历史的回顾与漫谈——中国学者与统计物理学

以下文章来源于中国物理学会期刊网 ，作者刘寄星
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|作者：刘寄星
(中国科学院理论物理研究所)
本文选自《物理》2023年第9期
题注：2017年7月17—19日在西安陕西师范大学召开的“第四届全国统计物理与复杂系统学术会议暨海峡两岸统计物理会议”上，应组委会邀请，我为会议作了一个公众报告，以漫谈的形式回顾了中国学者与统计物理学发展的关系，听众为会议代表及众多对物理学感兴趣的师生。因报告引起了不少听众的兴趣，当时即有人建议将这个报告整理成文后发表，我以忙于译书为由而推托了。不料5年之后，又有当年的几位与会者告诉我，这个报告对青年学者和学生了解中国科学发展的历史有帮助，建议我能整理成文字发表。后又有《物理》编辑部热情邀约，盛情难却，特根据当年的PPT文件整理成文，希望能对青年同志有所裨益。
统计物理学是理论物理学的重要分支，其研究的初衷是从物质的微观结构和相互作用出发，说明或预言由大量粒子组成的宏观物体的性质。19世纪中期至20世纪前期，克劳修斯(Clausius)、麦克斯韦(Maxwell)、玻尔兹曼(Boltzmann)和吉布斯(Gibbs)等人相继奠定了统计物理学的基础。
从20世纪20年代起，中国物理学家逐渐加入统计物理学的研究，并取得一定成就。本文基本上按时间先后顺序，通过若干具体事例，以漫谈的形式介绍这些前辈学者们的成就及其意义，以期纪念先贤，激发后人。
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验证Maxwell速度分布律的两位中国实验物理学家——丁西林和葛正权
1859年Maxwell导出气体处于热力学平衡时的速度分布律，但当时无法把同一类气体分子放在一定的空间中进行实验验证。之后，随着一些新技术的发展，逐步出现了对Maxwell速度分布律的实验验证，最先是对电子，以后发展到对分子。
图1 丁西林(1893—1974)
最早对该定律进行验证的中国学者，是当时在英国伯明翰大学O. W. Richardson教授指导下学习的我国学者丁西林1)(图1)，他历时三年，改进了O. W. Richardson和W. H. Schottky在他之前进行的实验，利用热电子发射验证了Maxwell定律(Ting S L. Experiments on Electron Emission from Hot Bodies. Proceedings of the Royal Society of London，1921，A98：374—394)(图2)。