2023年12月31日，由科技部、中国科学院指导，中国科学院物理研究所等单位联合主办的“复兴路上的科学力量——中国科学院2024跨年科学演讲”面向全网播出。当晚，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。
本文为下篇，包含热力学理论的构建、过程与状态的热力学、从热的力学理论到统计力学、热力学与量子理论/相对论/生命、结语及回答网友提问六部分内容。
**一. 热力学理论的构建**
1824年就出现了我们现在称之为“热动力”的第一篇文章，就是卡诺关于火驱动能力以及适当机械思考。这篇论文也有英文版和德文版。我曾经做过长篇摘译，但未完全翻译，因为太长了。卡诺在1832年去世时仅36岁，这一年法兰西陨落三个天才：一个是卡诺，一个是群论奠基人伽罗瓦，还有破解罗塞塔石碑语言的人商博良。他们都在这一悲伤的一年里逝世。
卡诺毕业于法国巴黎的一所学校Ecole polytechnique，他上课时老师包括安培和阿拉戈等著名人物。在他的思考中，他意识到蒸汽机工作的效率存在极限，而这个极限需要借助数学物理来优化，而非单纯依靠机械改进。因此他开始探讨如何提高效率，并最终发表了一系列重要观点，包括高温和低温之间必须存在差异才能使得机器工作，这是理解其工作的关键所在。
根据这一原则，我们了解到驱动力不仅来自于产生高温，还需冷却以形成有效循环，即所谓“一冷一暖”。这种认识让后来的许多工程师受益匪浅，也推动了相关技术的发展。同时他还提出可逆循环的重要性，以及如何通过合理利用不同介质来实现最大功率输出的问题，这些都是后来发展出的经典定律基础之一。
**二. 从熱機工作模型看过程与状态**
为了获得最大的功率输出，需要遵循可逆循环原则。而这意味着每一步都要保持平衡态，以便能够进行最优能量转换。此外，在描述这些过程时，不同介质间能量转化关系也是至关重要。例如，如果体系内发生体积变化，那么必然伴随着某种程度上的功效提升，因此了解并掌握这些基本概念对于实际应用非常必要。这一点可以追溯到早期实验室中的观察，通过不断试验总结规律，从而逐渐建立起完整系统性的知识框架。
三. 从熱机运行看统计机制的发展 随着时间推移，人们逐渐认识到了内能的重要性，它代表着系统内部微观粒子的运动情况，与外界环境交互作用密切相关。在此过程中克劳修斯引入熵作为新的概念，使得我们能够更好地理解复杂系统中的信息流动特征。从而进一步推动整个领域向前发展，为后续诸如吉布斯自由能等新理念打下基础。
不久之后，各种各样的新发现层出不穷，例如黑体辐射问题以及随之而来的光电效应等等，都成为现代物理不可或缺的一部分，同时也促成了未来更多领域如生物医学、新材料开发方面的新突破！ 四. 熵及其在生命现象中的体现 在讨论熵的时候，我们常常会联想到它对生命活动影响深远。一方面，它揭示出了开放系统中资源获取的不易；另一方面，也强调维持一定秩序结构的重要性。
因此，无论是在自然界还是社会生活中，对抗熵增始终是一项艰巨任务。然而正因如此，人类文明才能够持续进步，实现自我超越！最后，我想说的是学习任何知识都有难度，但只要坚持努力，就一定会有所收获。