熵是宇宙的剧本


时间之矢构成熵永恒的主题。人文知识分子不懂热力学第二定律,就好象科学家未读过莎士比亚一样令人遗憾。”《溯源探幽 熵的世界》这本书的封面上写着这样一段话。这并不是什么大话,如果你读完这本书,就会知道,熵其实是宇宙这部华丽大戏的剧本。

发现熵本身就是一个曲折的故事,里面涉及到合作,争论,互相鄙视,以及自杀。在这一切都结束后,一切都归结为一个简洁的公式

S=k logW

S就是熵,W是系统总的微观状态数,log是取对数的符号,k是一个固定的常数。我之所以如此不厌其烦的解释这个公式,是因为它简洁而优美, 只有爱因斯坦质能公式:E=mc^2,以及牛顿第二定律:F=ma才能与之相提并论。这个公式被成为玻尔兹曼公式,它的发现者玻尔兹曼因为不被同行所认 可,心情压抑,再加上其它原因而自杀,那一年是1906年。但仅仅只有几年后,他的学说就成为了物理学界的共识,他最大的反对者也不得不接受这个理论。

玻尔兹曼并不是唯一一位对发现熵做出贡献的人,但是他是最终给出熵的正确定义的科学家。一百多年后的今天,我们知道,熵无处不在,它不仅仅是 物理学概念,也是信息学,社会学等多个学科的重要概念。熵是宇宙这出大戏的剧本。宇宙的未来如何?生命从何而来?什么是生命?等等这些问题的答案都有赖于 “熵”。从这个意义上说,玻尔兹曼就是泄露天机的那个人。他的自杀,他生前的不得志,死后却又迅速的被人承认,有着浓重的宿命意味。更让人唏嘘的是,玻尔 兹曼的弟子,埃伦费斯特继承了他的衣钵,也为统计物理以及熵的研究做出了重要贡献。可同样的,他也因为对自己工作没有信心而步老师的后尘,自杀身亡。熵究 竟是什么,让师徒二人都为之舍弃生命!每当想起这段历史,我都不胜感慨。

阅读这本书,感慨科学家的命运,了解时间的方向,生命的由来,宇宙的未来,麦克斯韦的妖精,混沌与信息,实在是一件很酷的事情。可要体验其中 三味,得面对书中随处可见的公式,这实在是件扫兴的事。不过没有关系,只要具备高中物理的的知识就够了。书中涉及的内容很多,全都读懂是不大可能的。幸好 作者费劲心思举了许多例子,列了很多图表,提了很多有趣的游戏,来帮助我们理解。

再说点题外话。中国的科普市场现在都被国外科普翻译著作占据,能够读到这么优秀的中国人写的科普,是很高兴的事情。再八卦一下,我仔细比较了 本书的两位作者冯端和冯少彤的相貌(书中作者介绍上有),可以肯定,他们是父女。中国物理学研究代代相传,这是很好事情。三代才能培养出一个贵族,科学也 是要几代人薪火相传,才能在中华大地上扎根。我相信,如本书这样优秀的科普,可以帮助点亮中国人心中科学之火,如同玻尔兹曼与他的弟子埃伦费斯特那样代代 相传,百折九死而不悔!

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