1樓：msoec
歸根結底，熱這東西的產生就是原來的機械運動——一大堆粒子都以相似的速度運動，變成了朝著隨機的方向亂竄。
在乙個無數個粒子的系統的相空間中，絕大多數點都是這個狗樣，我們分不清它們，只是統稱為「熱了」。
乙個沒熱的狀態可以演化到熱了的狀態，如果從那個狀態反演，是當然能回到沒熱的狀態的。
但沒熱的狀態可不穩定。在剩下的無數個熱了的狀態中，絕大多數再怎麼「反演」也一樣是熱的。當你混淆了無數個其實不同的狀態，自然沒法「反演」了。
我們換個角度。
帶阻尼諧振子的相空間原點是螺旋點——軌跡在到達它之前會先繞上∞圈。懂？
2樓：艾爾一把刀
全物理學唯一乙個不滿足時間反演規律的就是——熱力學第二定律。
因此這個問題僅憑直覺就可以得到乙個初步答案：在摩擦力、阻尼力等非保守力做功的過程中，一定出現了熱力學第二定律。
熱力學第二定律的本質就是微觀多型性的增加，在摩擦力與阻尼力做功的過程中，微觀多型性極低的運動方式——巨集觀結構的慣性動能被耗散，而微觀多型性較高的運動方式——熱運動則增加了。
以巨集觀角度而言，這就是熵的增加，當然不可逆，自然無法時間反演。
以微觀角度而言，以摩擦力舉例，摩擦力本質上是高度混亂複雜的微觀電磁相互作用的整體表現，在摩擦力做功的同時，整體結構的動能被微觀結構所吸收，成為分子內能的一部分。根據熱力學第二定律，內能是無法在孤立系統中完全轉化為機械能的，自然也就無法時間反演。
當然我知道我的這個答案沒有解釋最根本的問題：為什麼熱力學第二定律沒有時間反演性？
事實上熱力學第二定律本質上是個統計定律，它不代表絕對的100%，它表述的意義差不多就是：雖然對於乙個物理系統而言，乙個初態可絕對一一對應乙個終態，其互相時間反演。但問題在於，這個終態在現實宇宙中，表現為同一種物理狀態的無數種微觀形態之一，你永遠無法在現實宇宙中找到這個能時間反演到初態的終態。
3樓：小紫然
摩擦力的時間反演就是乙個物體從空間中吸收熱量，並轉化成前進的動力
想象一下，周圍的光子，最終聚集到這個物體上，成為它的動能
4樓：暗能量泡泡
從微觀電動力學當然可以「反演」，只是你沒辦法簡單構造對等的初始條件（把原先的終態當初態）。摩擦線性、阻尼的初始條件比較簡單，達到摩擦狀態後，資訊從初始條件傳播到整個體系各個部分，如果要反演，代價太大了，基本上是不可能的。其實更加典型的問題不是摩擦，而是光的介面折射。
5樓：琥珀裡的魚
其他回答多從微觀原理入手，如果題主想問的是對稱方面的問題的話，其實從巨集觀的古典摩擦定律也能解釋這個問題。
首先要明確的是經典力學中物體的運動需要由兩個方程（組）描述：力學方程（ ）和運動方程( 等)，力學方程給出加速度，運動方程描述了在加速度作用下從初態的演化。本質在於，所謂的「時間反演」是對於運動方程的反演，相當於速度的空間反演而不是力的空間反演，也就是改變了運動方程中速度的符號，沒有改變力學方程，比如在自由下落和上拋運動當中力學方程是一樣的（ ），重力方向是一致的，而反演過程中速度方向改變，導致運動方程的解出現時間反演對稱性。
然而摩擦力的特殊性在於其方向和相對運動方向有關，速度的空間反演導致相對運動方向改變，按照摩擦定律力學方程中摩擦力的方向也會改變，這就改變了力學方程，自然對運動方程的反演對稱性造成了影響。如果摩擦力的方向沒有改變，那自然運動是有反演對稱性，但是這是不符合物理規律的，我們也見不到這種情況。
