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  • 玻爾茲曼

    玻爾茲曼

    路德維希·玻爾茲曼,1844年(甲辰年)2月20日--1906年(丙午年)9月5日),熱力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)的奠基人之一,奧地利物理學(xué)家。

    基本內(nèi)容

    路德維希·玻爾茲曼是奧地利最偉大的物理學(xué)家之一,在氣體的分子運動理論、統(tǒng)計力學(xué)和熱力學(xué)方面做出了卓越的貢獻。做為哲學(xué)家,他反對實證論和現(xiàn)象論,并在原子論遭到嚴(yán)重攻擊的時刻堅決捍衛(wèi)它。

      “如果對于氣體理論的一時不喜歡而把它埋沒,對科學(xué)將是一個悲;例如:由于牛頓的權(quán)威而使波動理論受到的待遇就是一個教訓(xùn)。我意識到我只是一個軟弱無力的與時代潮流抗?fàn)幍膫人,但仍在力所能及的范圍內(nèi)做出貢獻,使得一旦氣體理論復(fù)蘇,不需要重新發(fā)現(xiàn)許多東西!

      —— 玻爾茲曼

      玻爾茲曼的一生頗富戲劇性,他獨特的個性也一直吸引著人們的關(guān)注。對于上?茖W(xué)技術(shù)出版社出版的《玻爾茲曼——篤信原子的人》一書([意]卡羅·切爾奇納尼著,胡新和譯,上?茖W(xué)技術(shù)出版社2002年7月版,30.00元),方在慶教授和關(guān)洪教授從不同的側(cè)面做出了相應(yīng)的評價,其中關(guān)洪教授著重提到的譯文的質(zhì)量問題,希望能夠引起相關(guān)各方的注意。

      有人說奧地利物理學(xué)家玻爾茲曼(Ludwig Boltzmann,1844~1906)終其一生都是一個“鄉(xiāng)巴佬”,他自己要為他一生的不斷搬遷和無間斷的矛盾沖突負責(zé),甚至他以自殺來結(jié)束自己輝煌一生的方式也是其價值觀沖突的必然結(jié)果。也有人說,玻爾茲曼是當(dāng)時的費曼。他講課極為風(fēng)趣、妙語連篇,課堂上經(jīng)常出現(xiàn)諸如“非常大的小”之類的話語。幽默是他的天性,但他性格中的另一面——自視甚高與極端不自信的奇妙結(jié)合——對這位天才的心靈損害極大。本書作者用了一個副標(biāo)題:“篤信原子的人”,又給玻爾茲曼畫出了另一個側(cè)面像。

    玻爾茲曼

      如果我們擯棄具有嚴(yán)格“決定性”色彩的“社會建構(gòu)論”,而采用一種較為“軟弱”的立場,試圖在當(dāng)時的各種社會文化組成中尋找一些相關(guān)因素去“解讀”玻爾茲曼,應(yīng)該還是可行的。玻爾茲曼的“父國”處于當(dāng)時被稱為“多瑙河畔的中國”的奧地利。奧匈帝國外表上極其強盛,但內(nèi)部矛盾重重。在學(xué)術(shù)界,人們常常為一些繁文縟節(jié)而浪費時間,不斷的文牘折磨著疲倦的學(xué)者,遵從一定的禮儀“程序”比具體的事情更重要。在奧地利和巴伐利亞,教授階層盡管地位不低,但并不屬于最受尊敬的階層,退休后還得為沒有著落的養(yǎng)老金發(fā)愁。

      玻爾茲曼出生于維也納,在維也納和林茨接受教育,22歲便獲得博士學(xué)位,之后就有好幾個大學(xué)向他提供職位。他曾先后在格拉茨大學(xué)、維也納大學(xué)、慕尼黑大學(xué)以及萊比錫大學(xué)等地任教。其中曾兩度分別在格拉茨大學(xué)和維也納大學(xué)任教。

      在玻爾茲曼時代,熱力學(xué)理論并沒有得到廣泛的傳播。他在使科學(xué)界接受熱力學(xué)理論、尤其是熱力學(xué)第二定律方面立下了汗馬功勞。通常人們認為他和麥克斯韋發(fā)現(xiàn)了氣體動力學(xué)理論,他也被公認為統(tǒng)計力學(xué)的奠基者。

      按理說,玻爾茲曼的學(xué)術(shù)生涯應(yīng)該很平坦,可事實上卻充滿了艱辛。其中有不少是社會的因素,但更多地應(yīng)該與他個人的性格有關(guān)。

      玻爾茲曼與奧斯特瓦爾德之間發(fā)生的“原子論”和“唯能論”的爭論,在科學(xué)史上非常著名。按照普朗克的話來說,“這兩個死對頭都同樣機智,應(yīng)答如流;彼此都很有才氣”。當(dāng)時,雙方各有自己的支持者。奧斯特瓦爾德的“后臺”是不承認有“原子”存在的恩斯特·馬赫。由于馬赫在科學(xué)界的巨大影響,當(dāng)時有許多著名的科學(xué)家也拒絕承認“原子”的實在性。后來大名鼎鼎的普朗克站在玻爾茲曼一邊,但由于普朗克當(dāng)時名氣還小,最多只是扮演了玻爾茲曼助手的角色。玻爾茲曼卻不承認這位助手的功勞,甚至有點不屑一顧。盡管都反對“唯能論”,普朗克的觀點與玻爾茲曼的觀點還是有所區(qū)別。尤其讓玻爾茲曼惱火的是,普朗克對玻爾茲曼珍愛的原子論并沒有多少熱情。后來,普朗克的一位學(xué)生澤爾梅羅(E. Zermelo)又寫了一篇文章指出玻爾茲曼的H-定理中的一個嚴(yán)重的缺陷,這就更讓玻爾茲曼惱羞成怒。玻爾茲曼以一種諷刺的口吻答復(fù)澤爾梅羅,轉(zhuǎn)過來對普朗克的意見更大。即使在給普朗克的信中,玻爾茲曼常常也難掩自己的“憤恨”之情。只是到了晚年,當(dāng)普朗克向他報告自己以原子論為基礎(chǔ)來其推導(dǎo)輻射定律時,他才轉(zhuǎn)怒為喜。

