《氣體動力理論的說明》是誰發表的論文?
詹姆斯·馬克士威
心理學是否為自然科學的範圍，目前也尚存爭議，一般較廣為接受的說法是心理學同時包含在自然科學與社會科學的範疇之中。自然科學的根本目的在於尋找隱藏在自然現象背後的規律，但是自然科學的工作尚不包括研究為什麼會存在這些規律。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同，那麼要麼是因為觀察中有錯誤，要麼是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的。一個超自然因素是不存在的。
最早嘗試建立分子運動論的人是瑞士數學家歐拉，他於1729年曾假設空氣由大量旋轉的球形分子構成，並且在任意溫度下分子速率都相同。從這個假設出發他推導出氣體壓力和密度成正比，也就相當於在理論上證明了波義耳定律。而荷蘭-瑞士物理學家丹尼爾·白努利在1738年出版的《水力學》一書中，認為氣體中存在大量沿不同方向運動的分子，這些分子對容器表面的衝擊效應構成了宏觀上的氣體壓力，他同樣從分子運動得到了更具普遍意義的壓力公式。然而這些觀點在當時並未被接受，原因之一是在當時能量的轉化與守恆定律還沒有廣為人知。這種情況一直持續到1856年，德國化學家奧古斯特·克羅尼格創建了一個簡單的氣體分子平動模型，由此可以導出理想氣體狀態方程式。1857年，克勞秀士在獨立於克里尼希理論的情況下，用自己的語言建立了一個相似但更為複雜的分子運動理論，這裡不但考慮了氣體分子的平動，同時還考慮了轉動和振動。在這一理論中克勞秀士引入了研究分子運動論的統計思想，建立了氣體分子的平均自由徑這一概念。不過，克勞秀士的理論只是使用了分子的平均速率，沒有考慮到實際氣體分子的速率實則呈現出一個分布函數。1859年，英國物理學家詹姆斯·馬克士威在閱讀了克勞秀士的論文後，在論文《氣體動力理論的說明》一文中建立了氣體分子速率的馬克士威分布，這一分布函數描述了在特定速率範圍內分子數量所占比例。這一定律是物理學中第一個基於統計規律的物理定律。
麥克斯·施蒂納在他所著的《自我及所有》一書中，主張一般社會所公認的制度—包括國家的概念、「財產是一種權利」的概念、自然權利的概念、和一般對社會的概念—都只是幽靈在腦海裡作祟的幻象，主張「個人便是社會的本質」。他主張利己主義和一種形式的非道德主義，個人只有在切及他們自身利益的情況下才會聯合起來成為「利己主義者們的組織」。對他而言，財產只是由能力決定的：「知道如何去擁有它們、保護它們，那便是他的財產」並且「在我能力所及之內的，便是我的東西。只要我能顯示出自己佔有者的身分，那我便是這個東西的所有人。」施蒂納從沒有自稱他自己為無政府主義者—他只接受「利己主義者」這個稱號。不過他仍被許多人視為是無政府主義者，因為他反對國家、法律、和政府，同時他的理念也影響了許多無政府主義者，雖然對他的理念的解讀有著許多分歧。許多無政府主義者如班傑明·塔克都宣稱受了施蒂納的影響，埃瑪·戈爾德曼也在演講中宣揚他的理念。
在馬克士威發表分子速率分布理論之後，奧地利物理學家路德維希·波茲曼受其啟發開始了對分子運動論的研究。他指出分子運動理論必須依靠統計手段來建立，並通過修訂馬克士威分布於1871年得到了氣體分子在勢場中的速率分布函數，這被稱作波茲曼分布或馬克士威-波茲曼分布，是古典統計力學中最基本的分布函數。1872年，波茲曼在論文《氣體分子熱平衡的進一步研究》中證明，非馬克士威分布的氣體分子隨著時間的推移必將趨向馬克士威分布，這也就是所謂H定理，是熵增原理在非平衡態下的推廣。H定理指出了過程的方向性，從而引出了所謂「可逆性悖論」的爭議：微觀上分子的碰撞是可逆的，為何宏觀上的整體效果卻是不可逆的？波茲曼針對這個問題研究了熱力學第二定律的統計詮釋：他指出如果能把所有分子的微觀運動同時反向，則確實可以回到初始狀態；然而在實際中這種可能性幾乎為零，絕大多數狀態都是平衡態，因此在宏觀統計規律上表現為熵總是增加的。也就是說，熱力學第二定律是一條機率的定律，它的結論不能由一條動力學方程式來檢驗。波茲曼證明了熵和系統的熱力學機率的自然對數成正比，這成為了波茲曼熵的定義。熱力學第二定律在統計詮釋下可表述為：「孤立系統的熵對應著系統分子的熱力學機率，並總是趨向最大值。」