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“热力学”历史上的今天|热力学和统计物理学的奠基人之一玻尔兹曼诞辰

时间:2023-02-20 10:35:40来源:搜狐历史

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1844年2月20日,奥地利物理学家、哲学家路德维希·玻尔兹曼出生在奥地利维也纳,他是热力学和统计物理学的奠基人之一。

19世纪70年代早期,他利用原子论表述了热力学第二定律。热力学第二定律讲的是“作为孤立系统的宇宙,它的熵会一直增加”。他将这个定律解释为一种统计定律,并可以从力学原理推导出来。他发展了统计力学的大部分结构,接力棒后来交到了约西亚·威拉德·吉布斯(Josiah Willard Gibbs)手中。玻尔兹曼在1872年至1875年间提出了著名的熵公式——统计力学和热力学之间的桥梁,之后的1900年,马克斯·普朗克(Max Planck)对其进行了修正。

当玻尔兹曼回到维也纳时,他又担任了两个讲席教授,一个是理论物理学教授,另一个是科学哲学教授。当时他的课非常受欢迎,即使是最大的教室也不能容纳那么多听课的人。听课的学生、助理教授和教授一直站到了楼梯下面。玻尔兹曼还收到了来自皇帝的祝福,同时也得到了大量的认可。

他曾邀请他的一些聪明学生到家里做客。他从不根据物理知识,而是根据一般的性格特征来评价他的学生。音乐和艺术在他的生活中也扮演着重要角色。他是一位杰出的钢琴家。同时也拥有无与伦比的幽默感。

引起讨论的“玻尔兹曼大脑”,是他基于热力学第二定律提出的一个假想。据称,实际上,玻尔兹曼大脑并非“某种大脑”的代指,它更像是一个广义上的概念。其核心就是,只要时间够长,那么任何低概率的事件都会发生,因为宇宙的涨落具有不确定性,当熵减发生并达到一定限值的时候,再混乱无序的东西都能变得无序。比如,如果再给恐龙一些时间,那么或许它们也能发展出文明。

所以,我们现在看到的规律、文明,包括漫长演化中出现的各种东西,可能都是玻尔兹曼大脑,只不过相较于漂浮在宇宙当中的那些,我们的大脑显得更加的高级。但是同理可得,既然更高级的低熵产物都已经诞生了,从概率上来说,更低级的“玻尔兹曼大脑”可能早已经塞满宇宙了。

现代科学的发展是一个动态,每天都有新的发现,就是我们现在所看到的原理和理论都是在上千年的历史中,不断建立、推翻、再建立的。

人类对未知的探索和好奇是推动科学进步的桥梁,玻尔兹曼大脑这样的假想,也让人们去研究其中的真实性,也间接的推动了科学的发展。

综合自:中科院物理所、NASA探索者

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