科学史-物理学编年史-79克劳修斯熵

时间：公元1865年。

熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年提出。最初是用来描述“能量退化”的物质状态参数之一，在热力学中有广泛的应用。但那时熵仅仅是一个可以通过热量改变来测定的物理量，其本质仍没有很好的解释，直到统计物理、信息论等一系列科学理论发展，熵的本质才逐渐被解释清楚。即熵的本质是一个系统“内在的混乱程度”。它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用，在不同的学科中也引申出的更为具体的定义，按照数理思维从本质上说，这些具体的引申定义都是相互统一的，熵在这些领域都是十分重要的参量。

1877年左右，玻尔兹曼提出熵的统计物理学解释。他在一系列论文中证明了：系统的宏观物理性质，可以认为是所有可能微观状态的等概率统计平均值。例如，考虑一个容器内的理想气体。微观状态可以用每个气体原子的位置及动量予以表达。所有可能的微观状态必须满足以下条件：（i）所有粒子的位置皆在容器的体积范围内；（ii）所有原子的动能总和等于该气体的总能量值。

有了熵的概念，热力学第二定律可以从数学上表述为熵增加原理，他揭示了自然界中这样的一个事实：在一个可逆的过程中，系统的熵越大，就越接近平衡状态，虽然此间能量的数量不变，但可供利用或者是转化的能量却是越来越少。克劳修斯用熵的概念来定量地表述热力学的第二定律，为热力学的发展开辟了全新的道路，人们通过这一简洁的定理，对热运动学说有了更为全面的认识。就这样，热力学第一定律阐明了热在转化过程中各种能量总是保持不变的规律，熵增加原理则定量地揭示出宏观过程的方向性和限度，两个定律相互交织，构成了一幅完整的图画，使人们对热现象的能量转化过程的基本特征有了全面的认识。

克劳修斯生前曾得到过许多的荣誉，也获得过无数的奖赏，还被不少科学团体选为名誉成员。1879年，他荣获了著名的英国皇家学会科普利奖章。

克劳修斯的一生成就斐然，他提出了热力学第二定律和熵的概念，成为热力学理论的奠基人；他还计算得出了分子运动速度，并揭示出分子运动速度和气体扩散两者快慢不一的原因，从而成为分子运动论的奠基者之一。此外，他还创立了电解分离理论，开创了统计物理学这一崭新的学科。克劳修斯在人类科学史上功绩卓著，但是，科学家的所有研究并非都是正确的，克劳修斯提出的“热寂说”就被证明是错误的。

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