1840印第安重生第286部分在线阅读

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对于在座的许多物理学家们来说,这些都是他们熟悉的内容,不难理解。
当然,那些不懂微积分的物理学家除外确实有这样的物理学家。
比如法拉第的微积分水平就很值得怀疑,大概率是不懂的。
法拉第出身贫寒,没有受过多少正规教育,远非一个精通数学的物理学家,他的工作基本都在实验领域,是出色的动手能力和物理直觉让他成为了一流的物理学家。
可以说,在同段位的物理学家当中,法拉第的数学水平可能是最差的那一个。
数学上的短板,也是他未能将电磁学的研究更进一步的原因,好在不久之后,年轻而又天才的麦克斯韦将替他完成这项使命。
片刻之后,马哨将公式中的一个变量圈出来,说道:“这个变量,或者说状态函数,就是我所说的熵。”
他圈出来的变量自然是克劳修斯熵,这也是“熵”的最早定义。
“现在,我们不难发现,对于一个孤立系统而言,它的熵是一个无法减少的数值,熵变必然大于等于零。熵无法减少,便是反映了能量转化的方向性。”
“这里的不等式,也即热力学第二定律的数学表达。”他指着黑板上的克劳修斯不等式。
这一通操作下来,在场的物理学家们不得不服了。
如果说,发现热力学第二定律可以靠运气,但从这条定律中提炼出数学表达式,没有一番扎实的功底是万万做不到的。
“熵我想用不了多久,这个词就会出现在所有的教科书上了。”汤姆森感慨地说。
“一个伟大的发现!”法拉第不禁拍手称赞,虽然他看不懂数学推导的过程,但凭借着超凡的物理直觉,他无疑感受到了熵的奇妙之处。
“啪啪啪”随着他的掌声,其他物理学家也纷纷跟着鼓掌。
“谢谢。”马哨笑了笑,礼貌地回应着。
然而随后他便收敛了笑容,话锋一转:“不过,这并不是我最终的思考结果,也远不是热力学第二定律的真正面貌。”
掌声迅速平息,人们安静而又诧异地看着他。
在他们看来,刚刚的演讲已经称得上是物理学的典范,然而马哨却告诉他们,这并不是结果?
面对着众人疑惑的目光,马哨神色平静,缓缓说道:“我们用数学表述了热力学第二定律,但是我想你们都注意到了,熵这个概念似乎还没有实际的物理意义与之对应。”
“这个问题困扰了我许久。经过长期的思考,我得到了一个比较满意的答案,正是因为这个答案,我才会将该变量命名为熵阿帕奇语中的原劫。”
停顿了一下,马哨又道:“接下来,我们来探讨熵的本质。”
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【争议】===
马哨刚刚讲的是克劳修斯熵,但熵的内涵远不止于此。
在后世,熵这个概念堪称顶流中的顶流,所有学科都在乐此不疲地讨论它。
自然科学和哲学对熵的讨论旷日持久,学影视作品也将它奉为座上宾,由它延伸的概念和理论多不胜数。
不提其它学科的讨论,只在物理学的范围内,熵也有三个重要历史阶段克劳修斯熵、玻尔兹曼熵、信息熵。
每一个阶段的更迭,都意味着人类对世界本质规律有了更深刻的理解。
接下来他要讲的便是玻尔兹曼熵,也是后世最常被讨论的熵。
至于信息熵,他并不打算讲,毕竟是一百年后的东西,有些太过超前了。
“对一定的物质而言,气体的熵比液体大,液体的熵比固体大。由此是否可以设想,熵其实是一种关于混乱、无序的度量?”马哨缓缓说道。
“毕竟显而易见,一团物质从固体变为液体、气体,它的结构变得更加混乱,内部的粒子更加肆意地运动。”
马哨踱步至黑板前,接着说道:“直觉或者说偏执告诉我,这个设想是对的那么,有没有什么办法,为这个设想赋予数学表达?”
听到这里,许多人纷纷感到脑洞大开,惊奇不已。
“物质的混乱程度?这个要怎么用数学表达?”人们不禁疑问。
“这真的可以做到吗”
马哨拾起粉笔,直截了当地在黑板上写下玻尔兹曼公式,并说道:“当然有办法,这就是热力学第二定律的真实面貌。”
玻尔兹曼公式虽然简洁,但如果想要人们理解,一番解释自然少不了。
看着茫然的物理学家们,马哨没有急于解释公式本身,而是说:“让我们来设想这样的场景,在一个盒子里,有两个氢气分子”
“分子?”话音未落,台下一阵议论。

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