热力学第三定理是如何让爱因斯坦一举成名的?( 三 )


▲ 图1.5.2 推导过程
等式的确切形式并不那么重要,因为他的假设过于宽泛 。一个叫迪拜的人在 1912 年推导出一个更准确的模型 。重要的是,在 1907 年,他得到的方程式似乎与其他人的实验中获得的数据非常吻合 。? 此外,随着温度降低比热变为零,所有固体的比热也随着温度降低而趋向于零 。正如作家道格拉斯·斯通 ( Stone) 对此生动的描述,“牛顿亚当斯已经冻死了 。” 起初,大家基本上都忽略了爱因斯坦1907年的论文,就像忽略他在 1905 年发表的那篇相对论一样 。多年来,爱因斯坦一直在努力让人们接受光表现为波和粒子的想法 。
1909 年 5 月,他给朋友的信中写到,“关于量子问题非常重要,也非常困难 。每个人在理解它的时候都会碰到麻烦 。” ? 三个月后,马克斯·普朗克邀请爱因斯坦进行一次演讲,普朗克可能希望爱因斯坦谈论相对论,但他却谈论了量子力学,内容是如何将光看成波与粒子的复合体的理论 。?多年后听众回忆起演讲效果,“演讲主席是普朗克,他听完之后说演讲内容非常有趣,只是听众们不太同意” 。
六、重要访问
此时爱因斯坦还在做专利文员 。?事实上,直到 1909 年 10 月,他才开始第一份大学初级教授的工作,并在所在部门的教师中也不为人所知 。? 这个时候能斯特阅读了爱因斯坦 1907年的论文,你可以明白为什么能斯特读到它会如此兴奋了吧,因为最终他为自己的实验规律找到了理论基础,虽然这个理论所使用的的量子观点在当时看起来有点激进 。?能斯特对一位朋友说,“爱因斯坦的量子假设可能是‘有史以来最杰出的学术思想’之一 。” ?如果它是成立的话,那么它就为所有分子理论指明了全新的方向 。如果它是错误的,那也将是一段美好的回忆 。
▲ 图1.6.1 能斯特与爱因斯坦
能斯特决定亲自去拜访爱因斯坦,看看他是天才还是普通人 。? 能斯特对爱因斯坦印象深刻,称他为玻尔兹曼重生,当然这是一个很大的恭维 。对爱因斯坦的影响是立竿见影的 。?一位理工大学教授回忆说,“爱因斯坦在 1909 年在苏黎世还不为人所知”,? 然后当能斯特来了之后,苏黎世人人都“说爱因斯坦一定是个聪明人”,甚至著名学者能斯特一路“从柏林到苏黎世专门拜访了爱因斯坦 。”?爱因斯坦更是欣喜若狂,在给朋友的信中写道:“对我来说,量子理论应该被确立了 。”我关于比热的预测“显然得到了出色的证实”,甚至能斯特也来这里看我 。?1910 年 2 月 , 能斯特在脚注中提到了爱因斯坦 1907 年的论文,突然间许多科学家开始对量子力学和固体的量子力学观点产生兴趣 。例如,在能斯特 1910 年提到它之前,没有其他论文引用爱因斯坦 1907 年的论文 。在能斯特引用他之后的三年里,有 40 多篇论文引用了爱因斯坦 1907 年的论文 。
▲ 图1.6.2 爱因斯坦论文的引用数量
到 1912 年,即使是马克斯·普朗克也解决了这个比热问题,并证明了能斯特最初的想法,即,熵在绝对零温度下总是会变为零 。如果一个物体是多种成分的混合物,那么这个想法是不正确的 。?这将第三定律改写为,完美晶体的熵 在绝对零温度下变为零 。?大约在 1912 年的同一时间,能斯特创造了他的热力学第三定律的最终版本,即任何过程都不可能在有限的步骤中导致绝对零温度 。? 时至今日,科学家们仍在争论这条定律的正确表述形式 。
七、重要会议
不管怎样,回到 1910 年,?能斯特决定他需要召开一次大型科学会议来讨论量子问题并推广爱因斯坦以及他的热力学第三定律理论,?他写信给普朗克,但普朗克想推迟会议,? 他说:“这样的会议 如果您等待“直到有更多的事实材料可用”,将会更加成功 。