在浩瀚的科學(xué)海洋中，有一門具有獨(dú)特的魔力的學(xué)科，揭示著自然的終極規(guī)律，吸引著無數(shù)天才前赴后繼；但同時(shí)，它猶如一個(gè)危險(xiǎn)的黑洞，令無數(shù)人陷入精神的漩渦，它就是熱力學(xué)。

熱力學(xué)是一門研究熱、功、能量轉(zhuǎn)化及物質(zhì)狀態(tài)變化規(guī)律的科學(xué)，核心圍繞能量守恒（第一定律）、熵增（第二定律）等基本定律揭示宏觀系統(tǒng)的能量的耗散與平衡。另外，熱力學(xué)與化學(xué)、工程學(xué)（熱能和電力等）、信息、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)學(xué)科等形成各類交叉學(xué)科。

今天，我們就來聊聊這個(gè) “最傷人的學(xué)科” 背后的那些人的故事。

加州理工學(xué)院物理學(xué)教授大衛(wèi)·古德斯坦（David Goodstein，1939-2024）在他的熱力學(xué)著作《物質(zhì)的態(tài)》的開篇首行中寫道：“玻爾茲曼研究統(tǒng)計(jì)力學(xué)一生，于1906年自盡；繼承者埃倫費(fèi)斯特在1933年同樣離去?，F(xiàn)在輪到我們學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)力學(xué)了——或許該懷著敬畏之心?！?/p>

Ludwig Boltzmann, who spent much of his life studying statistical mechanics, died in 1906, by his own hand. Paul Ehrenfest, carrying on the work, died similarly in 1933. Now it is our turn to study statistical mechanics. Perhaps it will be wise to approach the subject cautiously. David Goodstein, States of Matter[M]，1975

古德斯坦提到的路德維希·玻爾茲曼（ Ludwig Boltzmann，1844-1906）和保羅·埃倫費(fèi)斯特（Paul Ehrenfest，1880-1933）師徒二人，是20世紀(jì)初世界著名物理學(xué)家，他們選擇自殺離去，在當(dāng)時(shí)國際物理學(xué)界引起了巨大的震動(dòng)，人們?yōu)樘觳盼锢韺W(xué)家的離去而扼腕嘆息。

然而，這絕非孤例，當(dāng)翻開熱力學(xué)史冊(cè)，一大串人名讓人驚愕。從遙遠(yuǎn)的古代到現(xiàn)代，無數(shù)與熱力學(xué)相關(guān)的研究者被籠罩在自殺的陰影之下，他們的故事串聯(lián)成一條令人痛心的時(shí)間軸。

兩千年前，作為熱力學(xué)的近親——原子論，它的先驅(qū)德謨克利特（Democritus，前460—前370）和盧克萊修（Lucretius，前99—前55）相信死亡源于原子溶解，據(jù)說二人都選擇了自殺。

1832年8月，被后世稱為熱力學(xué)之父的法國物理學(xué)薩迪·卡諾(sadi Carnot，1796-1832)在猩紅熱、狂躁癥和霍亂的多重折磨下離開了人世。

Sadi Carnot（1796-1832）

1850年5月，熱力學(xué)奠基人之一、熱力學(xué)第一定律的發(fā)現(xiàn)者尤利烏斯·馮·邁耶（Julius von Mayer，1814-1878），為逃離學(xué)術(shù)界的嘲笑與喪子之痛，兩度試圖自殺，最終被送進(jìn)精神病院。

Julius von Mayer（1814-1878）

1906年9月，患有嚴(yán)重抑郁癥的玻爾茲曼在意大利的一家旅館自縊時(shí)，口袋中裝著證明原子存在的論文——而三年后，他的現(xiàn)代原子論就被佩蘭的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

Ludwig Boltzmann（1844-1906）

1933年9月，由于不堪抑郁癥的長期折磨，埃倫費(fèi)斯特選擇了自殺，他對(duì)統(tǒng)計(jì)力學(xué)及其與量子力學(xué)的關(guān)系做出了重大貢獻(xiàn)，包括相變理論和埃倫費(fèi)斯特定理。

Paul Ehrenfest（1880-1933）

1946年3月，化學(xué)家、熱力學(xué)家、化學(xué)鍵理論的開創(chuàng)者吉爾伯特·劉易斯（Gilbert Lewis, 1875-1946）被發(fā)現(xiàn)在加州大學(xué)柏克萊分校的實(shí)驗(yàn)室中服用氰化物自殺。

Gilbert Lewis（1875-1946）

1961年8月，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)先驅(qū)珀西·布里奇曼（Percy Williams Bridgman，1882-1961）在不堪癌癥的折磨后舉槍自殺。

