摘要：本文为《热力学第一定律的漏洞》的姊妹篇。它以对“布朗永动机”与“永磁永动机”两例证有理有据的分析，揭示了“热二律”显而易见的片面性。
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正文：

“要推翻热力学第二定律，只需举出一个与第二定律不符的例子即可”权威人士如是说。

亦称孤立系统熵增原理的“热二律”表明：【对于任何孤立系统，当宏观过程在系统各部分间具有温度差的条件下进行时，温度差必将渐趋于消失。而在孤立系统中，没有温度差的热运动是不能再转化为功的。】及【孤立系统熵的数值是不可能减小的。】

现提供两个不符“热二律”的例证供商榷：

⑴“布朗永动机”──某种孤立系统中的气、液体能不断地对布朗微粒作功；

⑵“永磁永动机”──某种孤立系统中的永磁体能不断转换出作功的有序磁能。

现将它们与“热二律”的微妙冲突剖析之。


[一、布朗永动机]

先讨论《热力学第一定律的漏洞》中已经提到的第一类永动机“布朗永动机”的例子。

【思考题1】
静置之玻璃杯内与外界处热平衡的水中仅悬浮着一颗直径约10[-3次方]厘米的密度与水相同的布朗微粒（它为宏观物体）。

【问】：水和微粒构成的系统熵值如何变化？

【回答】
此水与布朗微粒构成的系统可看为与外界无热量、功和物质交换的孤立系统。
在混乱运动的水分子产生的涨落驱动力作用下，作为大量分子之集合体的布朗微粒定向运动的机械能增加时，此为混乱趋向有序的过程──系统熵减小；微粒又因不断克服粘滞力作功而机械能减少，此时发生有序趋向混乱的过程──系统熵又增大；......如此周而复始永不止息，因而此系统熵值是沿时间轴呈波浪线变化的（因微粒受力的不确定性，此曲线的周期、振幅、线形等不规则）。

【讨论】
在此系统出现熵减的时段，它就是“热二律”所无视的自然界确实存在的【熵减孤立系统】。
从系统全过程来说，它仍为“孤立系统熵增原理”所不容的【不断地出现熵减的孤立系统】。

否认“第二类永动机”的“热二律”既与事实冲突，“第二类永动机”真相的被揭示也就顺理成章了。

本例中令人饶有兴味地看到：【孤立系统的熵减过程是能够不断产生作功的有序能的】，或者说【孤立系统中没有温度差的热运动是能够不断地转化为功的】。正是这“违背热二律”的真实过程令系统中水分子以撞击力对布朗微粒持续不断地作功──因而产生了科学巨匠爱因斯坦曾揭示了起因的“布朗运动”。

认定此“布朗永动机”也是“第二类永动机”的理由是：

因水与微粒之孤立系统虽与外界热平衡。但“自然界不存在严格的孤立系统”，且“所谓的平衡非各种过程皆停止之谓；过程仍可进行，只是每一过程的速率，和与其相反的过程的速率相等而已”。因而系统与外界间相反且速率相等的热传递过程使它们两者的内能持续不断地交换着。

若孤立系统初始时的内能经过t时间后完全被外界能量替换净尽，此后视作永动机的水系统就必定持续不断地吸取外界能量对布朗微粒作功了（须注意：“在没有温度差的情况下”“吸取热量”的“第二类永动机”热量值只能为零，这种特殊的能量交换方式易被忽略）。

所以上述“布朗永动机”确为符合“一种能在没有温度差的情况下，从某一巨大物质系统不断吸取热量而将它转变为机械能的发动机”定义的“第二类永动机”。

（注：其实现实存在的每一种永动机都必然既是“第一类永动机”又是“第二类永动机”。可参阅笔者文章：《永动机趣谈》(科探寓言新编)及今后将发表的相关文章。）


[二、永磁永动机]

