中譯者序言

在20世紀現代物理學發端處，馬克斯?普朗克和阿爾伯特?愛因斯坦是分量最重的兩大物理學家，他們分別為現代物理學的兩大體系——量子力學和相對論——奠立了理論基礎。普朗克發現了能量量子化，對物理學的又一次飛躍作出了重要貢獻，并因此在1918年獲得諾貝爾物理學獎。他幫助我們重新定義了物理學的概念和宇宙的基本形態。

普朗克出生于有良好教養的傳統德國家庭，17歲時進入慕尼黑大學，后著手研究理論物理學。1877年轉入柏林大學，師從亥姆霍茲和基爾霍夫。普朗克很快與亥姆霍茲建立了真摯的友誼，并受這位熱力學奠基人的影響，熱學理論成為了普朗克的重要研究領域。1880年，獲得大學任教資格后，普朗克在慕尼黑大學并未得到學術界的重視，但他仍致力于熱理論領域的研究。雖然他提出了熱動力學公式，卻未發覺這一公式此前已被約西亞?威拉德?吉布斯提出。魯道夫?克修斯所提出的“熵”的概念在普朗克的研究中處于中心位置。1885年，基爾大學聘請普朗克擔任理論物理學教授，他得以繼續對熵及其應用進行研究，主要解決了物理化學方面的問題，為阿倫尼烏斯的電解質電離理論提供了熱力學解釋。在基爾大學期間，普朗克已經開始了對原子論的深入研究。

普朗克早期致力于熱力學研究，其研究成果在博士論文《論熱力學的第二定律》中有很好的表述。此后，他從熱力學角度對物質的聚集態變化、氣體與溶液理論等進行研究。普朗克在物理學上最主要的成就是，提出著名的普朗克輻射公式，創立量子概念。普朗克本人是一個不情愿的物理學革命者，其成就在多年以后才得到普遍認可。

此書是普朗克在哥倫比亞大學的系列演講集，共八講。

第一講，普朗克首先對理論物理學的研究現狀進行綜合表述，對物理學中的基本規律、重要假設和重要構想進行簡要勾勒。進而由能量守恒定律和熱力學第二定律延伸至可逆性與不可逆性概念。普朗克認為，自然界中發生的所有反應，都可以劃分為可逆過程與不可逆過程，并對其進行了詳盡的闡釋，最終引出“熵”的概念，然后結合克勞修斯的理論、熱力學第二定律及其衍生理論，得出熵增原理。

第二講，從熵增原理出發，普朗克闡述基于吉布斯并超2~ ~

越他的重要熱力學研究成果。這些成果涉及稀釋定律，普朗克就此給出了明確的關系式。

第三講，對原子論進行了深入研究。普朗克認為，只有通過原子論，才能將所有物理過程劃分為可逆過程和不可逆過程，即不可逆性必然引出原子論。普朗克以此為出發點，將原子論引入物理體系，通過類比概率闡釋原子論。普朗克隨后將其引入熱輻射理論，為確保客觀性，以宏觀和微觀兩大視角解讀熱力學第二定律。

第四講，普朗克運用不可逆概念的一般定律，計算給定狀態下理想單原子氣體的熵，并推導其熱力學性質，主要內容是計算給定氣體狀態的概率。在不附加特殊假設的情況下，概率的計算不僅能使我們找到已知氣體的熱力學性質，還能得出本質上超出純熱力學性質的結論。

第五講和第六講探討熱輻射問題。在第五講中，普朗克概括講述了電磁理論對熱輻射特征量的重要影響。主要是測定熱射線穿過介質中任何位置的量，并確定其輻射熱的狀態。第六講以第五講為前提，探究了熱輻射理論中一個非常關鍵的問題，即關于規范正常能譜中能量分布的通用函數的建立。諧振器被置于充滿黑體輻射的真空中，從而激發穩態振動，由此可以計算諧振器的熵。

第七講和第八講進入動力學領域。在第七講中，普朗克首先闡述最小作用量原理，他認為這一原理比其他原理更具決定性的優勢，對力學、電動力學和熱力學都具有直接意義；然后，普朗克詳述該原理如何應用于個案。最小作用量原理涵蓋了所有已知的可逆過程，因此也可以作為一般動力學的基礎。第八講開始步入一個更為浩瀚的領域——相對論。普朗克從相對論的發展史出發，結合實例講述了相對論的理論構建。

此書涉及了大量理論物理學知識，為現代物理學愛好者提供了一個豐滿而簡潔的學習框架，是清晰認識量子力學和相對論理論構建的系統性讀本。

葛依凌

2018年12月16日