Percy Williams Bridgman（1882-1961）

物理學(xué)分支眾多，門徒萬千，為什么他們都偏偏來自熱力學(xué)領(lǐng)域？

首先，熱力學(xué)自成為一門學(xué)科開始，就充滿曲折和起伏，經(jīng)歷了無數(shù)質(zhì)疑、斗爭、反叛和分合。涉及原子論、燃素說、熱質(zhì)說、熱動(dòng)說等學(xué)說的演變。歷史上無數(shù)科學(xué)家都參與這場(chǎng)長達(dá)數(shù)百年的論戰(zhàn)，他們?cè)谶@個(gè)歷史演變中被考量、懷疑和攻擊，有人豁然開朗，有人固步自封，還有人百思不得其解。

任何學(xué)科在觀點(diǎn)交鋒和演變的階段，研究者的個(gè)人身份和學(xué)說思想都會(huì)受到各種質(zhì)疑甚至排斥，而熱力學(xué)作為影響廣泛、論戰(zhàn)最為曠日持久的學(xué)科，必然會(huì)導(dǎo)致研究者背負(fù)巨大的精神壓力。作為統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的開創(chuàng)者，玻爾茲曼認(rèn)為微小粒子（原子和分子）的運(yùn)動(dòng)決定了物質(zhì)的性質(zhì)，他還提出，原子的位置是隨機(jī)的，只能用概率描述，基于此他提出了衡量無序性的概念——熵。

但他的觀點(diǎn)受到主流學(xué)界的嚴(yán)重質(zhì)疑，奧地利物理學(xué)家、實(shí)證主義者恩斯特·馬赫（Ernst Mach，1838-1916）曾經(jīng)直問他：“原子，你見過嗎？”當(dāng)他在1895年的科學(xué)會(huì)議上為原子存在辯護(hù)時(shí)，權(quán)威學(xué)者奧斯特瓦爾德宣稱：“不可逆現(xiàn)象證明原子論是謬誤！”盡管得到主流化學(xué)界的支持，但主流物理界仍將他視為異端。

由于學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的不同，他與在維也納的同事——包括恩斯特·馬赫等人的關(guān)系不好。另外，玻爾茲曼還長期受到當(dāng)時(shí)德國重要的物理學(xué)雜志的編輯的不友好對(duì)待，論文得不到發(fā)表。這些都導(dǎo)致玻爾茲曼長期抑郁。1895 年，玻爾茲曼在他的著作《氣體理論講座》中，討論了特定人群中自殺的概率，并將其與不太可能發(fā)生的事件的不可能性進(jìn)行了比較，例如，一摩爾氣體發(fā)現(xiàn)自己處于容器的一半中。

在這么長的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)概率定律，會(huì)有許多年里，一個(gè)大國的每個(gè)居民都在同一天純粹是意外地自殺，或者每棟建筑都在同一時(shí)間被燒毀——然而，保險(xiǎn)公司卻通過忽略此類事件的可能性而相處得很好。 Ludwig Boltzmann，Lectures on Gas Theory

1906年，他被院長認(rèn)為患有“極其嚴(yán)重的神經(jīng)衰弱”——以現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)看是嚴(yán)重的抑郁癥。

1906年9月5日，當(dāng)他的妻子和女兒正在亞得里亞海游泳時(shí)，他在旅館窗框系上了繩結(jié)。而三年后，法國化學(xué)家讓·佩蘭（Jean Baptiste Perrin，1870—1942）的實(shí)驗(yàn)終于證明了原子的存在，可惜玻爾茲曼沒有等到那一天。

同樣的陰霾也籠罩著熱力學(xué)與化學(xué)家吉爾伯特·劉易斯。他開創(chuàng)的化學(xué)鍵理論被朗繆爾發(fā)展并斬獲諾獎(jiǎng)，自己被35次提名但卻屢屢落空。

1946年3月23日，劉易斯與來訪的朗繆爾共進(jìn)午餐，一個(gè)小時(shí)后，他被發(fā)現(xiàn)在加州大學(xué)柏克萊分校的實(shí)驗(yàn)室中倒地身亡，身旁是破碎的氰化氫空瓶——官方稱心臟病，但幾年后的一位親密同事在回憶錄中寫下：“那天他在玩橋牌時(shí)眼里沒有往日的光?！?/p>

1933年9月25日，奧地利理論物理學(xué)家保羅·埃倫費(fèi)斯特在安排好其他孩子，并槍殺患有唐氏綜合癥的小兒子瓦西克后，他選擇了自殺。他對(duì)統(tǒng)計(jì)力學(xué)及其與量子力學(xué)的關(guān)系做出了重大貢獻(xiàn)，包括相變理論和埃倫費(fèi)斯特定理。

1961年8月20日，高壓熱力學(xué)公式提出者、物理學(xué)家布里奇曼在癌癥晚期完成七卷著作的索引，寄給出版社后平靜地舉槍自盡。遺書如手術(shù)刀般鋒利：“讓一個(gè)人親自動(dòng)手做這件事，對(duì)社會(huì)來說很不公平?；蛟S，今天是我能夠親手做這件事的最后一天了”

It isn't decent for society to make a man do this thing himself. Probably this is the last day I will be able to do it myself. Percy Williams Bridgman, Bulletin of the Atomic Scientists. 18 (2): 22–23.

