幽默风趣的玻尔兹曼和他的自杀

1　幽默风趣的玻尔兹曼和他的自杀

路德维希·玻尔兹曼（1844—1906），奥地利物理学家，经典统计物理学的奠基人之一。

他证明了热力学第二定律的统计性质，并给出了它的数学表述形式。

奥地利物理学家玻尔兹曼

奥地利物理学家玻尔兹曼是一位货真价实的美冉公。如果看他的照片，人们也许会认为玻尔兹曼是一位非常严肃、刻板，缺乏生活情趣的人。其实完全不是！下面我从玻尔兹曼本人在自杀前不久写的一篇游记——《我的美国加州之行》^[1]中，选取几节供读者阅读。每一位读完这几节的人恐怕都会感到，玻尔兹曼是个多么幽默、多么风趣、多么热爱生活的人啊！哪有一点金刚怒目的斗士架势？哪有一点悲凄绝人、看破红尘的样子？更看不出一丝忧郁症的征兆！可是写完这篇游记后不久，这样一位热爱大自然的伟大物理学家竟然自杀了！谁能想到这一点？

横渡大洋

我从莱比锡到不来梅，然后和霍亨索伦王子（Hohenzollern Prince）一起到了纽约。并非我能荣幸地陪伴这位显贵横渡大西洋，而是他强迫把我背上了船。我们乘坐“柯诺普兹·威廉号”轮船到了美国，后来乘“威廉大帝Ⅱ号”回国。

亲爱的读者，上面关于王子的话也许说过了头，但我几乎真的不能自由支配自己的时间，王子总是要我陪伴他。从不来梅到纽约的远洋航行中，这种远洋汽轮真可谓人类的杰作之一，每次乘坐这样的轮船远航都会比前一次感受更佳。澎湃的大海每天都能变幻出一幅令人叹为观止的新模样。看，它剧烈地奔腾，泛起白色的浪花；看，那一条条的船，忽而被浪花吞没，忽儿从浪花中露了出来。

在某些特殊的日子里，大海会披上盛装，它那衣装的蓝色是如此之深沉，又如此之亮丽，还用奶白色的浪花镶着边。我曾嘲笑过那些画家居然会花费几天几夜的时间去重现某种神奇的色彩，现在我明白了，那蓝蓝的大海的确能令人激动得热泪盈眶。仅仅一种色彩就能令人大声喊叫以宣泄激情，这是何等神秘啊！

如果说还有什么比大自然的美丽更令我欣喜，那就是人类的智慧。在腓尼基人^[2]以前，人类就征服了茫茫无际的大海……诚然，自然界最奇异的东西莫过于人类丰富的思想。

假如我像梭伦（Solon）^[3]一样被问及谁是最幸运的人，我会毫不犹豫地回答是哥伦布。这并不是说没有一个人的发现比得过他，而是亲身感受到大海的冲击可以引起幸福感。对哥伦布来说，这种幸福的感觉一定特别强烈。我不由自主地嫉妒哥伦布踏上美洲大地时的美妙感受；或者说得更恰当一些，我只是感受到了他当时欢乐的一小部分。

轮船驶入纽约港，真是令人心旷神怡。这儿有林立的高楼，以及最令人激动的手执火炬的自由女神，掺合着来往船只不和谐的笛声、歌声。这边的船发出刺耳的笛声，那边的船立即回报以奇特的“尖叫声”，此起彼伏，连绵不断。这真是一种难以模仿的海妖茜林丝的歌声^[4]。如果我是一位音乐家，一定会写出一首交响曲——纽约之港。

穿越大陆

我从纽约到旧金山用了4天4夜的时间，一路上简直像被弹弓弹射一样。无论是到餐车，还是到尾部的瞭望车，车上的颠簸都会使你很不愉快。瞭望车后面完全敞开着，你可以坐在后面的门旁或者靠着它，但千万小心，否则一次猛烈的颠簸会把你抛出去。

路上的风景十分单调，但火车行进的过程特别有趣。你朝后看时，铁轨像一根无尽头的带子被火车以神奇的速度抽了出来。同样有趣的是穿越大盐湖（Great Salt Lake）那段木制支架路，整个盐地看起来就像一片茫茫雪地。旅程末段是穿越内华达山脉，这里有出奇的美，使我想起维也纳南边的赛默瑞英。这儿并非风景如画，但整个山脉向远处延伸得更远，山峰也显得更高。

由于在纽约的耽误，我没能及时赶到伯克利。6月26日晚上我才赶到那儿，那天正值夏季学期开学。因为是第一天，要干的无非是注册、介绍、谈话之类的事，只要我第二天上午9点开始工作，我就不会漏掉我的任何一次演讲。但我声称身体状况欠佳，需要休息。4天的旅途劳累已使我付出了很大的代价，我简直不能在平地上迈出稳健的一步。这天夜里整夜辗转难眠，脱离开那种火车嘎嘎之声还真有点不适应。……

