温度的光子基础:热平衡机制与熵产生原理
该研究团队通过将光子确认为建立并维持普通物质特征能量尺度Ec=kBT的基本媒介,探究了温度与热平衡的物理基础。尽管经典热力学能成功从现象学角度描述平衡态,但热分布的实现需要量子电动力学提供的具体微观机制。研究人员从最小微分标度假设出发推导出玻尔兹曼分布,并证明维持热平衡需要持续的光子交换过程,其平均能量⟨hν⟩=2.701Ec,该数值量化了抵消辐射损失所需的能量通量。研究表明熵增源于非弹性光子散射——该过程将高能光子转化为多个低能量子,从而增加可及微观状态数,推动系统不可逆地趋向平衡态。该工作建立了区分真实热平衡与纯形式温度设定的物理判据,并证明经典理论中“无限热库”的概念本质上是动态维持的光子浴层级结构中的有效理想化模型。这一光子框架通过揭示微观基础补充了现象学热力学,同时阐明了温度作为光子介导能量交换涌现出的集体属性的物理意义。
量科快讯
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