对吉布斯体积熵及其隐含意义的批判

Dunkel 和 Hilbert 在《自然·物理》第 10 卷 67 页 (2014) 发表的“自洽热统计学禁止负绝对温度”，以及 Hilbert、Hänggi 和 Dunkel 在《物理评论 E》第 90 卷 062116 (2014) 发表的“孤立系统中的热力学定律”，提出了一种非常规的热力学观点，摒弃了若干传统上被认为正确的性质。其结论尤其不满足 Tisza 和 Callen 最初提出的热力学公设。在他们的理论中，两个物体的温差不能决定它们热接触时的热流方向。他们否认负温度的可能性。我们不认同他们的大部分论断，并给出支持更传统热力学解释的论证。我们明确表明，可以沿经典热力学思路推导出顺磁体的热力学熵，且该熵在平衡态下与玻尔兹曼熵一致。效率大于 1 的卡诺热机是一个定义问题，对于反转的能量分布是可能的，无论分析中是否使用负温度。我们详细阐述了 Penrose 的论证：连接哈密顿量为 $H$ 与 $-H$ 的系统的绝热可逆过程是可能的，因此负温度在逻辑上必然存在。我们证明，对于足够大的系统，玻尔兹曼温度决定热流方向，而吉布斯温度则不能。