热力学第二定律是物理学第0定律的特例

张学文，2010.6.19

热力学第二定律是160年前提出的以实验为基础的定律。它有几个等价的提法。比较通俗的提法是惟一后果是把热量从低温传到高区处的现象是不存在的。这个定律由于联系着所谓宇宙热寂问题一方面讨论不断，另外也由于最大熵原理（热力学第2定律的一种等价提法）的应用引出了一些重要的热力学公式，而立了大功（如推出黑体辐射公式，饱和水气压公式等）。所以这个基本定律的确切性不容置疑。

但是，随着统计物理学的进展，人们认识到热量只能从高温流向低温的现象的本质是：事物如果处于低概率状态，它要让位于高概率的状态（高概率的事件在一次实验中更容易出现）。这个认识打通了不同物的热状态与概率高低的关系。它不仅帮助我们理解热力学第二定律的合理性，也让我们看到它不过是大家司空见惯的概率现象的一种体现。

于是话就可以反过来说，你承认概率规律的基础地位，那么热力学第二定律就仅是它的推论了。在此我们可以说热力学第二定律已经不是一个唯一来自实验的独立规律。它仅是更大的知识系统中的概率公理的逻辑推论。

我主张把高概率事件在一次实验中最容易出现的这个十分简单的陈述作为概率公理（有时被我称为物理学第0定律）。它的补，就是小概率原理（在一次实验中小概率事件是不会出现的）。概率实验是最初级的物理学实验（但是要承认它也是物理实验）。这样概率知识的物理学地位得到合理安排，概率论、统计学知识成为物理学的一部分而不是数学的一部分。这对物理学、对数学都有好处。

欢迎参考掷骰子、轮盘赌、抽奖…的等概率实验也是物理学实验  、概率论和统计数学是数学吗？ 这些有关陈诉。