由于他的巨大影響力，他的死亡成為安樂死運(yùn)動(dòng)的啟蒙火炬。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)之父艾倫·圖靈（Alan Turing, 1912-1954）也涉足熱力學(xué)。他是形態(tài)發(fā)生學(xué)熱力學(xué)的奠基者，他的選擇同樣充滿隱喻。1954年6月7日，因同性戀身份被迫接受化學(xué)閹割的他，咬下一口浸滿氰化物的蘋果。友人嘆息：“他仿佛在問：知識(shí)樹上的禁果，我們還要拒絕多久？”

Alan Turing（1912-1954）

氣體反應(yīng)熱力學(xué)先驅(qū)弗里茨?哈伯（Fritz Haber，1868-1934）家族更是悲劇連連，妻子克拉拉抗議其化學(xué)戰(zhàn)研究開槍自殺，兒子赫爾曼與孫女也相繼自殺，戰(zhàn)爭與倫理的沖突徹底摧毀了這個(gè)家庭。

Fritz Haber（1868-1934）

另一方面，熱力學(xué)學(xué)科的獨(dú)特的哲學(xué)思想——特別是熵增定律的隱喻，熱力學(xué)第二定律揭示自然界的不可逆性等，如同懸在人類頭頂?shù)倪_(dá)摩克利斯之劍。它宣告著宇宙終將走向“熱寂”——能量不斷耗散，星辰熄滅，萬物歸于死寂。
面對(duì)熱力學(xué)的這種“令人絕望的結(jié)局”，很多研究者難免會(huì)陷入懷疑和悲觀的精神境地，長時(shí)間的壓抑，往往會(huì)導(dǎo)致精神問題。

就像歷史學(xué)家亨利·亞當(dāng)斯（Henry Brooks Adams，1838 -1918）在《致美國歷史教師書》中說的，歷史是 “能量退化過程”，這一觀點(diǎn)直接沖擊了人們對(duì)人類潛能的美好期待。想象一下，如果你知道無論怎么努力，一切最終都會(huì)歸于虛無，那種絕望感可能會(huì)讓人窒息。

Henry Brooks Adams（1838 -1918）

1906年，美國心理學(xué)之父威廉·詹姆斯（William James，1842-1910）因提出精神和身體活動(dòng)儲(chǔ)備能量理論而聞名。該理論認(rèn)為，儲(chǔ)備能量潛伏在人類體內(nèi)，只等待被開發(fā)利用。而他的朋友，歷史學(xué)家亨利·亞當(dāng)斯由于受到熵增定律的影響，將人類文明比作“持續(xù)衰變的能量系統(tǒng)”。兩人之間多次就此問題展開論戰(zhàn)。

William James（1842-1910）

詹姆斯在成年早期曾患有抑郁癥，期間他連續(xù)數(shù)月考慮自殺。詹姆斯給亞當(dāng)斯發(fā)了一封信反駁亞當(dāng)斯的理論，隨后又寄出了多張明信片，在寄出最后一張明信片之后的兩個(gè)月，詹姆斯去世。

另外，由于微觀粒子運(yùn)動(dòng)的概率性，熱力學(xué)的現(xiàn)象是以統(tǒng)計(jì)規(guī)律呈現(xiàn)的，這與經(jīng)典物理學(xué)的決定論無法達(dá)成一致。這就像是一個(gè)矛盾的漩渦，使研究者們陷入了自由意志與宿命論的掙扎之中。因此，當(dāng)熱力學(xué)原理被用于詮釋精神、人性和社會(huì)時(shí)，例如在開展熱力學(xué)的交叉研究時(shí)，會(huì)引發(fā)各種混亂的理解。

17 世紀(jì)，英國作家、《憂郁的解剖》作者羅伯特?伯頓（Robert Burton，1577-1640），嘗試用電磁熱理論解釋人類情感，最終卻在牛津自縊。他或許未曾想到，用冰冷的科學(xué)去剖析復(fù)雜的人類情感，本身就可能引發(fā)精神的崩塌。

Robert Burton（1577-1640）

德國詩人和作家約翰·沃爾夫?qū)じ璧?/strong>（Johann Wolfgang Goethe，1749-1832 ）同時(shí)也是一位科學(xué)家，他曾專注于植物形態(tài)，有關(guān)氣壓的熱力學(xué)和色彩的理論等。

