！」這是成功者的經驗之談。

――張天蓉《蝴蝶效應之謎：走近分形與混沌》

首先，物理規律的適用性不是由誰能推出誰來決定的,而是由實驗決定的。一個定理一種學說都是有一定的應用範圍，關於物理界的大統一理論至今仍沒有得出。

然後答題主問題，能量守恆，在宏觀成立。而在微觀則不成立（也就是量子物理中不成立）。

在量子力學裡，不確定性原理（uncertainty principle，又譯不確定原理、測不準原理）表明，粒子的位置與動量不可同時被確定，位置的不確定性Δx與動量的不確定性Δp遵守不等式

ΔxΔp≥?/2；

其中，?是約化普朗克常數。

也就是說，在一個確定的時間範疇內，能量允許有一個不確定度，說得再清楚點就是在這個時間段內，能量可以不守恆！

1935年日本核物理學家湯川秀樹曾提出重要的介子場論，現以被證實。

其中心思想就是在高能n-p散射(即中子和質子的高速碰撞)過程中，碰撞相互作用力的傳遞粒子是介子，也就是現在人們熟知的π介子。在散射碰撞的那個作用時間段內，介子的產生幾乎是憑空出現的，在這個時間段中，能量不守恆！

但是。在宏觀的角度。把感興時間放大。避過這個時間區域。則能量仍然是守恆的，滿足動量守恆定律。

嗯，mark，坐等反例。

爪機答，佔地兒一段一段編輯。

0、

求反例…熱力學第零定律可以解釋為溫度的定義，何來反例？第二定律不清楚。第三定律題主說的是負溫度問題么？根據溫度的統計力學表示，在量子化能級體系會出現這種情況，不過此時溫度T僅僅表示一種粒子數反轉態，而不是我們通常理解的分子平均動能，故不能作為反例。

冷聚變問題。第一系統必須孤立；第二能量考察的是自由能而非熱量，否則所有放熱反應都是違反能量守恆的咯？第三要考慮質能轉換。以上幾點的前提下，該反應不違反能量守恆定律。另外似乎零點能不是用來解釋這個才編造的吧？零點能從理論預測和量子力學計算都可以得到，這樣的反應也不需要零點能來救場。

1、

根據近代物理理論，真空是有很高的能量的啊，會不斷有正負粒子對產生和湮滅，實驗也證實了這點（忘了實驗名字了囧）。以現在的量子計算方法解真空貌似也會得到正無窮的零點能。不過這有什麼關係呢？你跳樓的時候從來不會關心這樓的海拔多高，只要關心你離地面多高就好了。我們可以用一種叫做重正化的方法消除這種無限大，從而精確的計算差值。That"s enough.

2、

沒理解。「這個系統」是啥？它孤立不？

3、

至少從目前的理論和實驗看它守恆。至於後半段，你覺得能量可以脫離時間和空間存在么？？大爆炸產生了時間、空間物質和作用，後兩者可以說是能量的表現，所以在沒有發生大爆炸的時候（但是不能稱為大爆炸之「前」）是否可以用能量衡量，個人覺得存疑。

4、5、

我趕腳題主沒有理解以上概念才會有這兩個問題，另外我跟膜理論也不熟，不答了。還是那句，至少我們現在觀念里的能量，可以脫離時間和空間存在么？如果膜是高於時空的（膜產生爆炸，爆炸產生時空），它還能用能量描述么？

ps.非科班出身，揉了很多理論和觀點，加上時間久記不清表述可能有問題，歡迎指教。

既然題主都說了自己高中水平又不懂數學，就不該亂做判斷了，看待民科要理性看待。作為一個高中文化又學文的人，讀題主正經的問題都讀笑了，題主作為一個知道第零定律的人，可見題主也是讀過些科學方面東西的人。不過不能看科幻看太多，就忘了現實。畢竟十九世紀開始說有反例就開始被人笑話了，而這是二十一世紀。。。第零定律是顯然的，第一定律建立在深刻的時間平移對稱性上，雖然二三不能直觀證明，但是有統計學和物理學上的解釋。我也不懂orz。。當然你說我不能說服你，萬一它錯了呢，那麼多理論後來都錯了。。。那麼這幾個理論應該說是比較基礎的一些不會錯的，也許也不能叫「錯」，比如歐幾里得幾何學之外可以平行發展出好幾種，但是它本身也是對的。

