“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

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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