熵的含義是什麼（熵字的由來）

2023-10-18 14:46:57

史海浮沉，眾星閃爍。在一些學術論著中，有關德國物理學家I.R.普朗克1923年來華，並在東南大學和北京大學講學的文字躍然在目。」熵「的概念也因此得以引入物理學中文語境。物理學界的人們可能會聯想到：這個I.R.普朗克是否就是我們所熟知的量子物理學的奠基者馬克斯·普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck，1858—1947)？如是，他來華的具體時間和行程是怎樣的？如不是，這個普朗克又是何人? 他在華的訪問行程和內容又如何? 本文依據此期間我國的一些報刊和檔案資料，對上述問題做出嘗試性回答，以澄清這段史實，梳理出一位在製冷技術與熱力學方面有很深造詣的德國科學家在華的學術活動。

撰文 | 劉娜 李豔平

普蘭克

01 普蘭克其人

查遍1923年的各種報紙和期刊報導、學術活動通告、學術演講翻譯稿以及一些檔案資料等，見到這位來華的德國物理學家的中文譯名有濮郎克、濮闌克、勃朗克、撥蘭克等，但其姓氏的西文拼寫均為Plank，現譯普蘭克。筆者判斷，於1923年訪華的這位學者不是馬克斯·普朗克，而是另一位德國科學家——魯道夫·阿洛伊斯·瓦萊裡安·普蘭克 (Rudolf Aloys Valerian Plank，1885—1973)。

1885年6月22日，魯道夫·普蘭克出生於烏克蘭的基輔 (當時屬於俄羅斯)，父親是基輔國際商業銀行的行長。1903年高中畢業後，普蘭克在當地學習數學和物理學。1904年，普蘭克到聖彼得堡學習機械工程學，未完成學業，轉到德國德勒斯登工業大學學習機械製造。1909-1911年，普蘭克在但澤工業大學擔任力學教授的助教，同時取得熱力學和彈性力學的博士學位，並獲得教授資格。之後，普蘭克在柏林博爾西格公司的製冷系統部門工作了兩年，從事製冷技術研究。1913年10月-1925年9月，普蘭克在領導力學實驗室的同時，還任但澤工業大學熱學教授。在此期間 (1914-1916)，普蘭克代表柏林中央銷售協會，進行了大量有關食物保鮮的試驗。於1918年回到但澤工業大學之前，普蘭克一直在許特-蘭茨飛船建造公司擔任工程師。

1923年，普蘭克有8個月的東亞之行，同時從事冷凍魚的技術研究，這期間他到訪中國，先後在上海、南京和北京講學和遊歷。

普蘭克事業上的輝煌，始於1925年被聘為卡爾斯魯厄高等工業學校的熱力學和製冷技術工程學教授。他是德國第一個製冷研究所的奠基人和領導者，並於1926年正式就職於卡爾斯魯厄高等工業學校。這個研究所獲得了國際聲譽，今天仍是卡爾斯魯厄高等工業學校最有聲譽的研究所之一。

1936年，普蘭克創辦了帝國食品研究所，後更名為聯邦營養與食品研究所。第二次世界大戰期間，普蘭克對納粹政權消極抵抗，沒有以教授身份工作。戰後，他成為了卡爾斯魯厄高等工業學校的第一任副校長，並因此成為新建立的巴登-符騰堡州的議員。1947年，普蘭克創建全德製冷技術協會，擔任主席至1959年。

受理察·莫利耶 (Richard Mollier) 的影響，普蘭克成為眾多專家中最有才能且最有名氣的製冷工程師。他主編了影響深遠的十二卷《製冷技術手冊》，出版了著名文集《小型制冷機》和《美國製冷技術》，於1949年創辦《製冷技術》雜誌，一生共發表論文210多篇。普蘭克被譽為「科學製冷的發明人「和「寒冷大師」。普蘭克在大學裡講授科學和技術，也講經濟和藝術。普蘭克一生被多次授獎，如德國化學與生物技術協會獎章，還獲得多個榮譽博士學位。

普蘭克極具語言天賦，他家裡以德語和俄語為母語，此外，他還能流利地講法語、英語，這為其開展國際合作創造了條件。普蘭克曾與蘇聯、南北美諸國在製冷技術方面有過合作。普蘭克的興趣極其廣泛，除力學、熱力學、製冷技術、科學技術史、科學機構和大學的管理、科學哲學外，他還喜歡文學、哲學和音樂。普蘭克熱愛俄羅斯文學和藝術，利用自己的語言知識，翻譯了俄羅斯的詩歌和戲劇。正如他在讚揚洪堡 (Alexander von Humboldt，1769—1859) 時所說，他的理想是「自然與精神的有機和諧」。普蘭克的愛好是國際旅行，了解外國文化。普蘭克不僅是現代製冷技術的創建者，更是一個文化傳播者，被稱為「世界公民「。