用百度搜能量守恆醉了，強烈建議中國普及科學清理民科！這tm首頁上放的太誤導青少年了！

還有，題主所謂輸入能量和輸出能量不相等我也是醉了。。。相等簡直是糟糕了好不好！縱觀化學反應還有核反應，哪一個能量相等？都相等了人類還能燒火取暖？真心6醉了。。。補一補物理吧題主。科學的魅力就在於不管多少人呼喊它都在那裡，少數人和多數人叫嚷的都不一定是真理。

好吧你也不是最讓我醉的那一個，我曾經搜到一傢伙宣稱，運用其創造的xxx大定理可以輕易解決費馬大定理，哥德巴赫猜想，黎曼猜想等問題。一個定理。。。大哥你是虐費馬歐拉高斯黎曼。。。。一直到未來的諸多大師嗎？

無知者無畏，如果有機會知道費馬大定理的證明寫了兩百頁，用到了群論模函數各種理論，大概就不會拿著自己的「定理」吆喝了。

同樣，題主搜一搜熱力學四大定律是多少個高山仰止的人發現的，估計問問題就謹慎多了。

遠離民科，世界屬於賽先生。

補充，我搜了一下，竟然真特么有冷聚變，逗我呢。。。我就先希望美國和歐洲的兩種熱核聚變在我有生之年可控吧。。。

題主很大的問題，就是根本沒搞清楚愛因斯坦的質能方程，題主學物理學吸熱放熱反應不奇怪嗎？卧槽這都不守恆啊，核裂變聚變守恆嗎？卧槽不守恆？所以題主得看看質能方程到底是什麼意思。不是你體重的一百多斤都能變成能量那麼猛的。

我總覺得你的假設和假設推出的結論都有問題

第一個假設,聚變裂變,簡單的說反應前後的總的質量是減少的,這些質量由質能方程變成了能量.

你之後的推論和猜想全都是基於錯誤的假設了,都沒用.

能量守恆數學上等價於時間平移對稱性，這是不可能輕易放棄的，我們寧願修改其他理論(比方說萬有引力在大尺度的時間下力的大小會變化，我們就認為是萬有引力常量G在變化，而不是失去了物理規律的平移對稱性)，也不會去動這個原則的。因為沒有時間平移對稱性，科學就失去了對未來事物的預見性

當然不是。。。能量守恆是假設整個宇宙的Hamiltonian（我也不知道怎麼給大眾解釋，就是「物理的基本規律」吧，或者想像成F=ma裡面那個F）是不隨時間變化的。但是整個宇宙當然不符合這個，因為宇宙膨脹啊。。。我是聽過鄙校某個學天文的同學講過，現在的「能量」要比宇宙初期少得多。 @王力樂大神來給我們講講吧～

