模糊
玻尔兹曼发现了ΔS≥0这个方程背后的含义,在理解世界的基本原理的过程中,把我们带入了最令人困惑的探究。
玻尔兹曼先后工作于格拉茨、海德堡、柏林、维也纳,然后又回到格拉茨。他喜欢把这种漂泊的生活归因于自己在狂欢节期间出生。他并没有开玩笑,因为他的性格真的很不稳定,总在快乐与抑郁之间摇摆。他又矮又胖,留着深色的鬈发和络腮胡,他的女朋友叫他“我亲爱的甜心小胖”。这位路德维希,就是让时间的方向性倒霉的英雄。
萨迪·卡诺认为热量是一种物质,一种流体。他错了。热量是分子的微观振动。热茶中,分子振动得剧烈;凉茶里,分子振动得没那么剧烈。加热并熔化一块冰,会让分子剧烈地振动,失去它们之间紧密的联结。
19世纪末,仍然有很多人不相信分子与原子的存在。路德维希相信它们存在,并为了
念头,从过去延展至未来,而非反之——实际上,思考也会在我们的大脑中产生热量。
克劳修斯引入了一个量,来量度热量的单向不可逆过程。由于他是个很有学识的德国人,他用了古希腊语“熵”为之命名:
我喜欢用古代的语言来给重要的科学量命名,这样它们就不会在现在依然在使用的各种语言中发生变化。因此我建议把物质的这个量命名为“熵”,在希腊语中意为“转化”。
克劳修斯的“熵”用字母S表示,是个可测量也可计算5的量,在孤立系统中会增加或保持不变,但永不减少。为了表示它永不减少,我们可以这样写:
ΔS≥0
读作“DeltaS永远大于或等于零”,我们把它称为“热力学第二定律”(热力学第一定律是能量守恒定律)。其核心在于热量只能从高温物体传到低温物体,而非反过来。
请原谅我写了这个方程——这是本书中唯一一个方程。它是时间之矢的方程,我忍不住要把它加进这本关于时间的书里。
在文章的这一页中,克劳修斯首次引入了“熵”的概念与用法。方程给出了一个物体熵的变化的数学定义(S-S0):温度为T时,离开物体的热量dQ的总和(积分)。
在基础物理学中,这是唯一一个能够表明过去与未来有所区别的方程,唯一一个涉及时间流动的方程。在这非同寻常的方程背后,整个世界隐匿其中。
揭示它的重任落在了一个不幸却富有魅力的奥地利人身上,他是一个钟表匠的孙子,一个悲情又浪漫的人物——路德维希·玻尔兹曼(LudwigBoltzmann)。