6樓：柯斯特利金
@路路通 正解，把關鍵點出來了。其它幾個回答都很對，但是沒點明關鍵：巨集觀上的運動反演沒有考慮微觀粒子運動的反演，令物體反向運動但粒子的振動沒有反向，故在巨集觀上讓人誤以為是不對稱的。
只是對稱沒有對稱徹底而已，對稱了一半肯定得不到不變性。
7樓：路路通
我給乙個通俗的解釋:如果嚴格進行時間反演，這個過程的確是「可逆的」。所謂的嚴格是指在反演過程中不僅巨集觀物體速度反向，各種微觀粒子的運動也全部速度反向，(波動的場也應該反向)。
如果能夠做到這樣，的確可以使體系回到原狀態，摩擦產生的熱也可以再轉化為機械能。但是考慮到微觀粒子的數量過大，實現這樣的反演是不可能的，從巨集觀上來看，就是在這個過程中有熵增，也就是不可逆過程出現了。
8樓：
這個問題可以用分析力學中的哈密頓量來解釋。
德國數學家諾特爾指出，作用量的每一種連續對稱性都有乙個守恆量與之對應。人們把這種對稱與守恆的聯絡稱為諾特爾定理。
時間間反演不變代表一種時間的對稱性，與之對應的條件是系統哈密頓量對時間求導等於0，通俗講就是能量守恆。
9樓：Sylvan的夜晚
我瞎猜的：摩擦的過程會引發聲波，然後聲波在固體內傳播的時候經歷了類似於散射的過程，轉換成分子熱運動。於是巨集觀的運動被肢解為微觀個體的運動，造成了摩擦做功的不可逆。
等待相關學科的大牛來回答這個問題。
10樓：周公好兄弟
高讚用耗散來解釋耗散，我的感覺是等於什麼都沒說，有點強答的意思。不實名反對 @賈明子 。他解釋的是 「能量耗散為熱量」的一種微觀有效機制，對於問題本身，他直接開頭一句，「微觀上時間反演對稱，巨集觀上為何就不對稱了？
這個問題可以等效成：微觀上的保守力，為何在巨集觀上成了耗散力？」，就把這個問題跳過去了。
實際上這個提問中存在的問題是，物理規律的時間反演不變，不等於物理現象也能自發倒回去啊。我們說的對稱性，基本上都是針對的物理規律而不是物理現象。而巨集觀現象的時間上的不可逆太正常了。
對於巨集觀的物理現象，沒有任何欽點的意思，還是要按照熱力學第二定律。
好比乙個孤立系統中，一滴墨水擴散到一瓶水裡，原則上經過無窮的時間，這個系統原則上完全有機會回到墨水剛滴入時的狀態，物理定律完全沒有禁止這件事發生，但是這個事件發生的概率太小等於0。
回到摩擦。假設乙個被完美電磁遮蔽的孤立系統裡，發生了乙個摩擦事件。此時處於摩擦介面的原子之間通過瘋狂交換虛光子傳遞動量，把相對質心的平移運動轉變成了相對質心的振動。
在質心來看，系統中的所有原子，本來有一些是有相對質心的平移的速度的，現在大家基本上都只是相對質心在振動了。這個孤立的系統經過無窮的時間，原則上完全有機會回到初始狀態。物理規律完全沒有禁止這件事發生，但是概率太小等於0。
除此之外，更重要的是，現實生活中沒有完美的孤立系統。對於巨集觀的物理現象，沒有任何欽點的意思，還是要按照熱力學第二定律。乙個摩擦的發生，對於發生摩擦的小系統來說，部分能量被很快的傳遞到系統之外了，這就是耗散掉了。
11樓：賈明子
這是乙個好問題：微觀上時間反演對稱，巨集觀上為何就不對稱了？這個問題可以等效成：