奥地利物理学家玻尔兹曼在访问美国加州大学时，当地报纸上他的漫画

现在我得承认，在第一次演讲前我有点怯场——这里坐了那么多人，却要我用英语演讲。旅途中很少有机会讲英语，这有点出乎意料。通常懂英语的德国人在讲了几句纯正的英语之后，马上又会回到其母语上；而真正说英语的人又根本不开口说话。

我得感谢我的维也纳英语教师梅·奥卡拉罕小姐，是她不厌其烦地为我纠正英语发音，才使我那天的演讲获得成功。当时我可以无虑地用英语提我的要求，像“黑板”、“粉笔”之类的词。那时我是多么骄傲！我对“代数学”、“微积分”、“化学”和“自然哲学”这类词的发音是多么准确！我还得感谢我的语言天赋，记得菜谱上有道菜叫“龙虾沙拉”（lobster sal－ad），在德语中“lobster”是幽默的意思，这实在难以同那种讨人喜欢的甲壳动物相联系，但我却想起了有这个词的英语课文，所以我立即叫出了“龙虾”这个名字。真是妙不可言！

玻尔兹曼墓碑上的公式

在奥地利首府维也纳中央墓地，你可以看到艺术歌曲之王舒伯特的墓地，还可以在一处树枝花丛中发现玻尔兹曼的墓地，在他的墓碑上有一个半身雕像。雕像下部写的是“路德维希·玻尔兹曼，1844—1906”，在雕像的上部刻有一个物理学重要公式：S＝klgW。

这个公式就是物理学中说明热力学第二定律的“玻尔兹曼熵公式”，式中S表示熵，k是玻尔兹曼常数，W是被研究系统无序性的程度。这个公式正是玻尔兹曼成为统计力学创始人的巅峰之作；需要说明的是这个公式要以分子运动论作为基石。在某种程度上我们也许可以说，玻尔兹曼将自己的一生完全奉献给了这个公式，最后还为它殉葬。

奥地利物理学家玻尔兹曼的墓地

这似乎有点离奇，但历史事实告诉我们的确是这样。这个公式现在已经证明是物理学重要基石之一，但在19世纪和20世纪之交，原子和分子的存在还没有被所有科学家广泛接受。例如，德国著名化学家奥斯特瓦尔德（1909年获诺贝尔化学奖），奥地利物理学家、哲学家马赫等实证主义首领，他们认为原子、分子学说是“有害的假说”，既不是直接来自经验，又推不出可以用实验直接验证的结论，因此应在扫荡之列。于是以玻尔兹曼为首的原子、分子论学派，与实证主义学派展开了一场旷日持久的论战。这场论战在1895年德国自然科学家协会第67届年会上达到了最高潮。由于激烈的争论和紧张的工作，玻尔兹曼的身体和心理受到了严重的损害。

他患气喘已有多年，夜里饱受气喘病可能还有心绞痛的折磨。1905年的秋天，玻尔兹曼曾经到慕尼黑附近一家精神病院住了几天，但很快又回到了维也纳。据他的一个学生说：“玻尔兹曼在1905年到1906年的冬季学期，神经上的疾病使他不能继续他的教学活动。……在一次考试结束后，我们听到了他在前厅令人断肠的呻吟声。”

由于德国强大的反对原子论的势力，势单力薄的玻尔兹曼成了“失败者”，他痛苦地写道：我意识到，仅仅一个人孤军奋战不足以抗击时代的潮流，但是我仍然尽我的力量在这方面作出贡献，当气体理论再一次复兴时，将不会有太多的东西要去重新发现。

玻尔兹曼没有等到“再一次复兴”的这一天。1906年9月5日，科学史上的一个巨大的悲剧发生了：正在意大利海滨城市里雅斯德度假的玻尔兹曼，突然吊死在旅馆的房间里，时年61岁。首先发现这场悲剧的是他的爱女伊尔莎。生前，玻尔兹曼常说：“伊尔莎是我生命中的太阳。”

他死后3年，原子论由实验证实；再过一年，即1909年，奥斯特瓦尔德多少有一些内疚地说：“在科学事业上，玻尔兹曼是一位比我们都更敏锐、更认真的人。”

【注释】

[1]读者如果对这篇游记文章有兴趣，可以参阅《世界科学》2000年11～12期的《我的美国加州之行》。

[2]腓尼基人是历史上一个古老的民族，生活在今天地中海东岸，相当于今天黎巴嫩和叙利亚沿海一带，他们曾经建立了一个高度文明的古代国家。

[3]梭伦（约公元前638－前558），雅典政治家，“希腊七贤”之一。

[4]茜林丝是希腊神话中半人半鸟的女妖，她们用迷人的歌声诱惑航海者，使他们成为海妖们的牺牲品。