热力学第二定律的建立与意义

读《热力学第二定律的建立及意义》有感读完高峰先生的大作《热力学第二定律的建立及意义》，我感受颇深。本文介绍热力学第二定律的建立过程, 以及在建立热力学第二定律的过程中, 主要的几位物理学家所作的贡献, 最后阐述了热力学第二定律建立的意义。除此之外，几位物理学家所体现出来的精神也是让我深为感动。

首先谈一谈我个人对热力学第二定律的理解。

自然界里的功热转换过程具有方向性。热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的，否则必会引起外界的变化。又如，气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的，而是按照一定的方向进行的，是不可逆的，说明一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。

热力学第二定律就是说明自然宏观进行的方向的规律。即任何一个实际过程进行的方向的说明都可以作为热力学第二定律的表述。克劳修斯提出的热力学第二定律的表述为：热量不能自动的从低温物体传向高温物体。开尔文的表述为：其唯一的效果是热全部转变为功的过程是不可能的。其实这两种表述是等价的。

因此，有能量输入的但热源热机（第二类永动机）是不可能的，因为它违反了热力学第二定律。于是就从宏观的角度得证出了热力学第二定律。在微观上，一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这也是一条统计规律。从微观上看来，对于一个系统的状态的宏观描述是非常不完善的，系统的同一个宏观状态实际上可能对于非常非常多的微观状态，而这些微观状态时粗略的宏观描述所不能加以区别的。于是，任一宏观状态作对应的微观状态是数称为该宏观状态的热力学概率，它是分子运动无序性的一种量度。

第二点让我感受很深的就是科学家在探求真知的过程中所体现出来的三种精神。

科学家首先是人，所以也和普通人一样，有衣食住行的需要，有喜怒哀乐的感情，在精神上也有理性和非理性的层面。然而由于科学自身的性质，科学家在某些方面往往表现出不同于常人的特点，可以从三个方面来看。

一是专注精神。科学研究是发现，是质疑，是探索，是创新，对科学的研究者有极大的吸引力。一个真正的科学家，总会对自己感兴趣的问题昼思夜想，穷究而不舍。反过来，只有专注，才可能于细微之处有所发现，也才能在苦思冥想的过程中激发灵感、产生顿悟。

历史学家范文澜则有“板凳须坐十年冷，文章不写一句空”的名言，其中坐冷板凳的精神，讲的就是搞学术的专注。如果说专注是科学研究的一种境界，那就是王国维所言的古今之成大学问者必须经过的“衣带渐宽终不悔，为伊消的人憔悴”的境界。从文中来看，正是

由于汤姆逊开尔文、克劳修斯等物理学家执着的对卡诺定理中的不足进行坚持的研究，才有了热力学第二定律的诞生，并且对后世产生了深远的影响。

二是求实精神。客观求实就是无条件地“实事求是”，以开放的心态对待可能发现的事实，平心静气地承认已发现的事实，把自己的理论和观点建立在事实基础上，同时能在任何情况下都坚持自己认为有事实根据的观点。如果一个科学家不实事求是了，要么是在认识上走入迷途，要么是被个人的主观感情所支配，要么是迫于外部压力不能自由表达见解，甚至是出于自身利益的考虑；各种情况都曾在历史上发生过。

在一定意义上，一个真正的科学家在事实面前十分像安徒生童话中那个敢说“皇帝没有穿衣服”的孩子，是能面对事实，而且也敢于宣告事实的人，而不去刻意地掩盖、捏造事实。

三是创新精神。创新是文明发展的动力，真正的科学家总是站在创新第一线。如果一个科学家不再创新了，其科学生命实际上就停止了，这就是科学为什么会永远向前发展的秘密。为了理解科学的创新精神，不妨把体育活动和科学研究加以比较，科学研究在一定意义上是一种创新比赛。在科学创新过程中往往只有第一，没有第二。一部科学史，从阿基米德到牛顿再到爱因斯坦，都只写那些第一次发现某种现象或第一次提出某种科学理论和观点的人。当然，科学上的某些发现和理论是由多个人的名字命名，实际上他们每个人都独立地第一次做出这一成果。比如热力学第二定律由开尔文和克劳修斯独立给出了两种表述方式，进化论也是由达尔文和华莱士两个人同时独立提出。

以上就是我阅读文献的体会，希望老师指教。

参考文献

（1）《热力学第二定律的建立与意义》高斌工溪师专学报（自然科学版）1992年第二期（2《专注求实与创新是科学家的三种精神》王鸿生光明日报2008-4-28