玻尔兹曼想解决一个难题:气体是由看不见的原子组成的,原子之间的碰撞遵守牛顿力学,每一步都能倒着放,可为什么宏观世界里熵总是增加,时间只往一个方向走?1877 年他给出了答案:熵衡量的是「一种宏观状态背后,有多少种微观排法」,排法越多,越容易出现。
他把这个想法写成 S = k log W。熵不再是个玄乎的概念,而是一个可以数出来的量。这个公式后来被刻在他维也纳的墓碑上。
可是在当时,不少大物理学家和哲学家并不相信原子真的存在,认为那只是计算工具。玻尔兹曼和他们争了几十年,晚年饱受抑郁困扰。1906 年他在度假时自杀,几年后,实验才一锤定音地证明了原子的真实存在。
你可能不知道
01公式 S = k log W 里的常数 k,现在叫玻尔兹曼常数,是国际单位制里的基本常数之一。
02他才华横溢,还爱写诗、弹钢琴,据说钢琴弹得很好。
03他提出的「熵增是概率问题」,到今天还是理解时间之箭的起点。
人生年表
- 1844出生于维也纳
- 1872提出玻尔兹曼方程
- 1877给出熵的统计解释
- 1900在莱比锡任教,与奥斯特瓦尔德等人争论原子论
- 1906在意大利杜伊诺去世
他怎么想问题
宏观世界的规律,是微观世界里「大多数情况」的样子。不用追问每一个粒子,只要问哪种状态最有可能。