看了一下題主給的網址科學網—熱力學四大定律是否總是成立？，該博文舉出的反例，個人理解，就是在量子力學領域用經典物理的方法求解熱力學，然後，發現熱力學有問題。

的確，熱力學就是有問題！！！

查了查百度百科熱力學_百度百科

局限性

它僅適用於粒子很多的宏觀系統；

它主要研究物質在平衡態下的性質，並不解答系統達到平衡態的詳細過程；

它把物質視作「連續體」，不考慮物質的微觀結構。

統計物理學與熱力學結合起來研究熱現象常常可以彌補以上局限性。

看，人熱力學本來就說了，有局限性，不適合微觀。

這是一種不錯的思路，把宏觀的結論拿到微觀試試。

比如，相對論，在宏觀中完全正確的東西，到了微觀就完全不對了，微觀世界得用量子力學解釋。

愛因斯坦一直夢想用一個理論解釋所有物理現象，但沒有成功，後來提出的「膜宇宙「、「十維時空」

"超弦"等等理論假設，都在試圖完成這一目標。

各位不要嘲諷題主，這篇博文迷惑性很強，題主相對大部分人，對物理已經有了不錯的了解，但是沒有理解。

我說的理解是什麼呢？就是對各種概念是如何產生的，如何聯繫的，如何互補的，有一個全面系統的認識，而不是知道幾個理論描述是啥，而不知道怎麼用，用在哪裡。

至於能量守恆，當然是不對的啦！

哈哈哈，

愛因斯坦不是早就說了」質能守衡「么？那個大名鼎鼎的E=mc2！

建議樓主閱讀《時間簡史》。作為物理科普，這本書系統性很強。

希望所有人繼續質疑權威，在讀完更多的書後，提成更有建設性的問題。科學從來都是不斷改錯的過程！

以上個人理解而已，非物理專業，有錯請專業人士指出，物理學習限於高中時期物理課及《時間簡史》。

最後，貼上時間簡史最後的一大段：

第十一章結論
我們發現自已是處於使人為難的世界中。我們要為自己在四周所看的一切賦予意義並問道：什麼是宇宙的性質？我們在它之中的位置如何，以及宇宙和我們從何而來？為何它是這個樣子的？我們採用某種「世界圖」』來試圖回答這些問題，如同無限的烏龜塔——一個支持平坦的地球是這樣的一種圖象一樣，超弦理論也是一種圖象。雖然後者比前者更數學化、更精確，但兩者都是宇宙的理論。兩個理論都缺乏觀察的證據：沒人看到一個背負地球的大龜，但也沒有人看到超弦。然而，龜理論作為一個好的科學理論是不夠格的，因為它預言了人會從世界的邊緣掉下去。除非發現它能為據說在百慕達三角消失的人提供解釋。這個預言和經驗不一致！
最早先在理論上描述和解釋宇宙的企圖牽涉到這樣的思想，事件或自然現象是由具備人類感情的靈魂所控制，它們的行為和人類非常相像，並且是不可預言的。這些靈魂棲息在自然對象之中，諸如河流和山嶽，包括諸如太陽和月亮這樣的天體之中。它們必須被祈禱並供奉，以保證土壤的肥沃和四季的變化。然而，一些規律性逐漸地被注意到：太陽總是東升西落，而不管是否用犧牲去對之進貢。更進一步，太陽、月亮和行星沿著以被預言得相當精確的軌道穿越天穹。太陽、月亮仍然還可以是神祗，只不過是服從嚴格定律的神。如果你不將耶和華停止太陽運行之類的神話當真，則這一切顯然是毫不例外的。
首先，只有在天文學和一些其他情形下，這些規則和定律是顯而易見的。然而隨著文明的發展，特別是近300年期間，越來越多的規則和定律被發現。這些定律的成功，使得拉普拉斯在19世紀初主張科學的宿命論。他提議只要給定宇宙在某一時刻的結構，由給定的一組定律即能精確地決定它的演化。
拉普拉斯的宿命論在兩個方面是不完整的。它沒講定律應該如何選擇，也沒指定宇宙的初始結構。這些都留給了上帝。上帝會選擇讓宇宙如何開始並要服從什麼定律，但是一旦開始之後它將不再干涉。事實上，上帝是被限制於19世紀科學不能理解的領域裡。
我們現在知道，拉普拉斯的宿命論的希望，至少在按照他頭腦中的方式，是不能實現的。量子力學不確定性原理表明，某些諸如粒子的位置和速度的對偶的量，不能同時以完全的精確度去預言。
量子力學通過一族量子理論來處理這種情形，粒子沒有很好定義的位置和速度，而是由一個波來代表。它們給出了這波隨時間演化的定律，在這種意義上，這些量子理論從屬於宿命論。這樣，如果某一時刻這個波是已知的，便可以將任一時刻的波算出。只是當我們試圖按照粒子的位置和速度對波作解釋之時，不可預見性的紊亂的要素才出現。但這也許是我們的錯誤：也許不存在粒子的位置和速度，只有波。只不過是我們企圖將波硬套到我們預想的位置和速度的觀念之中而己。由此導致的不一致乃是表面上不可預見性的原因。
事實上，我們已經重新將科學的任務定義為發現能使我們在由不確定性原理設定的極限內預言事件的定律。然而，還存在如下問題：宇宙的定律和初始條件是如何及為何選取的？
在本書中，我特別將制約引力的定律突出出來，因為正是引力使宇宙的大尺度結構成形，即使它是四類力中最弱的一種。引力定律和直到相當近代還被堅持的宇宙隨時間不變的觀念不相協調：引力總是吸引的這一事實意味著，宇宙必須或者在膨脹或者在收縮。按照廣義相對論，宇宙在過去某一時刻必須有一無限密度的狀態，亦即大爆炸，這是時間的有效起始。類似地，如果整個宇宙坍縮，在將來必有另一個無限密度的狀態，即大擠壓，這是時間的終點。即使整個宇宙不坍縮，在任何坍縮形成黑洞的局部區域里都會有奇點。這些奇點正是任何落進黑洞的人的時間終點。在大爆炸或其他奇點，所有定律都失效，所以上帝仍然有完全的自由去選擇發生了什麼以及宇宙是如何開始的。
當我們將量子力學和廣義相對論相結合，似乎產生了以前從未有過的新的可能性：空間和時間一起可以形成一個有限的、四維的沒有奇點或邊界的空間，這正如地球的表面，但有更多的維數。看來這種思想能夠解釋觀察到的宇宙的許多特徵，諸如它的大尺度一致性，還有像星系、恆星甚至人類等等小尺度的對此均勻性的偏離。它甚至可以說明我們觀察到的時間的箭頭。但是如果宇宙是完全自足的、沒有奇點或邊界、並且由統一理論所完全描述，那麼就對上帝作為造物主的作用有深遠的含義。
有一次愛因斯坦問道：「在製造宇宙時上帝有多少選擇性？」如果無邊界假設是正確的，在選擇初始條件上它就根本沒有自由。當然，它仍有選擇宇宙所服從的定律的自由。然而，實在並沒有那麼多的選擇性；很可能只有一個或數目很少的完整的統一理論，它是自治的，並且允許複雜到像能研究宇宙定律和詢問上帝本性的人類那樣的結構的存在。
即使只存在一個可能的統一理論，那隻不過是一組規則或方程。是什麼賦予這些方程以生命去製造一個為它們所描述的宇宙？通常建立一個數學模型的科學方法不能回答，為何必須存在一個為此模型所描述的宇宙這樣的問題。為何宇宙陷入其存在性的錯綜複雜之中？是否統一理論是如此之咄咄逼人，以至於其自身之實現成為不可避免？或者它需要一個造物主？若是這樣，它還有其他的宇宙效應嗎？又是誰創造了造物主？
迄今，大部分科學家太忙於發展描述宇宙為何物的理論，以至於沒工夫去過問為什麼的問題。另一方面，以尋根究底為己任的哲學家不能跟得上科學理論的進步。在18世紀，哲學家將包括科學在內的整個人類知識當作他們的領域，並討論諸如宇宙有無開初的問題。然而，在19和20世紀，科學變得對哲學家，或除了少數專家以外的任何人而言，過於技術性和數學化了。哲學家如此地縮小他們的質疑的範圍，以至於連維特根斯坦——這位本世紀最著名的哲學家都說道：「哲學僅餘下的任務是語言分析。」這是從亞里士多德到康德以來哲學的偉大傳統的何等的墮落！
然而，如果我們確實發現了一套完整的理論，它應該在一般的原理上及時讓所有人（而不僅僅是少數科學家）所理解。那時，我們所有人，包括哲學家、科學家以及普普通通的人，都能參加為何我們和宇宙存在的問題的討論。如果我們對此找到了答案，則將是人類理智的最終極的勝利——因為那時我們知道了上帝的精神。