1973年6月16日，普蘭克在埃特林根逝世，享年88歲。普蘭克以其畢生書寫了一頁光輝的歷史。

02 普蘭克在華行程

普蘭克1923年4-6月來華，先後到達上海、南京和北京等地。普蘭克於4月7日左右抵滬，在滬期間受到同濟大學和江蘇省教育會的熱情接待。

《新聞報》1923年3月31日報導說：德國丹齊希自由邦工科大學教授濮郎克氏Probessor Dr.Budolf Planr(應為Plank)，精研物理學，在歐頗負名望，將來華遊歷，四月七日左右，可以到滬。氏抵滬後，先應同濟醫工大學之約，在該校為一月之長期演講，然後再赴各地臨時講演，江蘇省教育會已推定阮介藩郭秉文張叔良三君為招待員，一面並分函本省交通便利各工業機關，詢問其是否願濮氏演講，以便排定招待演講程序。

普蘭克到滬前，江蘇省教育會致函該省各工業學校，協商籌備各學校和工業團體招待普蘭克和邀請演講事宜。《時事新報》4月6日對此做了報導：江蘇省教育會頃致本埠各工業學校函，略謂德國丹齊希自由邦工科大學教授濮郎克君將來華遊歷。濮氏精研物理學，於製冰工業尤多發明，在歐學者中破負重望。本會已在預備招待，本省各工業團體，如延請濮氏演講，必有崇論宏議，足資借鏡，特先函達貴校，以便濮氏到滬期定，再當將排定招待講演秩序，寄奉臺鑑云云。

普蘭克到上海後，先在同濟大學做了為期一個月的講演，同濟大學請其「教授造冷工業，並旁及熱力學的緊要原則「。5月13日，普蘭克帶領同濟大學工正科學生到上海振新冰鮮公司籌備處，對那裡的試驗機器進行測量。

除在同濟大學講演和帶領學生實地測量外，普蘭克在滬的其他活動基本是由江蘇省教育會招待。原定於5月5日晚8時在江蘇省教育會事務所講演「科學之價值」，《新聞報》於講演前一日公告:「江蘇省教育會定本月五日星期六下午八時，在該會事務所開講演會，延請德國工業學者濮郎克博士講演科學之價值，由同濟醫工學校1)校長阮介藩君擔任翻譯「。由於演講當天下雨，到會者不多，故普蘭克臨時將講演題目改為「中國工業教育」。先由黃任之主席向聽者介紹普蘭克，隨後開始講演，同濟大學校長阮介藩翻譯。《申報》和《時報》對此次演講均有報導。

5月普蘭克來到南京後，計劃在東南大學做六次講演。東南大學校長郭秉文署名發出布告曰：

德國自由邦理工大學濮闌克教授演講熱力學(Thermodynamics)及造冰原理(Refrigeration)共分六次講完，地點在物理教室時間商定後在交通要廣告欄宣布。

郭

十二年五月

5月15日，普蘭克在東南大學做第一次講演，講演題目為「熱力學第二定律及熵'Entropie'之概念「，胡剛復先生為其翻譯，《科學》雜誌刊登了這次講演的德文稿 (見圖) 和中文譯稿。

5月末，受北京大學和國立工業專門學校之邀請，普蘭克到達北京，準備在兩校發表公開講演。《京報》報導云：本京工業專門學校及北京大學，因博士為工業界及理學界之明星，特禮聘博士來京，將於下星期在兩校分期公開講演。聞博士預定在工專演講之題目，第一次為「機器產冷法及其應用處」，第二次為」笛瑟耳引擎內部之燃燒作用「，博士於此兩種機器，富有經驗，且有最新發明之點。今既慨允講演，於我國機械工業，示以先河，必能詳加發揮，使一般研求此種機器者，有所遵循，屆時必有一番崇論宏談，以饜吾人之聽聞也。

普蘭克德文講稿

《北京大學日刊》於5月28日開始，多日連續刊登普蘭克演講公告。普蘭克在北京大學的講演題目為「熱力學第二定律及'熱溫商'之意義「和「Nernst熱論(即熱力學之第三原理)」，講演地點在北京大學二院大禮堂，講演時間是5月29日和6月1日。普蘭克在國立工業專門學校的講演題目為「最新之產冷法「和「產冷法之應用」，講演時間是5月30日和31日。普蘭克在北京大學和國立工業專門學校的演講，均由工業專門學校教授趙漢威先生翻譯。

