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【熵】孤立系统的星云的演化

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一个孤立的三维空间内有一片足够质量的星云,足以使其在引力的作用下收缩,形成恒星之类的天体,假设其辐射的热能不会辐射出这个三维空间,并且不受外部空间任何作用力的影响,也就是说不受外界的任何影响,那么这个系统将会怎样演化?


1楼2013-01-10 16:20回复
    简言之,星云会在引力的作用下收缩,同时向外辐射。既然假设辐射被限制在一定的空间之内,那么,相当于背景辐射的温度增加。随着星云的一步步收缩,背景辐射温度也会增加。星云的熵减少,背景辐射的熵增加。直到星云演化成为黑洞,辐射就会被黑洞吸收,黑洞的熵是个天文数字。


    IP属地:辽宁4楼2013-01-10 21:19
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      2025-08-15 04:37:16
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      有一个大致估算,比如说略大于3倍太阳质量的星云,均匀散布在一个几百光年的全反射盒子里,这样保证辐射不溢出。星云收缩,向外辐射。等到星云收缩成为中子星的时候,向外辐射的质量大约是总质量的10%左右,此时中子星的熵大概10^29数量级,而黑体辐射的温度大概在100K左右,它的熵在10^45数量级。我们可以看到,辐射的熵已经是个天文数字了。
      当中子星进一步收缩成为黑洞,辐射被重新吸收,最终,辐射的温度大概降低到10^-6K,而黑洞的熵已经高达10^62数量级。
      一个被大家忽略,但是至关重要的事实是,在引力系统中,熵最大的状态不是均匀分布,而是梯度分布。这是空间维度的收缩与相伴而来的动量维度的扩张之间的平衡的结果。我们身边最常见的例子就是,大气层的平衡态(熵极大值)就是地表稠密,高空稀薄的。


      IP属地:辽宁5楼2013-01-10 21:51
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        请谷歌“霍金盒子”


        IP属地:山东来自Android客户端6楼2013-01-10 22:29
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          Lynden-Bell 有一篇与此相关的论文
          Title: Statistical mechanics of violent relaxation in stellar systems
          Authors: Lynden-Bell, D.
          Journal: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 136, p.101
          google可以搜到


          IP属地:北京7楼2013-01-11 04:13
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