讀書太少，想的太多。——楊絳先生

目前來看，你雖然有高中文憑，但是還不夠說有高中文化。。物理課你肯定沒學好，很多基本的概念你都沒有，怎麼跟你講？建議先百度百科之後再來問。

寫個答案，等023的反例。

這個我想大家真的是誤會題主了。雖然題主問題的口氣完全不像是自知只有高中文化的人應有的謙虛，但是題主提出的博文，某種程度上卻是較為中肯的，所提出的例子也是經得起檢驗的。

當然，首先還是要說一句題主：你給的博文，唯獨沒有反對能量守恆定律……

博文首先提出第三定律的反例，實際上針對的是第三定律的一種錯誤表述：熵在絕對零度時趨於0.實際上，經典熱力學只能定義熵變，不能定義絕對值。至少在我們學習熱力學的時候，老師講的表述是：溫度趨向絕對零度時，熵變趨於0.這個表述和自旋冰的例子不矛盾，因為這個體系在絕度零度下熵趨於常數。

博文第三部分提到長程相互作用的問題，這個以我的了解來說是合適的。經典熱力學確確實實針對的是最多只有短程相互作用的系統，因為它是從實驗定律建立的演繹科學。那幾條定律，都是針對常見的系統建立的，而沒有考慮「可能還有長程相互作用」這樣遠超時代的問題。

但是要注意，這一部分引用了兩篇文獻，都是PRL，可信度是比較高的。這兩篇文獻可都不光是實驗結果，都是由理論支持的。這裡使用的就是熱力學的升級版本：統計物理。

所以說，這篇博文指出了熱力學與現實世界和統計物理不相符的兩條問題，這些問題即使真的存在，也不會影響後續的任何物理學。因為後續的物理學都是建立在統計物理上，基礎更為牢靠。所以說，如果這些違反有什麼影響，我想更多的是哲學上的問題。更何況，我們常見的系統都不包含長程相互作用……