无独有偶，“永磁永动机”与“布朗永动机”颇有异曲同工之妙：因它也象“布朗永动机”那样能藉着【孤立系统的熵减过程不断产生作功的有序能】。

人们已知道：“永磁体磁场与电流的磁场无本质的区别”。其实永磁体也是与电磁体相同的实实在在的磁源（磁源：能不断输出磁能的物体）。讨论如下：

【思考题2】
一机械中两同规格电磁体处左、右对称位置（它们耗电功率同，右磁体有及时变换磁极的换向器），通电后它们因磁力作用在长2r的水平线段上以分离、并合相交替的方式对称地运动不断输出机械能。
将左磁体更换为一与其有相同磁场效果的永磁体后机械仍能保持原状态运作。

（为简化分析过程：磁力作功时机械能耗散忽略不计；各物理量表述仅考虑绝对值）

【问】：永磁体在机械运作中能否取代电磁体持续输出磁能？

【分析】
由电磁学常识可知：两同性相斥或异性相吸的磁体可将磁能转换为机械能。

∵机械中两电磁体排斥分离作对称运动时，相互斥力虽始终相等但渐渐减小。可得：

1，右磁体对左磁体作正功，左磁体获动能的积分式： T=∫F•dr ①

（积分式中：磁力F为变力；积分上、下限略。下同）

2，左磁体对右磁体作正功，右磁体也获动能的积分式：T=∫F•dr ②

∴两磁体各输出机械能T

同理，当右磁体磁极变换后

∵两磁体吸引并合作对称运动时，相互引力与分离时原位置相互斥力大小相等方向相反，又得：

3，右磁体对左磁体作正功，左磁体获动能的积分式：T=∫F•dr ③

4，左磁体对右磁体作正功，右磁体获动能的积分式：T=∫F•dr ④

∴两磁体又各输出机械能T

∴ 可得两电磁体每离合一次共输出机械能为：2T＋2T = 4T

当然【每磁体磁能转换出的机械能均为2T】

当右磁体磁极恢复初始态，将左磁体更换为相同磁场效果的永磁体后

∵磁体排斥分离作对称运动时，同样得：

5，右磁体对永磁体作正功，永磁体获动能（与①中左磁体同）：T=∫F•dr ⑤

6，永磁体对右磁体作正功，右磁体获动能（与②中右磁体同）：T=∫F•dr ⑥

∴两磁体各输出机械能T

同理，当（右磁体磁极变换）两磁体吸引并合作对称运动时同样又得：

7，右磁体对永磁体作正功，永磁体获动能（与③中左磁体同）：T=∫F•dr ⑦

8，永磁体对右磁体作正功，右磁体获动能（与④中右磁体同）：T=∫F•dr ⑧

∴两磁体又各输出机械能T

∴两磁体（其一为永磁体）每离合一次同样共输出机械能：2T＋2T = 4T

也有【每磁体磁能转换出的机械能也均为2T】。

将磁体更换前、后机械运作中两磁体每离合一次作对比：

更换前：左、右电磁体共输出机械能4T，每电磁体磁能转换出的机械能均为2T。

更换后：左永磁体、右电磁体同样共输出机械能4T，每磁体磁能转换出的机械能也均为2T。

【小结】机械运作中永磁体与左电磁体所起的作用相同，永磁体能取代电磁体持续输出机械能。当然永磁体也象电磁体一样，输出的机械能只能从它磁场中的有序磁能转换而来。

【回答】永磁体在此机械运作时是能够取代电磁体持续不断地输出磁能的。

由此可证明：【永磁体是磁源，且永磁体的磁场是能不断输出作功的有序磁能的】。

（注：此机械工作原理与直流电动机大同小异。电机运转时无电源的永磁定子也是能取代耗电定子绕组持续输出机械功的。若以1834年德国发明家雅可比制成直流电动机算起，人类利用永磁体输出的机械能的历史已达170年。）

若要单独求永磁体在此机械运作时输出的机械能（或功）可藉下式，即：

W = 2Tn ⑨

（其中：W-永磁体机械能输出；2T-机械能输出/离合一次；n-离合次数。）

没有“电源”的永磁体既为磁源，自然会引起人们探索其磁能来源之兴趣。因冒然以为永磁体磁能可“无中生有”的见解违背能量守恒律（另几种论证永磁体为磁源的方法可阅笔者其它文章：《永动机是可以制成的!》；《永磁永动机公开技术资料》；《永动机试制答疑》系列文等）。

