科学史家忘记了“麦克斯韦妖”的历史功绩

1867年克劳修斯提出热寂说以后,麦克斯韦(1831—1879)在1871年出版的《热的理论》一书中以一个神通广大的存在物(即麦克斯韦小妖)向热寂说提出了质疑。他设想,假定把一个温度均匀的容器用隔板分为两部分(A和B),隔板上有一小孔,由一位小妖把守。它只准许快分子从A跑到B,慢分子从B跑向A,这样它就可以在不消耗功的情况下使B的温度升高,A的温度降低,从而与热力学第二定律发生了矛盾。尽管麦克斯韦既没有实现、也没有提出任何实验来检验他的设想,但100年来麦克斯韦妖一直在整个物理学界作崇,科学家为寻找小妖进行了不懈努力。尽管最后多数人倾向于认为这样的小妖是不存在的,但它在历史上起了巨大作用。首先它促进了对热力学第二定律适用范围的研究。W·汤姆逊最先提出热力学第二定律只适用于无生命物质,接着麦克斯韦就从思辨的角度向普适论狠狠地扎了一枪,他的小妖的提出促使人们从各个角度认真考虑了这个问题,有人又设想出各种小妖的存在。其次它启发科学家提出了许多有价值的模型。如普朗克1883年为了说明混合理想气体的吉布斯熵法则提出来的模型,1929年齐拉德提出的能识别分子并能自动使分子所在空间体积增大的分离壁模型。第三,有关研究促进了信息论的诞生。1929年齐拉德提出一个把熵和信息联系起来的假设开辟了通往信息论的途径,1949年申农提出了信息量的公式,1951年布里渊就把信息定义为“相应的负熵的量”。麦克斯韦妖的历史表明,即使是错误的理论也有它的价值。它或者可以启迪思想,另辟新路;或者能从反面帮助人们思考。它是一定历史时期为解决某一问题提出的理论,因此它也是那个时代的科学思想的组成部分,从思想史的角度看,它是客观研究评价历史的不可缺少的内容。科技史研究越深入,越应该注意研究这些“失败”的历史。可惜科学史家们都没有用这一观点指导他们重写历史,在他们的著作中都不重视重现这部分历史,他们忘记了象麦克斯韦妖这样的设想的历史功绩。

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