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熵  胡刚复?刘仙洲?

(2012-01-09 21:50:39)

    关于熵的汉译,有两则传说。

    1. 1923年胡刚复陪同德国科学家普朗克来中国讲学。讲学时用到entropy一词,胡刚复在翻译时灵机一动,把“商”字加火旁来意译此词,创造了“”字,发音同“商”。因为entropy跟能量(火)有关系,能量被温度来除(商),得到“熵”。(胡刚复:1892年3月24日,出生于江苏省桃源县(现泗阳县)。1952—1960年任南开大学物理系教授。1966年2月19日逝世于天津。)

    2.刘仙洲的一大贡献,是受中国工程师学会的委托,编订《英汉对照机械工程名词》。机械工程的名词,属于西学东渐的产物,直到上世纪三十年代,五花八门的译法和称呼,阻碍着中国工程教育和机械工业的进步,例如,那时候,弹簧叫做“司不令”,机车前的排障器叫做“猪拱嘴”。社会各界已经意识到这个问题的严重性,但是,如果欠缺中西文化的深厚根底,没有一定的奉献精神,是不可能完全这个工作的。可以这么说,再找到一个像刘仙洲先生这么合适的人选,确实不容易。在编订工作中,刘先生广搜博采,按照“从宜”、“从熟”、“从简”、“从俗”的四大原则,从中选定一个。“恒升机”确定为“泵”,“ 油壶子”改为“化油器”。历时一年多,编成一万一千多个词汇,1934年由商务印书馆出版。热工学的重要名词“”、“焓”就是刘仙洲先生创造的,从此,机械工程的名词,逐步统一。(刘仙洲:1890年1月27日,出生于直隶完县唐兴店村。1947—1975年任清华大学教授,副校长。1975年10月逝世于北京。)

 

    在现行普通高中课程标准实验教科书物理选修3一3中,首次出现了熵(entropy)的概念.另外,现行普通高中语文教科书第六册也出现了现代科技文节选《熵:一种新的世界观》.熵概念的提出是物理学史上一个重要的里程碑,它不仅曾经困扰物理学一个多世纪,而且也对人们的世界观产生了极其深刻的影响.诺贝尔物理学奖获得者、天体物理学家爱T顿(A.5.Eddington,1882~1944)在《物理世界的本性》一书中写到:“从科学的哲学观点来看,与熵相联系的概念应被列为19世纪对科学思想的巨大贡献.”爱因斯坦(A.Einstein,1879一1955)也曾指出:“熵理论,对整个科学来说是第一法则.”

    那么,熵是什么?熵的物理意义是什么?

    一、熵的诞生

    熵概念提出的背景是对热机效率的研究.从工程技术及经济角度对热机效率的研究一直把热机的最大效率——将热完全转化为有用功作为追求的目标.对于工作在两个热源之间的热机,在工程学方面有两个问题需要从理论上得到说明:其一是两个热源温度及温差与热机效率的关系;其二是热的损耗问题.

    1824年,法国军事工程师、物理学家卡诺发表了名著《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》。卡诺出色地运用了理想模型的研究方法,以他富于创造性的想象力,精心构思了理想化的热机──后称卡诺可逆热机(卡诺热机),提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理,从理论上解决了提高热机效率的根本途径。实际上卡诺的理论已经深含了热力学第二定律的基本思想,但由于受到热质说的束缚,使他当时未能完全探究到问题的底蕴。可惜卡诺英年早逝,他的理论由后人克拉珀龙赋予易懂的数学形式后才获得盛名,经过克劳修斯、开尔文等人的研究才得到发展,并具有重要的实践意义。1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世,年仅36岁。按当时处理霍乱死者的办法,死者所有的资料及个人物品必须全部埋葬掉。这无疑给科学事业带来了不可弥补损失。根据1878年他弟弟公布的卡诺去世时幸免被毁的一束笔记残页中发现,卡诺已经意识到热质说的错误而转向热的动力学理论,并且发现了能的转化与守恒定律。1830年卡诺在笔记中指出:“热不是别的什么东西,而是动力(能量)或者可以说,它是改变了形式的运动。它是(物体中粒子的)一种运动(的形式)。如果物体的粒子的动力被摧毁了,必定同时有力产生,其量正好准确地同摧毁的动力的量成正比。反过来说,如果热损失了,必定有动力产生”。“动力(能量)是自然界的一个不变量,准确地说,它既不能产生,也不能消灭。实际上它只改变它的形式。这是说,它有时引起一种运动,有时引起另一运动,但它决不消失。”这就是能量转化与守恒定律的明确的最早表述,可惜1878年文稿公布时该定律已经确立,卡诺的这些思想在历史上没能起到应有的作用。

    在十九世纪中期的五十年内,人们发展了经典热力学的许多最基本的概念.这个过程是随着1824年沙迪·卡诺(Sadi Carnot)关于热机方面著作的出版而开始的.理论上以及在一些较粗略的计算上,卡诺证明,以可逆循环方式运行的任何热机具有最大的效率(即输出功与输人热量之比),并且仅依赖于热机工作时的温度.卡诺于 1832年逝世,他当时36岁.并且或许由于从来对他没有过多少理解,他的科学工作几乎也随着他的逝世而消声匿迹.他的学术著作开始被人冷落,以后竟被遗忘达25年之久. 通过第二代的两个热力学家鲁道夫·克劳修斯(Rudolf Oausius)和威廉·汤姆逊(William Thomson,即后来的开尔文勋爵),重新使卡诺的工作受到重视.R·克劳修斯和W汤姆逊几乎随着卡诺的革命性的学术著作的问世而同时诞生(分别于 1822年与 1824年).可以说他们是卡诺的科学事业的继承人.无论是克劳修斯,还是汤姆逊,都深受卡诺定量分析的影响.在长期探索可接受的绝对温标方面,卡诺的热机效率原理是汤姆逊的思想基础.首先是克劳修斯(1850年),其后是汤姆逊(1851年),各自提出了热力学第二定律的不同表述。

 

    熵的物理意义是什么

1.熵是描述自然界一切过程具有单向性特征的物理量

2.熵是能量退化程度的量度 

3.熵是宏观态出现概率大小的量度

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