有人以为“永磁体磁能全由本身储藏的‘充磁能’转化而来”的说法是不合事实的。

如本题之永磁体：它的充磁能W’为一定值（充磁能W’=Pt，其中：P-充磁机功率；t-充磁时间）；而它输出的机械能可从⑨式：W = 2Tn求得（n=1，2，3，┅ ┅ →∝）。因机械能W与n值成正比，当n值相当大时完全可令W >> W’。即事实上永磁体输出的机械能可远超过充磁能的值，所以此论不攻自破。

下面续谈永磁体有序磁能从何而来的问题。

【思考题3】

【问】：永磁体的有序磁能从何而来？

【分析】

讨论【思考题2】后已知：“永磁体是能不断输出作功的有序磁能的磁源”。因永磁体本身可“创生能量”之说显然属违背能量守恒律之大谬。因此【从外界】获得能量补充就成了永磁体磁能来源的必然而唯一的途径!

永磁体的外界何来补充的能量呢？现有理论已能对此无可否认的事实作出解释。

由电磁学可知：“任何物质的分子（或原子，下同）都有分子电流”且“分子电流变化的电场是以光速持续向外发射电磁波（或电磁能）的”。

因而物质中任一分子在不断迅疾地向周围空间或其它物质分子发射电磁波（电磁能）的过程中就必持续获得相应的能量补充。否则势必导致“物质各分子”可创生能量之错谬。

在“能量只能在各部分物质之间进行传递”的必然规律制约下，自然界中各分子的电磁能既都向周围空间或物质分子发射，就也能被周围的物质分子接受。于是整个宇宙的物质及空间中就无所不在地遍布了传递着的电磁能，并形成了电磁能在任何物质分子之间相互交织、错综复杂、永无休止的交换方式（注意：即使在无磁性的物系内部，也遍布着这种电磁能交换）。

这就揭示了物质各分子为何都能从外界获得维持电磁辐射所需的相应的“取之不尽用之不竭”的能量补偿之奥秘：【物质各分子持续发射电磁波所需之相应能量补偿来自周围遍布的电磁能】。

当然永磁体中原子磁矩同向排列的磁畴分子也是如此获得发射电磁场（该场一部为永磁体的恒定磁场）所需之持续的能量补偿的，所以才可能有与电磁体本质相同的输出有序磁能的磁场。

【回答】永磁体的有序磁能是从外界遍布的电磁能转换而来的。

为了解永磁永动机现象，可看一处于某孤立系统中的永磁体的例子。

如一巨大空气团与处其中心位置的永磁体构成孤立系统：虽然无数气体分子原子磁矩的方向各异，相互抵消，矢量和为零（气体分子发射的杂乱无章的电磁波也彼此抵消）。但气体分子间电磁能的必然交换过程绝不中断，系统中遍布着大量人们不易觉察的以混乱状态存在的电磁能。

由上文可推知：此系统中永磁体的有序磁能是从其外界──即气体间的电磁能转换而来的。

因而在此孤立系统中，永磁体是能不花任何代价自发地将混乱电磁能持续转换为可作功的有序磁能（即藉【孤立系统的熵减过程不断产生作功的有序能】）的。这孤立系统中的永磁体是能源源不断地输出有序磁能的磁源。当其参与作功（如充当【思考题2】中永磁体）时：永磁体的磁能又能源源不断地转换为机械能输出──此即又一例的第二类永动机“永磁永动机”（要深入探讨其“第二类永动机”的本质，可参阅笔者文章：《永动机趣谈》(科探寓言新编)；《永动机是可以制成的!》中“四、定义之驳正”部分等）。

面对“布朗永动机”和“永磁永动机”的确凿事实，似乎无懈可击的“热二律”的片面性是显而易见的!

(完)

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