熵是宇宙的劇本

時間之矢構成熵永恆的主題。人文知識分子不懂熱力學第二定律,就好象科學家未讀過莎士比亞一樣令人遺憾。」《溯源探幽 熵的世界》這本書的封面上寫著這樣一段話。這並不是什麼大話,如果你讀完這本書,就會知道,熵其實是宇宙這部華麗大戲的劇本。

發現熵本身就是一個曲折的故事,裡面涉及到合作,爭論,互相鄙視,以及自殺。在這一切都結束後,一切都歸結為一個簡潔的公式

S=k log W

S就是熵,W是系統總的微觀狀態數,log是取對數的符號,k是一個固定的常數。我之所以如此不厭其煩的解釋這個公式,是因為它簡潔而優美, n只有愛因斯坦質能公式:E=mc^2,以及牛頓第二定律:F=ma才能與之相提並論。這個公式被成為玻爾茲曼公式,它的發現者玻爾茲曼因為不被同行所認可,心情壓抑,再加上其它原因而自殺,那一年是1906年。但僅僅只有幾年後,他的學說就成為了物理學界的共識,他最大的反對者也不得不接受這個理論。

玻爾茲曼並不是唯一一位對發現熵做出貢獻的人,但是他是最終給出熵的正確定義的科學家。一百多年後的今天,我們知道,熵無處不在,它不僅僅是 n物理學概念,也是信息學,社會學等多個學科的重要概念。熵是宇宙這出大戲的劇本。宇宙的未來如何?生命從何而來?什麼是生命?等等這些問題的答案都有賴於n n「熵」。從這個意義上說,玻爾茲曼就是泄露天機的那個人。他的自殺,他生前的不得志,死後卻又迅速的被人承認,有著濃重的宿命意味。更讓人唏噓的是,玻爾n n茲曼的弟子,埃倫費斯特繼承了他的衣缽,也為統計物理以及熵的研究做出了重要貢獻。可同樣的,他也因為對自己工作沒有信心而步老師的後塵,自殺身亡。熵究n 竟是什麼,讓師徒二人都為之捨棄生命!每當想起這段歷史,我都不勝感慨。

閱讀這本書,感慨科學家的命運,了解時間的方向,生命的由來,宇宙的未來,麥克斯韋的妖精,混沌與信息,實在是一件很酷的事情。可要體驗其中 n三味,得面對書中隨處可見的公式,這實在是件掃興的事。不過沒有關係,只要具備高中物理的的知識就夠了。書中涉及的內容很多,全都讀懂是不大可能的。幸好n 作者費勁心思舉了許多例子,列了很多圖表,提了很多有趣的遊戲,來幫助我們理解。

再說點題外話。中國的科普市場現在都被國外科普翻譯著作佔據,能夠讀到這麼優秀的中國人寫的科普,是很高興的事情。再八卦一下,我仔細比較了 n本書的兩位作者馮端和馮少彤的相貌(書中作者介紹上有),可以肯定,他們是父女。中國物理學研究代代相傳,這是很好事情。三代才能培養出一個貴族,科學也n n是要幾代人薪火相傳,才能在中華大地上紮根。我相信,如本書這樣優秀的科普,可以幫助點亮中國人心中科學之火,如同玻爾茲曼與他的弟子埃倫費斯特那樣代代n 相傳,百折九死而不悔!

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