      玻爾茲曼沉浸在與這些不同見解的斗爭中,一定程度上損害了他的生理和心理健康。

      盡管玻爾茲曼的“原子論”與奧斯特瓦爾德的“唯能論”之間的論戰(zhàn),最終玻爾茲曼取勝,但這個過程對于一個科學(xué)家的生命來說,顯得太長了。玻爾茲曼一直有一種孤軍奮戰(zhàn)的感覺。他曾兩度試圖自殺。1900年的那次沒有成功,他陷入了一種兩難境界。再加上晚年接替馬赫擔(dān)任歸納科學(xué)哲學(xué)教授,后幾次哲學(xué)課上的不大成功,使他對自己能否講好課,產(chǎn)生了懷疑。

      玻爾茲曼的痛苦與日俱增,又沒有別的辦法解脫,他似乎不太可能從外面獲得幫助。如果把他的精神世界也能比作一個系統(tǒng)的話,那也是一個封閉的系統(tǒng)。按照熵增加原理,孤立系統(tǒng)的熵不可能永遠減小,它是在無情地朝著其極大值增長。也就是說,其混亂程度在朝極大值方向發(fā)展。玻爾茲曼精神世界的混亂成了一個不可逆的過程,他最后只好選擇用自殺的方式來結(jié)束其“混亂程度”不斷增加的精神生活。1906年,在他鐘愛的杜伊諾Duino,當(dāng)時屬于奧地利,一戰(zhàn)后劃給意大利 ,他讓自己那顆久已疲倦的天才心靈安息下來。

      這就帶來了一個學(xué)術(shù)界熟知,但絕非是無可爭議的“普朗克定律”。其表述如下:“一個新的科學(xué)真理照例不能用說服對手,等他們表示意見說u2018得益匪淺u2019這個辦法來實行。恰恰相反,只能是等到對手們漸漸死亡,使得新的一代開始熟悉真理時才能貫徹。”對普朗克來說,學(xué)術(shù)爭論沒有多少誘惑力,因為他認為它們不能產(chǎn)生什么新東西。

      由于上述說法后來又被學(xué)界有重大影響的其他學(xué)者,如托馬斯·庫恩等多次引證,它似乎成了一條自明的真理。果真如此嗎?如果普朗克所言不虛,那么科學(xué)爭論在科學(xué)思想發(fā)展史上的意義就要大打折扣了。普朗克為人平和、正直,被譽為“學(xué)林古柏”,其高尚的人品是值得人們敬仰的,但并不是他所說的每一句話都是正確的,哪怕這句話多次被人們引用。附帶說一下,普朗克還說過一句常常被引用的話:“女子從事學(xué)術(shù)研究是與她們的天性相違背的!边@句話當(dāng)然也是大大值得商榷的,不管你是不是一個“女性主義者”,都不會贊成普朗克的這個偏見。

      盡管玻爾茲曼的傳記已有多本,但這本書還是有一些特色,出版后得到了國外學(xué)界的一致好評。主要的物理學(xué)期刊都發(fā)表了書評,而且總體肯定的比較多?茖W(xué)史的權(quán)威刊物Isis也發(fā)表了J.R.Dorfman對此書的較高評價。阿拉斯代爾·厄奎哈特所寫的書評,對此給予較高的評價見《中華讀書報》2002年8月28日科技視野版 。Pul F.Zweifel寫道:“切爾奇納尼的學(xué)術(shù)視野和學(xué)術(shù)水平是非凡的。人們會驚訝,在人的一生中,如何能讀完他所提到的所有那些書和文章! Zweifel也提到了書的不足,那是對原著的英文句法方面而言的。作者曾自己將一些德文句子按德文的句式翻譯成了英語。(可參見http//www.pzweifel.com/music/boltzmann_secondo.htm)

      玻爾茲曼的外孫、奧地利的維也納大學(xué)理論物理學(xué)教授Dieter Flamm,在《物理世界》(Physics World)1999年4月號上對本書也給予了很高的評價。他在文末提出“我熱烈地向所有對科學(xué)史感興趣的人推薦此書”(見http://physicsweb.org/article/review/12/4/1)。此外,本書對玻爾茲曼之前和之后的物理學(xué)以及玻爾茲曼自己的貢獻也做了比較清楚的描述。關(guān)于玻爾茲曼在哲學(xué)上的影響,作者也梳理得較為清楚。全書基本上沒有那些讓一般讀者望而卻步的數(shù)學(xué)公式和推導(dǎo),一個學(xué)過《大學(xué)物理》的讀者就能看懂。對于那些沒有任何理科背景的人來說,本書第一章:“玻爾茲曼小傳”約占五分之一的篇幅 是一篇完全用事實說話,而又以一種對玻爾茲曼充滿同情和理解的筆調(diào)寫成的傳記;嫉没际Ф植皇樾郧橹腥,玻爾茲曼的天才形象活生生在呈現(xiàn)在讀者面前。如果你想了解玻爾茲曼有多風(fēng)趣,玻爾茲曼自己寫的漂亮的游記:《一個德國教授的黃金國之旅》作為本書附錄 ,則是一篇不能不讀的文章!

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