愛因斯坦 愛因斯坦三十三科學院聚會艱難、專利局轉正、熱力學短評

1904年5月14日，阿爾伯特·愛因斯坦和米列娃·瑪麗克的婚姻首子出生了，是個男孩，夫妻倆給孩子取名為漢斯·阿爾伯特·愛因斯坦。孩子的出生使得米列娃的精神有所恢復，也給她的婚姻帶來了一些歡樂，至少她是這樣在6月14日的信中告訴朋友海琳·考夫勒·薩維奇的:

“快點來伯爾尼吧，這樣我們可以重逢，而且我可以讓你看看我可愛的小寶貝，他的名字也叫阿爾伯特(注:跟他著名的爹同名，當然前面多了個漢斯)。他醒來時笑個不停，洗澡時還會踢他的小腿，我無法告訴你這些給我帶來了多少歡樂。”

愛因斯坦則給兒子做了一些小玩具，比如用火柴盒和細繩做的一輛空中纜車，漢斯·阿爾伯特長大後仍然能夠回憶起父親當年給自己手工製作的玩具:“這是我在那個時候所擁有的最可愛的玩具之一，而且很管用，父親能夠用細繩和火柴盒等做出最美妙的東西(注:小的時候愛因斯坦自己做給自己玩，現在做了給兒子玩)。”

米洛斯·瑪麗克對小外孫的降生欣喜若狂，他親自送來了一大筆嫁妝，根據家人的說法(可能有些誇張)，有10萬瑞士法郎。但愛因斯坦很有“骨氣”的拒絕了，說自己和他的女兒結婚並不是為了錢，米洛斯·瑪麗克後來噙著淚講述了這一經過。

漢斯·阿爾伯特2個月大的時候，7月，愛因斯坦與短期逗留伯爾尼的索洛文一起去了伯爾尼的奧博蘭遊玩，他們在極好的天氣裡看到了深藍色的海拔900米的藍湖()，並在天空一片晴朗時到達了坎德施泰格度假村，此地海拔高達1200米，在勒琴山口的底部，遊客在這裡可以欣賞到布魯裡薩普山峰的雄姿。這片平和寧靜的度假勝地有1000多位居民，精致的小木屋，陽台上裝點著美麗的鮮花。木製的山地農舍讓村莊的文化特色得以保留，到了夏天，這裡是遠足者的天堂，而到了冬天，這裡的特色項目則是北歐式滑雪。

在遊玩途中的7月25日星期一，愛因斯坦給米列娃發了一封簡短的問候明信片，報了個平安，簡短的通報了自己和索洛文已到達旅遊目的地。

8月1日星期一，愛因斯坦接到了康拉德·哈比希特的明信片，他立馬回了一張明信片要求哈比希特立馬前來會面:“您的明信片剛到。請立刻來吧。這個星期我還在休假沒有什麽能比在這裡見到您更讓我高興的了。”

等到了周六8月6日，愛因斯坦還沒見到哈比希特，終於感覺到貌似被放了鴿子，就“憤怒”的當天給他發了兩張明信片，其一為:

“親愛的哈比希特！

您是個討厭的家夥。其他所有人都有希望不久親自到伯爾尼來。

向您和您的家人致意。

您的憤怒之極的愛因斯坦。”

在明信片最後，愛因斯坦遺憾的注了一句“索洛文動身去萊昂斯了。”

(注:索洛文去萊昂斯大學提出了入學申請，並從1905年11月起開始在那裡求學。)

其二為:

“親愛的哈比希特！

您是不是隻想戲弄我，您這討厭的家夥，也許您已經收到了我星期一給您寄去的明信片?出於憤怒和絕望，索洛文走了(去萊昂斯了);由於財政方面的原因他不能再等了。

我仍然默默地希望很快見到您，即使只在星期天見您也行，因為很不幸，假期已經結束了。您的真誠的

愛因斯坦”

9月5日，伯爾尼專利局局長哈勒爾向瑞士聯邦委員會提交了備忘錄，提議把入職已滿兩年的愛因斯坦的三級技術專家職位由臨時的升為正式的，並給他增加400法郎的年薪，接著，9月20日瑞士專利局給愛因斯坦發來了晉級函，伯爾尼專利局的臨時工愛因斯坦終於轉正了:

“伯爾尼市阿爾伯特·愛因斯坦先生

尊敬的先生:

根據今年9月16日的決定，聯邦委員會最終確認您為聯邦專利局三級技術專家，並從1904年9月1日起把您的年薪定為3900法郎，特此通知。順致敬意。

專利局”

時間過的不慢，自1904年9月1日轉正半年後，愛因斯坦依然在絮叨康拉德·哈比希特中迎來了1905年3月，他自己可能也沒意識到屬於自己光輝的時刻即將開啟，雖然真正名動天下還需要一段時間，但他名動天下的事業確實從這個月真正開始了。

1905年3月6日星期一，這天愛因斯坦在伯爾尼又不厭其煩的給哈比希特發了兩封明信片，話題依然是你怎還沒來，其一:

“親愛的哈比希特！

請不要忘了伯爾尼和科學院(注:民科組織奧林匹亞科學院)，一定要來看我們。您的

阿爾伯特·愛因斯坦”

其二:

“親愛的哈比希特！

特此懇求、通知並命令閣下蒞臨我們可敬的科學院的幾次學術會議，以使科學院現有的院士同時增加50%。

謹向您受人尊敬的家人、尤其是您那位勤奮不倦的弟弟(注:保羅·哈比希特)致以最親切的問候。

您的

阿爾伯特·愛因斯坦”

雖然奧林匹亞科學院經常無法集齊三位僅有的院士，但院長愛因斯坦並沒有放下“神之科學院”的責任，首先他接受《物理學年鑒》期刊的聘請，擔任年鑒增刊1905年82位評論員之一，以熱力學專家的身份(已在《物理學年鑒》上發表了四篇相關論文)為增刊撰寫有關熱力學論文、書籍方面的短評，因此，1905年3月上旬，愛因斯坦接連在《物理學年鑒》增刊上發表了幾篇有關熱力學方面的短評:

1、《評朱塞佩·貝魯佐的“圖解熱力學原理”》:

這篇顯然是為工程技術人員寫的文章分為4個部分，其中第一部分用圖解法處理了任何流體的狀態變化。因此，在§3中，人們熟悉的關於物體所做的功(L)、能量的增加(△E)和吸收的熱(G)的面積圖示都在pv-平面中給出，而在§4和§5中，關於一個任意狀態變化的熵增加是用G和T(熱力學溫度)並分別以G和1/T為坐標用面積來表示的。接著是循環過程理論和過程的可逆性和不可逆性的定義。一個過程被看做是可逆的或是不可逆的，取決於在過程中施加於流體的壓力是否等於或不等於流體的內壓力;順便要指出，這個與後面沒有什麽關系的規定沒有什麽意義，因為這樣，在任何不可逆過程中，作用和反作用相等原理就會不被滿足了。文章的第二部分包含理想氣體理論的應用，對定容、定壓和恆溫下的狀態變化以及絕熱的和多方的狀態變化作了考察。最後一部分探討通過管子的氣體射流，聖維南(注:法國力學家)和旺策爾(注:法國數學家)假說為(已知的)理論考慮所取代。文章的第三和第四部分包含飽和的和過熱的水蒸氣理論，它們都以相當的方式處理，對於通過管子的水蒸氣射流理論和通過過熱提高蒸汽機效率的理論給予了特別的注意。關於水蒸氣的狀態方程，追隨巴特利和圖姆利爾茨，采用了p(v 常數)=常數T。

2、《評艾伯特·弗萊格納的“論克勞修斯的熵定律”》:

作者考察了在一個假設為嚴格不連續的過程中(一個流體的不連續膨脹)一個體系的熵變化，並且從他的計算得出了結論，在突然膨脹開始時熵減少。有關不可逆化學過程的考慮導致作者得出結論，方程dQ/T≤dS對放熱過程成立，但對收熱過程不成立。類似地，方程對冷卻混合物也不成立。因此，可以理解作者為何以下列句子作結束:“因此，宇宙的熵究竟是否改變，並且如果改變，那麽是在何種意義上改變，這個問題現在還完全不能回答，而且也許永遠不能決斷。”

3、《評威廉·麥克法登·奧爾的“論克勞修斯不可逆循環定理並論熵的增加”》(注:這短評還有6月下旬的2篇相關短評):

作者表明，普朗克在(熱力學講義》中所使用的“可逆的”和“不可逆的”概念在意義上多少不同於他所定義的這兩個概念。這樣，他引起了一系列反對意見，它們可以被提出來反對各種描述熱力學基礎的方法。在這些反對意見中特別值得注意的是Bertrand提出來的，他認為:壓力、溫度和熵的定義隻適用於這種場合，即一個體系至少有足夠小的部分可以被認為是處於平衡之中。關於供熱也提出了類似的反對意見。

(注:按照普朗克的定義，一個過程是可逆的，如果起始狀態可以完全恢復，就是說，無論怎麽樣也沒有任何變化，不僅被考察系統沒有任何變化，而且宇宙的其余部分也無任何變化。奧爾聲言，普朗克實際上使用的卻是不同的定義，即一個過程是可逆的，如果起始狀態可以恢復而不用與其周圍環境有任何熱交換。)

4、《評喬治·哈特利·布賴恩的“作為熱力學基礎原理的能的退降定律”》:作者是從能量原理以及自由能減少原理出發的。一個體系的自由能(資用能)定義為當發生與外部條件相容的變化時體系能夠做的最大機械功。接著是供應給體系的熱的定義。然後，以優美的方式從上述基本原理發展出熱平衡概念、第二定律、熱力學溫度概念和能的概念，而最後推導了熱平衡方程。

5、《評尼古拉·赫倫尼可夫·席勒的“關於起始壓強相等的氣體擴散時熵增理論的若乾思考”》:

本文首先表明了，如果人們假設存在著一些壁，它們對於一部分氣體質量是可滲透的，而對於其余的氣體質量是不可滲透的，那麽一個均勻氣體可以等溫地縮小到比原來小n倍的體積而不用供應功和熱;在作者看來，這個假設不包含任何矛盾。然後，證明了一個由一些空間上分隔的等溫等壓氣體組成的體系的熵的表達式具有如下形式:

S=(∑miRi)lgυ ?(θ)

其中，mi是氣體i的質量，Ri=niR/mi，ni是氣體i的物質的量，而R是氣體常數υ是氣體的總體積，?(θ)是溫度θ的一個函數。

擴散後體系的熵可以用同一個公式表示。由此可以得出結論，熵在擴散前後是相同的。作者通過另一條不能在此重述的推理路線得到了同樣的結果。在這條推理路線中，人們操作一個把化學上均勻的氣體分隔為兩部分的面，使之在熱平衡和力學平衡時，兩個部分的氣體壓力不同;這就暗中假設了當氣體通過這個面時，沒有功從面轉移到氣體。

6、《評雅各布·約翰·韋拉克的“論過熱水蒸氣的比熱容”》:

(I)中列出了迄今為止有關比熱cp的測定結果並作了比較。(II)中列出了適合於實際應用的關於水蒸氣的狀態方程並作了討論。(III)使用了澤納所用過的那些關於飽和蒸氣的cp和cv，並且用熱力學方法推導了關於任意的過熱的蒸氣的cp和cv。然後，(V)測定了總熱和蒸氣熱。在(VI)和(VII)中，得出了關於過熱蒸氣的熱理論的基本方程，它們在特殊場合中的應用以及若乾計算的例題。

7、《評雅各布·亨裡克斯·范特·福夫的“比熱容變化對變換功的影響”》:

作者用熱力學方法證明，一個體系A在等溫變換中變換為體系B(例如熔化)的變換功E(供應給周圍環境)可以表述為下面的形式:E=E0 AT-STlgT，其中，A是一個常數，T是熱力學溫度，S=SA-SB是比熱差，被假設為與T無關。

由於類似的理由[因為在一個氣體的等溫膨脹過程中，E=AT=2Tkg(vB/vA)]，AT被看做由濃度的變化所決定。

這個方程被應用於理查茲的實驗，對於下面這類變換:

Mg ZnSO4·Aq=Zn MgSO4·Aq

(其中起始的ZnSO4和形成的MgSO4有同樣的濃度)，他通過電學方法發現:

dE/dT=-kS

這裡 k對於所考察的一切變換近似地相同。略去項AT，作者從以上方程得到: dE/dT=-S(1 lgT)=-6.7S

通過觀測，得到如下的平均值:

將關於E的方程應用於溶解以及同素異形元素和多形化合物的變換(再次略去項AT)進一步得到下面的命題:在較高溫度穩定的形式(例如液體)有較高的比熱容。這個結論幾乎總是為實驗所確認。最後，從方程得出結論，湯姆森-貝特洛原理(注:所有自發的化學反應都伴隨著熱的產生。)在低溫時必定有效，但是在較高溫度時，當SA>SB，項-STlgT可能引起偏差。

8、《評阿圖羅·賈馬爾科的“熱力學中對應態的一個例子”》:

如果人們在一閉合的圓柱管中放有一種液體(體積v)，而在它的上面是飽和蒸氣(體積v')，而且人們在正交坐標中畫出作為熱力學溫度T的一個雨數的v/v′，於是人們得到，取決於所包含的物質的量，該曲線或者有一個極大值(v/v′)max或者該曲線對橫坐標凸出，或者該曲線(作為一個極限的例子)線性地接近於臨界溫度。作者以這種方式研究了乙醚、酒精和氯仿，並且發現上述極大值(v/v′)max處在一條直線上。按照對應態原理[注:對應態原理又稱對比態原理，不同物質如果具有相同的對比壓(壓力與臨界壓力之比)和對比溫度(溫度與臨界溫度之比)，就是處於對應態，這時它們的各種物理性質都具有簡單的對應關系。]，如果在兩個溫度T和T′，兩個不同的物質有相同的(v/v′)max，則必定有對應的溫度(測定對應溫度的方法)，因此T/Tc=T′/T′c。用乙醚、酒精和氯仿的(絕對)臨界溫度分別為467K，517K和541K(法國經度局，1902)，作者從他的觀測求得。

(注:T/Tc項為乙醚、酒精和氯仿每行“對應的熱力學溫度”分別除以各自的臨界溫度467K，517K和541K，此表說明了(v/v′)max對於相等的T/Tc值有相同的值，其中Tc是各自的臨界溫度，臨界溫度則是指物質由氣態變為液態的最高溫度。)

通過考察構成極限情形的曲線，作者發現彎月形在加熱時的消失和在冷卻

時的出現均在同一溫度(臨界溫度)發生。