PS：文獻8簡單看了一下，應該問題不大；文獻7沒有看，保留意見

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下面是吐槽：

今天看到一個回答：

看了樓上大部分的回答，覺得好多人都在冷嘲熱諷，你們覺得你們的行為對一個只有高中文化水準，有一顆積極學習的心，有勇氣提出問題的人是有幫助的么？知乎對人是不是平等的？是用來讓你們嘲諷不如你們的人的工具？他的想法錯了怎樣？他的問題不對又怎樣？大家能不能說出一些善意的學習建議或者指引？你們真的覺得你們只有高中水準的時候你們有題主的想法和學習的精神么？看不起你們這些頂著知識分子的帽子的盲流，請摺疊！

這個和我在百度的幾個貼吧中看到的討論方式驚人地相似，說實話有點寒心了。一個人有一腔熱情，有認真學習的態度，並不能保證他做出來的東西是正確的。或者，一個人有認真學習的態度，並不意味著佔領了道德的制高點，從而批評的時候必須畢恭畢敬。最直接的批評最疼，但是切中要害。就像是提問早期大家的回答「你說說反例是啥？」，一點也不好聽甚至有輕蔑的意思，但是最為切中要害，我認為要比「題主現在只有高中文化就能思考這樣的問題並且還能提出質疑真是不簡單呢我像題主這麼大的時候絕對不會想出這樣的問題的先膜拜一下但是美中不足的是題主提出的問題中有這麼一個小小的瑕疵就是您在問題中提到熱力學四大定律中第零第二第四都有反例但是卻沒有說明反例是什麼當然我也理解題主可能只是不小心漏掉了參考文獻但是如果能夠提供這個結論的出處我想應該能更好一點吧以上僅僅是個人意見絕對沒有批評題主的意思最後在膜拜一下題主您的思維真是非常開闊能夠想到這樣的問題並有自己獨到的見解真是太不容易了」這樣的回答要好得多。

還有，提供善意的學習建議和指引，並不是諸位答主的義務，而是善行。盡到義務不應該被表揚，沒有盡到義務應該被批評；做出善行應該被表揚，而沒有做出善行不應該被批評。一位答主，在答案中不僅僅回答了題主的問題，而且給出了合理的學習建議，這是一篇十分優秀的回答，應該得到贊；沒有學習建議，只是回答了問題，甚至只是指出了錯誤，這樣的回答是普通的回答，不應得到贊也不應被責罵。作為我個人，如果有人能夠指出我的錯誤，甚至只是一句話，雖然可能會很不爽，但是我也會感謝他。

最後，既然有人這樣提到了，為了努力讓這篇回答變成優秀的回答，我先肯定一下題主的思考。然後給出一些學習建議：我們不應該止步於「找到反例」的階段，提問還可以繼續：這些反例是真的嗎（實驗證據）；有沒有人針對這樣的反例做修改？他們的修改成功嗎？（調研）；如果成功，有什麼經驗值得我學習？（學習）；如果不成功，原因是什麼？我可不可以做其他的修改？（理論嘗試）；我的修改是否會引起其他與實驗不符的矛盾？是不是與其他的理論矛盾？（自我糾錯）；如果有矛盾，是不是我的理論要修改？（自我懷疑）；然後把我的理論拿給大家看，接受大家的批評（同行評議）；

可惜的是，大多數非科學工作者，甚至部分科學工作者，直接跳過了第二步甚至第一步，直接開始創造理論；然後又跳過了糾錯，直接拿出來給別人看，這樣還不接受別人的批評……我想這樣是不能得到好的認識的。如果題主真的希望進一步學習，而不僅僅是滿足於建立理論的自我陶醉，我的建議就是：拿本書來好好學習。

至於書籍的選擇，題主需要補充的知識是大學本科一直到理論物理學弦論專業博士生的全部知識，這些知識需要花費一個優秀學生至少六年的時間每天全力學習。鑒於題主還有工作，如果每天能夠抽出兩個小時來學習，就需要大約50年，這還不考慮複習和遺忘需要的時間。題主加油！

看了樓上大部分的回答，覺得好多人都在冷嘲熱諷，你們覺得你們的行為對一個只有高中文化水準，有一顆積極學習的心，有勇氣提出問題的人是有幫助的么？知乎對人是不是平等的？是用來讓你們嘲諷不如你們的人的工具？他的想法錯了怎樣？他的問題不對又怎樣？大家能不能說出一些善意的學習建議或者指引？你們真的覺得你們只有高中水準的時候你們有題主的想法和學習的精神么？看不起你們這些頂著知識分子的帽子的盲流，請摺疊！