在演讲活动中，中国科学院物理研究所曹则贤研究员开讲《热力学——一个简单原理的传奇》。现将演讲全文内容整理如下，个别字词稍有改动。由于微信字数限制，全文将分为上下两部分推送。
热力学理论的构建
那么在1824年就出现了我们热力学作为学问的第一篇文章，就是这位卡诺的《关于火的驱动能力，以及发挥此一能力的适当机械的思考》，简称卡诺的思考。这篇论文也有英文版、德文版。
中文我有一个长篇的摘译和评述，但是没完全翻译，因为太长了，他这个人你看岁数不大，1832年36岁就去世了，1832年绝对是法兰西这个非常悲伤的一年，这一年陨落了三个天才，一个是热力学奠基人卡诺，一个是群论的奠基人伽罗瓦。大家看，群论的奠基人，群论几乎是我们数学的基础的大半边天，去世的时候不到21周岁。
卡诺毕业于法国巴黎的一所普普通通门脸很小的学校，所谓的Ecole polytechnique，巴黎理工学校，你看人家都连学院都不叫，更谈不上这大学，就是学校。Ecole是什么东西，就是school，school是聚成群的意思。
那么我们看小门脸的学校，卡诺上学的时候，他们老师有哪些人？像有安培，我们都知道电流单位是安培，有安培定理，这个人还提出电动力学，有阿拉戈老师，阿拉戈老师发现光在介质里面速度减那个会减慢，而且光传播的时候它偏振面还会旋转。还有一个盖吕萨克老师，就刚才研究气体怎么变的老师，还有著名的老师泊松，有泊松分布、泊松方程、静电力学和量子力学的泊松括号等等。
那么我们看卡诺生活这个时代是1820年，热机刚过了100岁，工程师们认识到就是说热机工作的效率是有个上限的，但是这个极限到底在哪不知道。你看这时候有个叫Bouvier的人，就明确的提出这一点，他说热机的需要，热机的优化，现在需要求助于数学物理，而不是做机械的改进。就这台机器要改进它的效率，现在需要的就是数学和物理。
那么19岁的卡诺现在开始思考它效率的问题，那么到了1824年他就发表了这篇文章，这篇文章的开篇写introduction是非常独特的，他是上来骂人的，怎么说上来骂英国，说你拿走英国的蒸汽机，就相当于拿走了他们的煤和铁，就相当于断他们的财源，毁了他们繁荣的根基，绝了它的能力，相比之下，摧毁英国的海军——这可是英国人看作是更坚实的这个帝国的支撑的——都显得不那么致命。
也就是说在选择摧毁英国的海军和把英国所有的蒸汽机给他拿走之间，应该选择拿走他的蒸汽机。你看这是这篇文章的introduction。就是介绍这部分，这说明什么？蒸汽机很重要，那么人们一直在思考一个问题，热的驱动能力是否有限而有上限。热机的改进是与实现热机的物质无关的不可逾越的上限吗？那么是否存在比用水蒸气更优越的工质，就是用来做启动热机的物质。
那么卡诺注意到，因为他老爹老卡诺是气象学家，研究气流和洋流，都知道气流、风、洋流、海浪它的原因是温差，所以说他就注意到原来热机工作不是因为锅炉热，能驱动它工作是说因为它热旁边冷有一个热差，这个机子才工作的，也就是说热机工作不是需要一个高温，而是只需要一个高温和低温差，也就是说你选定一个温度，你把另外一个温度给弄得特别冷，这个机子也能工作，而不需要烧火，这个是很重要的东西。
所以说懂得这一点的话，我们就应该知道热机工作的条件是一冷一热，所以说严谨的说它不叫热机，应该叫一热一冷机。
过程与状态的热力学
那么怎么样才能做出最大的功呢？他说热被可逆循环的应用功才最大，而能够做的最大功与所用介质无关。
那么根据这个原则，驱动力的产生，光靠产热是不够的，还需要冷，那么热机是怎么工作就可以把它模型化，就是说是一个高温的热库和工作介质接触，这工作介质又和一个冷的热库接触。工作介质和热库冷接触的地方要平衡态，工作热质和冷库的接触地方也是平衡态，而中间干活的过程就是一个打破平衡态的过程，干活的过程是打破平衡态的过程。
所以说卡诺说严谨，第一说蒸汽机产生运动总是伴随着环境的变化，这是我们要注意的，所以说你看这个卡诺就会研究热机和环境，热机和环境什么关系，这是一个方法论上就是你研究问题，你要孤立出一个要研究的系统。
第二方面他说建立起实用的理论，不能是只有适用于蒸汽机，而是所有能想到的热机，你看人家研究一个普适性的问题，普适性得出的结论才具有普适性的道理，这卡诺很厉害。
所以说热机是怎么工作，说哪里有温差，哪里就可能有卡路里(Carlorique)的再平衡，就可能产生驱动力，所以驱动力就是卡路里的再平衡，打破平衡去干活，然后你不能永远这么干活下去，所以你还要回到一个平衡态。
结语
好，现在我假设我把刚才的那些PPT都翻完了，我说几句感慨的话，因为时间实在是没有了，首先我们理解一个词什么叫理想？我们热力学发展的过程两个词，一个叫理想过程，一个叫理想气体，理想气体和理想过程都是不存在的。关于理想过程克拉珀龙说得非常清楚，它是荒唐，可是恰恰是这个荒唐，理想气体和理想过程才给我们带来了热力学理论的构建。
那么理想过程和实际过程大概可以怎么理解？我觉得这个例子比较好，这是1945年苏军攻克柏林实际的样子，房倒屋塌，然后到处就响着枪，那么苏军本身进攻的时候肯定也是很狼狈，但是摆拍的占领德国的议会大厦插上红旗了很酷，但是这是摆拍的，这就已经是蛮理想的了。
那么我们的今天也许数学物理的底子很薄，但是我相信当有更多的我们的少年把深邃的目光投向自然的时候，那就是我们中华民族的希望。