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191 【熵】(2/2)

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於是馬哨先是大致介紹了一下靈諭教,然後話鋒一轉:「當然,我並不是很提倡宗教,我一直在建議人們遵循更理性的思維方式……不管怎麼說,至少在這裡,一場物理學會議上,我們還是少談些宗教話題吧。」

毫無疑問,馬哨描述的宗教勾起了人們的好奇心,這也是他想要的。

但他沒有多說,畢竟他不能做傳教士,眼下也不是傳教的場合。

「在這裡,原劫或者說熵,是一個純粹的物理上的概念。熵的內涵很複雜,從幾年前想到它,一直到現在,我對它的理解不斷被修正。」

「首先,我們來回顧卡諾的工作。」

說著,馬哨再次轉過身,在講台後面的黑板上寫下一些公式。

「我們可以對任意熱循環過程做微分,將其約化為由大量卡諾熱機疊加而來的熱循環過程。接下來,根據卡諾的結論,我們得到這個結果……」

對於在座的許多物理學家們來說,這些都是他們熟悉的內容,不難理解。

當然,那些不懂微積分的物理學家除外——確實有這樣的物理學家。

比如法拉第的微積分水平就很值得懷疑,大概率是不懂的。

法拉第出身貧寒,沒有受過多少正規教育,遠非一個精通數學的物理學家,他的工作基本都在實驗領域,是出色的動手能力和物理直覺讓他成為了一流的物理學家。

可以說,在同段位的物理學家當中,法拉第的數學水平可能是最差的那一個。

數學上的短板,也是他未能將電磁學的研究更進一步的原因,好在不久之後,年輕而又天才的麥克斯韋將替他完成這項使命。

片刻之後,馬哨將公式中的一個變量圈出來,說道:「這個變量,或者說狀態函數,就是我所說的『熵』。」

他圈出來的變量自然是克勞修斯熵,這也是「熵」的最早定義。

「……現在,我們不難發現,對於一個孤立系統而言,它的熵是一個無法減少的數值,熵變必然大於等於零。熵無法減少,便是反映了能量轉化的方向性。」

「這裡的不等式,也即熱力學第二定律的數學表達。」他指著黑板上的克勞修斯不等式。

這一通操作下來,在場的物理學家們不得不服了。

如果說,發現熱力學第二定律可以靠運氣,但從這條定律中提煉出數學表達式,沒有一番紮實的功底是萬萬做不到的。

「熵……我想用不了多久,這個詞就會出現在所有的教科書上了。」湯姆森感慨地說。

「一個偉大的發現!」法拉第不禁拍手稱讚,雖然他看不懂數學推導的過程,但憑藉著超凡的物理直覺,他無疑感受到了熵的奇妙之處。

「啪啪啪——」隨著他的掌聲,其他物理學家也紛紛跟著鼓掌。

「謝謝。」馬哨笑了笑,禮貌地回應著。

然而隨後他便收斂了笑容,話鋒一轉:「不過,這並不是我最終的思考結果,也遠不是熱力學第二定律的真正面貌。」

掌聲迅速平息,人們安靜而又詫異地看著他。

在他們看來,剛剛的演講已經稱得上是物理學的典範,然而馬哨卻告訴他們,這並不是結果?

面對著眾人疑惑的目光,馬哨神色平靜,緩緩說道:「我們用數學表述了熱力學第二定律,但是我想你們都注意到了,『熵』這個概念似乎還沒有實際的物理意義與之對應。」

「這個問題困擾了我許久。經過長期的思考,我得到了一個比較滿意的答案,正是因為這個答案,我才會將該變量命名為『熵』——阿帕奇語中的『原劫』。」

停頓了一下,馬哨又道:「接下來,我們來探討『熵』的本質。」

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