微觀上的保守力，為何在巨集觀上成了耗散力？
這個問題，在物理化學中已經有了乙個答案，其中關鍵在於分子在相對運動過程中的亞穩態出現與失穩。
摩擦力和一般的熱力學不可逆過程有很大的不同。在熱力學中，我們可以通過把過程放慢再放慢，來消除不可逆性。在極限情況下，達到準靜態過程時，過程中每乙個時刻系統都處在平衡態，系統就是完全可逆的。
因此，絕大多數熱力學不可逆現象，其起源就在於這個過程必須以乙個有限的速率變化，因此在動力學的影響下，它就不可能處在平衡態，因此就必然有乙個從非平衡態向平衡態的變化，就產生了不可逆。
但是在摩擦力這裡，這種不可逆性並不能被準靜態過程消除。當我們讓兩個摩擦物體相對運動的時候，摩擦力做功 - 也就是耗散為熱量的能量 - 只取決於它們相對運動的相對距離，而和運動的快慢無關。
我們可以把它和氣體的準靜態等溫膨脹做乙個比較，當我們非常緩慢地減少氣體的外壓，讓它膨脹時，氣體對外做功，從環境吸熱；然而當我們把這個過程反過來，再緩慢地加壓，把氣體壓縮回去，這個過程中，外界對氣體做功，向環境放熱。如果這個過程足夠緩慢，當氣體回覆到初始狀態時，它膨脹過程中吸收的熱量，就完全放出還給環境了：整個系統和環境都回覆到初始狀態。
但是摩擦過程不然，我們把滑塊從摩擦表面拉動一段距離，摩擦力做功耗散為熱量，然後我們再把滑塊拉回原來的位置，摩擦力仍然是做功。整個過程無論多麼緩慢，都不可能回覆到初始狀態：總是有一部分淨熱量散發到環境中去了。
這就是摩擦力的獨特之處：它總是耗散的。這個在微觀上原因在於，摩擦過程中，原子不可能保持在平衡態，而是在很多情況下，保持在乙個亞穩態 - 無論這個過程有多慢。
我這裡先用乙個巨集觀的模型來說明這件事。如下圖，乙個平面上，均勻放置若干磁鐵，N極向上。這時候，我們用彈簧吊著另外乙個磁鐵，N極向下。
這時候我們把上面的磁鐵緩慢向右移動，會發生什麼呢？
我們都玩過磁鐵，這個過程我們可以很直觀地想象出來。當我們向右移動的時候，由於底下磁鐵的斥力，上面的磁鐵會收到反向的斥力，因而會落後一段距離。如下圖所示：
但是，當我們持續向右移動的過程中，在某乙個點，我們會發現，上面的磁鐵並不會跟隨著平穩移動，而是會突然之間從底下磁鐵的左側擺到右側：
這是因為，在底下磁鐵的正上方，兩塊磁鐵之間有最大的斥力。二左右兩側，斥力都更小。就形成了乙個勢能的「山峰」壁壘。
我們牽引著上面的磁鐵爬到這個能壘的頂峰後，它會在另一側自發地」滾落「下來。就像是山頂的小球一樣，它不能穩定地呆在這個頂峰。無論上面的移動多慢，它的」滑落「過程不可能是準靜態的：
也就是說，當上面的磁鐵從頂上經過底下的磁鐵時，它都要經歷這樣乙個」爬坡「的過程。不論我們牽引的速度有多慢，當它要越過「坡頂」時，它都會快速地向右側「滾落」。所以說這就不可能是乙個準靜態過程。
當這個磁鐵從左側擺到右側的時候，會產生動能，在理想情況下，擺過去的磁鐵會在右側左右擺動。也就是說，我們前面向右側用力拉動的時候所做的功，就變成了它擺動的能量。這個擺動會傳到上面的彈簧，再傳送到彈簧上面的拉動裝置，就會耗散掉。
上面這個模型，就大概說明了摩擦中的耗散過程，以及為何這個耗散在準靜態過程中仍然不能避免。我們可以來看實際的摩擦過程，它涉及到粗糙面之間的相互作用，這個相互作用涉及到的微觀行為可以大致用下圖表示：
