化学趣史 - 科学网—博客

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物质不灭定律的发现,是科学史上的一件大事。然而,物质不灭定律只
是说明了在燃烧过程中物质不灭,至于在燃烧过程中发出的光和热,这些能
量从哪儿来的,又跑到哪儿去了,它并没有回答。
也就是说,在这里涉及燃烧过程中的另一个重要问题——能量是不是守
恒?
这事儿得从意大利物理学家西蒙·斯台文在 1586 年出版的一本力学专著
说起。在这本著作里,斯台文用铁的事实,批驳了著名古希腊科学家亚里士
多德的错误观点。
亚里士多德认为,如果两个物体从高处落下来,重的物体先着地,轻的
物体后落地。千百年来,谁也没有怀疑过亚里士多德的话,以为是理所当然
的。
然而,会计员出身的斯台文在他的著作中,却详细记述了他的实验:
“反对亚里士多德的实验是这样的:让我们拿两只铅球,其中一只比另
一只重 10 倍,把它们从 30 英尺的高度同时丢下来,落在一块木板或者是什
么可以发生清晰响声的东西上面,那么,我们会看出轻铅球并不需要比重铅
球 10 倍的时间,而是同时落到木板上,因此它们发出的声音听上去就像是一
个声音一样。”[50]
斯台文以不可辩驳的实验,证明了大名鼎鼎的亚里士多德错了!在科学
上,所尊重的只是实践,而不尊崇任何偶像!
不久,著名的意大利物理学家伽利略继续钻研这一个问题,又进一步发
现:落下来的物体的速度,是随着时间而均匀地增加的。如果把一个从 10
米高处落下的物体抛回 10 米的高度,那么,抛出的速度正好等于物体从 10
米高处快落到地面时的速度。伽利略把物体的质量与速度的乘积(即 mv)称
为“动量”。他认为物体的动量是守恒的。
伽利略只是作了初步的探索。
到了 1824 年,法国的一位 20 多岁的青年工程师萨迪·卡诺(1796—
1832),十分起劲地研究着蒸汽机。卡诺虔诚地信仰热素学说,以为物体之
所以热,是因为含有“热素”的缘故。卡诺从对蒸汽机的研究中,认为在蒸
汽机工作时,热素的量——热量并没有减少,总热量是不变有,只不过从高
温的地方“流”到了低温的地方,仿佛水从高处流到低处,推动了水轮机工
作,而水的总量并没有减少。正因为这样,恩格斯认为,“萨迪·卡诺是第
一个认真研究这个问题(即能量守恒问题——编著者注)的人”[51],然而,
“阻碍他完全解决这个问题的,并不是事实材料的不足,而只是一个先入为
主的错误理论”[52]。
到了 1830 年,卡诺在实践中发现热素理论错了,在他的笔记中曾这样写
道:
“热不是别的东西,……它是一种运动。”
“动力(能量)是自然界的一个不变量,准确地说,它既不能产生,也
不能消灭。”
可惜的是,过了两年——卡诺还只 36 岁,竟不幸死去。他的这些笔记,
直到他死后 40 多年,才被人们所发现!
也就在这时候,一位德国的青年医生罗伯特·迈尔(1814—1878)开始
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