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科学与人文讲座2020年第2期报道:漫说热力学

  • 何涓
  • 创建于 2020-10-10
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        2020年10月9日13点30分,中国科学院大学人文学院2020年第2期“科学与人文讲座”在玉泉路校区人文楼教一阶教室举行。本次讲座特邀中国科学院物理研究所曹则贤研究员做了题为“漫说热力学”的讲座。中国科学院大学人文学院苏湛副教授主持了本期讲座。

        报告进行了两个小时,内容主要包括两个部分:(1)热力学的建立与概念演化;(2)热力学在量子力学建立过程中的作用。

        首先,曹则贤教授认为,热力学是被误解的物理学,若能基于Legendre transformation, Pfaffian form和exterior differential介绍热力学,则热力学是一门格外好学的学问。其中,热力学的正题和热力学现象是一种自然的感觉。温度这一概念的衍生背景来自于人类本身作为热敏体系,需要对其进行量化,再根据传导速度的不同,以热流的速度来作为人体的温度。继而,水蒸气所产生的动能转化为生产力后,带来了第一次工业革命中关键物质煤的开采和利用,与此同时,热力学作为伴随第一次工业革命诞生的科学,其利用热机效率,热机在两个状态中回转,打破平衡进入到非平衡的状态,并以此往复。热力学是用关于能量共轭的变量对组织起来的,因此它不同于任何其他的物理学分支。热力学最根本的原理就是出自1824年卡诺建立热力学的第一篇法文文章,“任何不以做功为目的的热传导都是浪费”。这个原理出世十年以后,出现了卡诺理想热机的循环,继而狄塞尔提出了内燃机的原理。

       接着,曹则贤教授指出热力学是一门至高无上的物理学,并由此指出,“如果一个你的新物理理论和相对论有冲突,那相对论可能错了;如果一个你的新物理理论和量子力学有冲突,那量子力学可能错了;如果一个你的新物理理论和热力学有冲突,嗯,洗洗睡吧!”

       其次,曹则贤教授从关于熵的现象、中译名“熵”字的来源以及关于熵概念的一些误解这三个角度详细阐释了熵的本质概念。继而指出内能是体系的状态函数,entropy也是,并且内能等热力学和熵是不可能在同一层次上讨论的。

       讲座结束后,同学们积极踊跃地向曹则贤教授提问。曹教授也一一细致地进行了回答,在座的每位同学都深感受益匪浅。讲座在热烈的掌声中圆满结束。

【主讲人简介】

       曹则贤, 男, 1966年生; 1987年毕业于中国科技大学物理系,1997年在德国Kaiserslautern大学获物理学博士学位, 1998年加入中国科学院院物理所至今,现为中国科学院物理研究所研究员。曾在Science,APL, PNAS, PRL, Advmat, Nature 子刊等国际杂志上发表研究论文百余篇,另发表中文物理学、材料学教育论文近两百篇,编、译、著有《物理学咬文嚼字》 (四卷),《至美无相》,Thin Film Growth,《一念非凡》, 《惊艳一击》,《量子力学-少年版》,《相对论-少年版》,《云端脚下》等专著多部。