Johann Wolfgang Goethe（1749-1832）

在經(jīng)歷一位密友自殺去世后，24歲的歌德在六周內(nèi)完成了偉大的著作《少年維特的煩惱》——講述了一個(gè)不穩(wěn)定的三角戀——根據(jù)這個(gè)故事，主人公維特意識(shí)到他必須死才能解決這個(gè)局面，他別無選擇，只能自殺。

歌德在另一本著作《親和力》中提出，愛情可通過熱力學(xué)、化學(xué)與心理學(xué)結(jié)合。他將愛情描述為“化學(xué)親和力反應(yīng)”，并宣稱，人類情感可以像反應(yīng)熱一樣測(cè)量。

而這本“最危險(xiǎn)的書”開啟了潘多拉魔盒——24歲的哲學(xué)家奧托·魏寧格（ Otto Weininger，1880-1903 ）那時(shí)剛完成他的著作《性與性格》，魏寧格將人類關(guān)系類比為 “離子不可控的結(jié)合”，在這種視角下，人類的情感和選擇似乎都失去了意義。他閱讀了歌德的全部著作，隨即驕傲地宣稱他完全認(rèn)同歌德關(guān)于愛情的思想，四個(gè)月后，他也像維特那樣開槍自殺了。

Otto Weininger，1880-1903

19 世紀(jì)，人類 “化學(xué)親和力” 理論先驅(qū)珀西?雪萊（Percy Bysshe Shelley，1792-1822 ），疑似服用氰化物后溺亡，部分學(xué)者認(rèn)為這是自殺。他的離世像是對(duì)當(dāng)時(shí)社會(huì)觀念的一種激烈反抗，也反映出在科學(xué)探索初期，研究者面臨的巨大壓力。

Percy Bysshe Shelley（1792-1822）

在學(xué)習(xí)了歌德的《親和力》之后，上面提到的那位篤信“熱寂說”的歷史學(xué)家亨利·亞當(dāng)斯則將理論轉(zhuǎn)換為婚姻悲劇。他與別的女子通信的事被妻子發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致妻子自殺。二十年后，亞當(dāng)斯在吉布斯的熱力學(xué)方程前恍惚自語：“原來我只是宇宙中的一個(gè)相變”。

“情感熱力學(xué)” 創(chuàng)始人海倫?鄧巴（Helen Flanders Dunbar, 1902-1959），因理論爭議、法律糾紛和酗酒問題溺亡于泳池，科學(xué)研究與現(xiàn)實(shí)生活的雙重壓力將她擊垮。

Helen Flanders Dunbar（1902-1959）

心理熱力學(xué)和心理動(dòng)力學(xué)（熵心理學(xué)）奠基人西格蒙德?弗洛伊德（Sigmund Freud，1856-1939），因口腔癌末期要求醫(yī)生注射過量嗎啡離世，這是一位探索人類心靈深處的大師，在生命最后對(duì)痛苦的無奈妥協(xié)。

Sigmund Freud（1856-1939）

熱力學(xué)的故事，是人類智識(shí)與存在困境的史詩。玻爾茲曼墓碑上刻著他最偉大的方程：S=klnΩ——熵衡量著可能性的廣度。

當(dāng)我們凝視宇宙終將冷卻的預(yù)言時(shí)，或許該記住布里奇曼的箴言：“在無可避免的終點(diǎn)前，尊嚴(yán)是最后的抵抗。”

熱力學(xué)研究者，他們能計(jì)算天體的溫度，卻測(cè)不準(zhǔn)自己內(nèi)心的寒熱。

這些燃燒自己照亮宇宙規(guī)律的靈魂提醒我們：在探索物質(zhì)世界冷酷法則的同時(shí)，更要守護(hù)心靈中那團(tuán)永不熄滅的火焰——因?yàn)閷?duì)抗熵增的唯一力量，正是人類對(duì)個(gè)體價(jià)值永恒的追求。

最后，回到現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)中來，熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，作為理論物理學(xué)四大課程中的一門，很多人表示它最令人頭疼，認(rèn)為它比量子力學(xué)還難對(duì)付。甚至有人工作多年后，還能切實(shí)感受到它帶來的不可忽略的心理陰影面積，打擊了自己繼續(xù)從事物理研究的信心。

現(xiàn)在明白了，那些擁有超級(jí)大腦的前輩大師們，在學(xué)習(xí)和研究熱力學(xué)時(shí)的體驗(yàn)，比咱們也好不到哪里去，既然這樣，咱大可放下焦慮，且學(xué)且珍惜，足矣！

來源：秒含物理

編輯：一毫

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