【系统热力非平衡态与阴阳】
系统热力平衡是指系统内部能量差消失,温度均匀布散的趋势。1850年,柯劳修斯提出热力学第二定律(熵增定律)即:热扩散永远都只能由高热区域扩散到冷温区域(在自然状态下),这一过程中,系统能量流从有序变成无序,熵值增加,内能减少,生命逐渐死亡的状态。事实上,自然界每个物体都不可能孤立存在,物体与环境不停进行能量交换,能量分布总是处于非平衡态(能量开放系统)。
20世纪初挪威物理化学家昂萨格和比利时物理化学家普里戈金,对开放能量系统进行研究,提出耗散结构概念,建立了非平衡态热力学理论。他们认为在非平衡热力体系中,当外界对系统注入的能量与系统消耗的能量相等时,系统内高能区与低能区域形成稳定的温度梯度(非线性热分布的热秩序),稳定的热结构就是耗散结构。
自然界里许多生命物质都属于耗散结构。奥地利物理学家埃尔温•薛定谔在《生命是什么》中首先提出“生命以负熵为生”,第一次从非平衡热力学角度,诠释出生命的本质。
阴阳是古人观察到自然界中对立又相联的事物性质的抽象概括,如天地、日月、昼夜、寒暑、男女、上下等,阳是对立体系中高能量的物质,如天、日、昼、暑、男、上等,阴是对立体系中能量相对低的物质,如地、月、夜、寒、女、下等。阴阳理论包括阴阳对立、阴阳互根、阴阳转化、阴阳无限可分等理论。
非平衡热力系统就是研究物质内部能量变化理论的规律,与中医理论在细节上有许多契合点。比如阴阳理论认为阴阳变化是物质变化的根本动力,非平衡热力理论熵增决定内能动力,熵最大则内能为零,即无阴无阳; 阴平阳秘是一种稳定状态,耗散结构是能量流稳定。非平衡热力理论将阴阳理论公式化、数据化。
在此,我们观察容器加水后加热在红外成像表现,用这两种理论进行诠释。
杯子内水温形成不均衡热结构,高温区域为阳,低温区域为阴,在杯子上部热区中,又可以根据温度高低分阴阳,古人称之为阳中之阳(热中最热点为阳明)和阳中之阴(阳与阴交接边缘为少阳),杯子下部凉区,同样可以根据温度高低区分阴阳,阴中之阳(少阴)和阴中之阴(阴边缘为厥阴)。太阳指整个热域,太阴指整个凉区。
在一定时空中,阳区温度逐渐下降,阴区温度逐渐上升,此所谓阴阳互化;温度高低是相对的,没有低温就没有高温,此所谓阴阳互根。阴阳互化中产生热效力(热流),从阳明到少阳到太阴到厥阴,不同的温度梯度产生相对应的热力效应。(见图1 )