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历史上最伟大的10个方程 [:1701051615]
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历史上最伟大的10个方程 5 科学上的莎士比亚剧 热力学第二定律
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s′－S≥0
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说明：整个世界的熵值向着达到最大值的方向变化。
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发现者：各国科学家。
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发现时间：19世纪40年代到19世纪50年代。
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我经常会遇到很多这样的人：按照传统文化的标准来看，他们算得上是受过高等教育的人，这些人喜欢兴致勃勃地表达自己对科学家的怀疑。有那么一两次，我被激怒了，就问他们谁能描述一下热力学第二定律。结果一下子冷场了，没有人能说得上来。在科学界来看，我问的这个问题其实就相当于问人文领域的人：“你读过莎士比亚的作品吗？”
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——C. P. 斯诺（C. P. Snow），《两种文化》（The Two Cultures）
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热力学第一定律和热力学第二定律的叙述很简单。热力学第二定律是由鲁道夫·克劳修斯提出的。他发明了“熵”（entropy）一词来描述混乱度。克劳修斯是这样描述这两个定律的：“世界的能量总量是恒定的，世界的熵值总是向着达到最大值的方向变化。”简而言之就是：“你永远不可能赢，也不可能不赔不赚。”本文一开始给出的公式是马克斯·普朗克提出的，其中S是之前的熵，S′是一段时间之后的熵。世界上的所有活动都会涉及热力学第二定律。不理解这一点，就无法理解世界运行的内在机制。C. P. 斯诺认为，问人家能否描述热力学第二定律就好比是问：“你读过莎士比亚的作品没有？”当然，这也正是他本人提问的初衷。对于自认为有文化的人来说，这两个问题只要有一个答不上来，就可算是颜面尽失了。
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谈到这个话题，我的想法更偏激一些。我认为热力学第二定律实际上就像一部莎士比亚的作品。它也有自己的故事，故事里面还有精心刻画的角色。它对人的生活有着重要的意义。故事情节的展开，在某种程度上与莎士比亚剧如出一辙。
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以下就是“剧情介绍”。
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序幕
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18世纪末的欧洲
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此时一种新的力学理论已初见端倪。蒸汽机和其他技术的发展，使人们把注意力集中到与热有关的现象上来。受实际需要和好奇心的驱动，很多发明者开始尝试设计更好的蒸汽机。不过当时人们对热几乎一无所知，这些人的工作也只不过是“缝缝补补”。人们似乎认为热就是力，热可以用来做功。但是，热却不能用牛顿的推力和拉力来解释。此时，人们对热的理论产生了迫切的需求，不久就出现了一种称为“热质说”的粗糙理论。该理论于18世纪下半叶由法国科学家、“现代化学之父”安托万·拉瓦锡（Antoine Lavoisier）提出。热质论认为热是不断流动的、肉眼看不见的流体，没有重量。这是人们把热理解为力的雏形。随后有几位科学家，受好奇心和科学家的自尊和自信的驱使，也开始将注意力转移到热力上来。很快，他们就在热力的利用过程中是否涉及热的守恒和转化这一问题上，发生了争执。也就是说，热的总量是否守恒？或者热能否转化成其他能量？这场争论的解决成为新力学的关键。
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剧中人物
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路德维希·玻耳兹曼
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（Ludwig Boltzmann，1844—1906年）
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玻耳兹曼是奥地利物理学家，情绪容易波动，患有抑郁症。他采用统计方法说明了许多微小的原子如何能产生物质的宏观属性。他因提出玻耳兹曼方程S＝klogW而成名。玻耳兹曼的原子理论和自己的工作遭到了声名显赫的同行攻击，他为此深感苦恼。1906年，与家人在意大利的的里雅斯特附近度假的玻耳兹曼，趁妻子和女儿游泳时，上吊自杀。他的墓地在维也纳，碑上刻着玻耳兹曼方程。
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赫尔曼·冯·亥姆霍兹
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（Hermann von Helmholtz，1821—1894年）
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亥姆霍兹是德国物理学家，精通多个领域并多有建树，包括声学、美学、解剖学、生物学、磁学、数学、力学、气象学、眼科学、光学、现象学、哲学、物理学、生理学和心理学。他发明了检查肉眼用的检眼镜。许多科学名人都是他的学生，如诺贝尔奖获得者阿尔伯特·迈克尔逊（Albert Michelson）、马克斯·普朗克（Max Planck）和威廉·维恩（Wilhelm Wien）。
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鲁道夫·克劳修斯
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（Rudolf Clausius，1822—1888年）