编者按

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦最近提出的气体动力学理论为研究气体的宏观性质奠定了理论基础。在这篇文章中麦克斯韦坚持自己的理论，反驳了最近对其理论提出的批评。麦克斯韦的理论认为一个垂直气体柱在各个高度的温度应该保持一致。然而重力作用会使沿某一路径向下运动的分子获得能量，使向上运动的粒子失去能量。所以似乎应该出现一个向下的净能流。麦克斯韦说，上述论点假设向上运动的粒子和向下运动的粒子平均能量相同。但这是不可能的：在准静态，向下运动的粒子更多，这样和观测结果就不会矛盾了。 英文

贵刊的通讯员格思里先生指出了我的垂直气体柱理论中一个初看上去非常明显而又严重的缺陷。根据那个理论，重力场中的一个垂直气体柱，如果各处温度相同，或者说如果处于不同高度的气体分子的平均动能相同，那么它将处于热平衡状态。但是如果事实确实如此，则自由运动的分子在向下运动的过程中动能将增加，向上运动的时候动能将减少。格思里先生论证说，如此一来，在气体柱的任何一个水平截面上，由于向上和向下运动的分子数目相同，向下运动的分子带走的动能将超过向上运动的分子带来的动能，所以整体上就会出现一个动能的转移，也就是热量的下移过程。要避免格思里所说的这个矛盾，只能假定动能沿高度的分布能够保证一个分子不管运动到哪里都与周边分子的动能相同。我在1866年也遇到了同样的问题，当时几乎动摇了我对计算结果的信心。一段时间之后我才发现这个观点中站不住脚的地方。 英文

上述观点假定：对于任一个给定水平层上发生碰撞的分子，向上运动的分子和向下运动的分子平均动能相同。这一点并不符合实际情况。由于水平层下的分子密度大于水平层以上的，所以水平层下与水平层中分子发生碰撞的分子 数目 要大于水平层上与水平层中分子发生碰撞的分子数目，相应地，在水平层中发生碰撞而向下运动的分子数目也要大于发生碰撞而向上运动的分子数目。因此，既然该时刻水平层中的分子总动量保持为零（因为，从总体上来看水平层是静止的），那么相对于数目较大的向下运动的分子，数目较少的向上运动的分子就必须拥有更大的初始速度。从普通的推理中我们只能了解到这么多。不经过计算，想要说明从同一个水平层中向上和向下运动的分子在数目和速度上的差别正好能够抵消格思里先生指出的那个向下的动能转移趋势，是非常困难的。主要困难在于需要找到一个确切的表达式，将某一时刻各水平层中刚发生碰撞而运动到某一特定水平层上所有分子的状态描述出来。在我在1867年的《自然科学会报》上发表的一篇题为《论气体动力学》的文章中，我把一切都用穿过一个单元边界的通量和单元内部本来就存在或者生成的量来表达，这样就回避了上面提到的种种麻烦。不久前我曾仔细检验并大大地简化了这个方法，利用这个方法，格思里先生提出的问题被绕过去了，没有表现出来。但是，现在他将其提出来引起大家的注意是很有益处的，因为这对分子动力论的支持者是一个挑战，促使他们整理自己关于一个特定水平层上分子碰撞结果的构想。 英文

（何钧　翻译；鲍重光　审稿） yt0Tn2Kr9FzJlp+X6mWgHrlrWShdiiCqALrAcAZ6fIOhoHsZnmjPoIjtp8Z27ImQ