這個相互作用過程，可以簡化為類似上面的磁鐵模型，只不過我們把磁鐵換成摩擦表面的分子。像下圖，用最簡的「彈簧分子」模型來簡化表面的原子接觸。其中，底面是一系列的A分子，頂上是B分子。
為簡化起見，我們假設底面是乙個均勻堅固的平面，分子之間互相有堅固的結構，它們是固定的。而頂上則是乙個表面缺陷處，是乙個微觀的「突出點」，因而B分子之間的分子力就不太牢固。所以B分子間的作用力用乙個彈簧來表示。
如下圖：
AB之間的相互作用力可以用他們的勢能曲線來表示。其中B分子之間的作用力會形成乙個勢阱，在最下端是穩定點（用 曲線表示）。而AB之間的相互作用力，會在每個頂點處形成不穩定點，而在它們之間形成穩定的勢阱，如圖中 曲線所示。
那麼B分子的受力，就是AB和BB兩種相互作用的疊加，它的勢能曲線就是和的加和，就形成了圖中V曲線的樣子。在初始狀態，B分子處於平衡態，也就是勢阱的最低點。
當我們移動B表面的時候，就會向右移動，它和AB作用勢能疊加就發生變化了。當B分子剛好經過某個A分子的上方時，就像是下圖的左邊的樣子，原來的乙個勢阱就會出現兩個「谷底」。此時B分子位於左側的谷底。
當B表面持續右移，我們會看到，V曲線中的兩個谷底就發生偏移，右側的谷底越來越深，而左側則越來越淺。此時，B分子所處的，就不是乙個平衡態，因為它不是這個勢阱的最低點，而是勢阱中的乙個「淺坑」，這是乙個亞穩態（metastable state）。
隨著B表面不斷向右移動，勢阱中兩個谷底就會進一步偏移，左側的谷底越來越深，而右側的越來越淺，漸漸消失。達到某一點時，右側的「谷」就變平了，成為乙個「台階」。此時B分子從原來相對穩定的亞穩態狀態突然變成了不穩定狀態。
這時候，不論B平面的移動多麼緩慢，B分子也會快速地向勢阱的低谷滑落，而不可能保持在緩慢的準靜態過程。於是它就突然擺向右側，產生了乙個動能。
於是這個擺動的動能就會隨著BB之間的相互作用，傳到B平面中去，變成了B平面中的各個分子的振動，此時B分子的這種失穩現象，就導致了能量耗散為熱量。
我們可以看到，在這個過程中，巨集觀上無論多麼緩慢，在微觀層面，由於亞穩態的形成和消失，都不可能保持準靜態過程。這就成了能量耗散的源泉。我們在試圖逆轉這個過程的時候，這種亞穩態和失穩同樣不可避免，因而能量仍然會耗散。
我們可以吧正逆過程比較，就可以知道，它的逆過程並不能實現時間的反演對稱。
當然，這個模型非常簡化。事實上，我們可以把AB兩側的原子都看作是一組「半固定半彈簧」的節點。
事實上，從這個分析中，我們可以看到，如果AB之間的相互作用遠遠低於BB之間的相互作用，將不會出現上述的亞穩態現象。這時候理論上可以實現無耗散的滑動。McClelland最早給出了何時會出現這種無摩擦滑動的判據[1]。
這個被稱作「超潤滑現象」（superlubricity）。超潤滑的理論解釋當然會比上面的簡化說明複雜得多，但是通過物理化學的分子模擬的確可以預言這種現象。介面上的相互作用減弱到一定程度，摩擦力將大幅減少，在2023年在奈米石墨片上得到驗證[2]。
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