03 普蘭克在華演講內容

普蘭克分別在上海、南京、北京的五個機構進行了講演，這三地講演的有些題目相同或相似，講演內容主要集中在熱力學和製冷工業技術，以及工業教育問題。

《科學》發表了普蘭克三篇熱力學演講的中譯稿，「熱力學第二定律及熵 (Entropie) 之觀念」為5月15日在東南大學第一次演講，「熱力學第三定律『奈痕斯坦『定理」和「物態方程式」，均由同濟大學校長阮介藩翻譯，張濟翔筆記，應為在同濟大學的演講稿翻譯。在「熱力學第三定律『奈痕斯坦』定理「中，普朗克講到「……在前論熱力學第二定律時，曾言欲得最大工……」；在東南大學第一講最後，普蘭克交代了下一講的內容是熱力學第三定律。可見，普蘭克在同濟大學和東南大學都講了這兩個題目。普蘭克在北京大學的講演題目亦與這兩個一致。

在「熱力學第二定律及熵 (Entropie) 之觀念「的演講中，普蘭克首先說明了熱力學第二定律與其他物理學定律不同之處———熱力學第二定律涉及物理過程的方向，他說：「自然界之平衡狀態日趨平穩。第二定律有特殊向量之性質;而其他物理定律僅有數量之性質。第二定律之數學方程式為不等方程;其他定律則皆為相等方程式。」接著，介紹了熱力學第二定律的各種不同表述，並說明這些表述的等價性。他從卡諾循環的討論引入熵的數學表達式，闡述其物理含義，「熵之變易，洵可作為每一熱力學序程中可逆度之標準計量物。「在演講的後半部分，普蘭克論述了熵的概念在工程熱力學及熱機學理論中的重要性。他說，「學工程者之思想，往往偏於實用問題，對於如此得來之熵之觀念，每感某種特別困難，緣此觀念屬統計力學之範圍，而毫無機械的設解故也。」演講最後，普蘭克「略論第二定律可適用的範圍「。在「熱力學第三定律『奈痕斯坦『定理」講演中，普蘭克從熱機工作過程和提高熱機效率出發，提出「現在科學狀況之下，最大工能究如何乎?「接著，普蘭克介紹了亥姆霍茲 (Helmholtz)、貝特洛 (Berthelot)、能斯特 (Nernst)、普朗克等人的工作，並闡述熱力學第三定律的內容。最後，介紹了低溫物理學當時的研究進展。

在「物態方程式」的講演中，普蘭克首先說明，對此課題的研究有物理學和工程兩個視角。物理學的研究追求普適性，希望包羅萬象，舉所有現象盡納之於一方程式中；工程方面則範圍比較狹窄，追求在一定範圍內的數量精確。但在這兩方面，「雖費無數精力，然至今此問題尚未完全解決也。「隨後，普蘭克介紹了從理想氣體狀態方程到實際氣體狀態方程的研究工作。最簡單的氣體狀態方程為理想氣體狀態方程，但在壓力逐漸增大，氣體狀態接近臨界點時，此方程則完全無用。在理論方面的研究，普蘭克介紹了安魯斯 (Andrews)、範德瓦爾斯 (Van der Waals)、克勞修斯 (Clausius)、武爾 (Wohl) 和昂納斯 (Onnes) 的工作。在工業應用方面有兩種需求，一是方程式宜簡單，二是在高壓時宜精確。在這方面亦有貝特洛 (Berthelot)、康茅 (Callender，Mollier) 等人的工作。普蘭克最後說，「統觀斯題之研究，而以胡氏 (A.Wohl) 為最合理，諸君果能盡心研究，其成績定有可觀也」。

普蘭克在同濟大學關於「造冷工業「演講的主要內容由薛祉鎬翻譯整理後，分兩部分發表在《同濟雜誌》上，其內容共分四節。第一節講食物保存法今昔之不同點。第二節講造冷機的原則。接下來的兩節分別講冷空氣機和冷蒸汽機。5月13日，普蘭克約同濟工正科一、二年級的同學一起到上海振新冰鮮公司籌備處，對其一部小型制冷機進行實際測量。這部小型制冷機由壓縮器、去熱器 (散熱器) 及冰魚箱組合而成，原動力為電，自裝電氣馬達 (電機) 以發動，並裝電錶以控制所需之電量。通過測量和計算得到電動機的功率、壓縮機功率和散熱器的散熱效率，最後得出該小型制冷機的效率只有0。526。普蘭克說明，雖然這是個很低的效率值，但在該種小型制冷機上，仍是一個滿意的數值。

5月5日在江蘇省教育會演講「中國工業教育」時，普蘭克講到:「無論何種工業，均當以自然科學為基礎，高等工業家，非有充分之科學知識，不能成功，雖目前社會上，尚多商業化之工程師，似不需要科學根基，即能應付裕如，惟此僅就經濟方面而言，或自有其價值，苟自文化言之，則必將永無進步，而當於創造力者，故就教育方面而言，其目的非欲養成商業化之工程師，乃欲養成有益文化之創造的工業家，創造的工業家可分為三類，即(1)理論工程師，專究學理，而委其身於試驗室者;(2)畫圖打樣者，即真正之製造家;(3)管理工程師，專事改良工廠組織及管理方法。教育於此三方面俱需注重，惟學生則可就其性之所近，而任擇其一方面，工業發達之國家，其工業分類愈精密，則其需要專門人才愈切要，此項人才，不僅於其專門部分，有充分研究，即有關係之各種，亦須連帶研究，此蓋需躬畢生精力而為之者也，至工業幼稚之國家，專門家不為世重，故宜注重普通的工程師(即能了解多種工業之工程師)，德國二十五年前，其情形與中國今日相似，如電機機械，尚合為一科，近則分類愈細，即最相接近之土木科，亦已分離，電機科並已廢止攝影幾何學，以其在該科中不重要，此僅就科學分類言之，又畢業考試方法，亦已更變，學生得擇其平日樂於研究之科學受試，其普通科學，竟可置之不問，故如汽車飛機無線電等，專門研究者已多其人，專門人才，以中國今日工業幼稚之故，餘意尚非必需，譬如中國最重要之工業，如麥粉廠榨油廠等，其所有管理之職，決非極精細之工業家所適宜，至所謂工業家，仍不當信仰天才，要以科學為根據，而科學則當自兩種方法研究之，即歸納與演繹云云。」

04 討論

普蘭克來華，在我國物理學界留下了一段廣為流傳的佳話：胡剛復在為其翻譯時創造德語「Entropie」的漢譯字「熵」。閻康年先生在《熱力學史》中說：「關於『Entropie』的中譯字『熵』的來歷問題，據作者的考證和錢臨照教授的介紹，基本上證實是胡剛復教授於1923年5月23日為I.R.普朗克(I.R. Planck)來南京東南大學作《熱力學第二定律及熵(Entropie)之觀念》講學的翻譯時，第一次譯為『熵』。據錢臨照教授向作者(指閻康年先生)介紹說：『胡剛復先生曾親自』向我講過，熵這個概念太複雜，所以他想了個簡單辦法，為它起了中文名字『熵』」。胡剛復教授根據dS=dQ/dT，認為S的量綱為熱量與溫度的之商，而且這個概念與火有關，就在商字上加火字旁，構成「熵」，並被廣泛採用和流傳下來。

吳大猷先生稱讚胡剛復的這一創新，「有一個關於胡剛復先生的事跡，我最近才發現。在理論力學裡面，有一個熵(entropy)的概念和他有些關係。中文翻譯也是新創的———火字旁，右邊是一個商字。……我認為這是非常好的一個字。……在我們中文裡，頭一次出現這個字(熵)是在1923年左右，大概是在胡剛復先生教書的時候，很早的時期。……胡剛復先生創出這個新名詞，中文名稱叫做『熵』」。「這個漢字是怎麼來的呢？因為entropy跟能量(火)有關係，能量被溫度來除(商)，得到『熵』。現在entropy被譯成中文的熵。真是高明。這是一個新的字，從來沒有出現過的，我也是最近才曉得，原來是胡剛復先生所貢獻出來的一個新名稱」。

儘管本文努力搜尋並梳理了普蘭克1923年在華學術活動的歷史片段，但基於文獻有限，對其來華有一些具體問題仍有待發掘和解析。有資料說普蘭克是「應上海丹麥某公司特約，來華專任短期之指導」，另一資料說普蘭克「為了賣食物冷藏法專利權的事情來華」，普蘭克來華是應誰的邀請，主要目的是什麼等還未搞清。另外，普蘭克在華學術活動產生了哪些影響也有待進一步探討。

本文經授權轉載自微信公眾號「中國物理學會」，原題目為《普蘭克1923年在華學術活動及「熵」字的由來》。責編：理趣，來源：《遠方來的播火者》.普蘭克與熱力學新概念傳人中國, 首都師範大學出版社，內容有刪節。

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