能量守恒的发现

能量守恒的发现能量守恒的发现能量守恒和能量转化定律与细胞学说，进化论合称 19 世纪自然科学的三大发现而其中能量守恒和转化定律的发现，却是和一个“疯子”医生联系起来的迈尔的研究 这个被称为“疯子”的医生名叫迈尔（1814~1878） ，德国汉堡人，1840 年开始在汉堡独立行医他对 迈尔万事总要问个为什么，而且必亲自观察，研究，实验1840 年 2 月 22 日，他作为一名随船医生跟着一支船队来到印度一日，船队在加尔各达登陆，船员因水土不服都生起病来，于是迈尔依老办法给船员们放血治疗在德国，医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针，就会放出一股黑红的血来，可是在这里，从静脉里流出的仍然是鲜红的血于是，迈尔开始思考：人的血液所以是红的是因为里面含有氧，氧在人体内燃烧产生热量，维持人的体温这里天气炎热，人要维持体温不需要燃烧那么多氧了，所以静脉里的血仍然是鲜红的那么，人身上的热量到底是从哪来的？顶多 500 克的心脏，它的运动根本无法产生如此多的热，无法光靠它维持人的体温那体温是靠全身血肉维持的了，而这又靠人吃的食物而来，不论吃肉吃菜，都一定是由植物而来，植物是靠太阳的光热而生长的太阳的光热呢？太阳如果是一块煤，那么它能烧 4600年，这当然不可能，那一定是别的原因了，是我们未知的能量了。

他大胆地推出，太阳中心约 2750 万度（现在我们知道是 1500 万度） 迈尔越想越多，最后归结到一点：能量如何转化（转移）？ 他一回到汉堡就写了一篇《论无机界的力》 ，并用自己的方法测得热功当量为 365 千克米/千卡他将论 迈尔文投到《物理年鉴》 ，却得不到发表，只好发表在一本名不见经传的医学杂志上他到处演说：“你们看，太阳挥洒着光与热，地球上的植物吸收了它们，并生出化学物质……”可是即使物理学家们也无法相信他的话，很不尊敬地称他为“疯子” ，而迈尔的家人也怀疑他疯了，竟要请医生来医治他他不仅在学术上不被人理解，而且又先后经历了生活上的打击，幼子逝世，弟弟也因革命活动受到牵连，在一连串的打击迈尔于1849 年从三层楼上跳下自杀，但是未遂，却造成双腿伤残，从而成了跛子随后他被送到哥根廷精神病院，遭受了八年的非人折磨1858 年，世界又重新发现了迈尔，他从精神病院出来以后，被瑞士巴塞尔自然科学院授为荣誉博士晚年的迈尔也可以说是苦尽甘来，在晚年他先后获得了英国皇家学会的科普利奖章，还获得了蒂宾根大学的荣誉哲学博士、巴伐利亚和意大利都令科学院院士的称号1878 年 3 月 20 日迈尔在海尔布逝世。

焦耳的坚持不懈 和迈尔同时期研究能量守恒的还有一个英国人——焦耳（1818~1889） ，他自幼在道尔顿门下学习化学、数学、物理，他一边经营父亲留下的啤酒厂，一边搞科学研究1840 年，他发现将通电的金属丝放入水中，水会发热，通过精密的测试，他发现：通电导体所产生的热量与电流强度的平方，导体的电阻和通电时间成正比这就是焦耳定律1841 年 10 月，他的论文在《哲学杂志》上刊出随后，他又发现无论化学能，电能所产生的热都相当于一定功，即 460 千克米/千卡1845 年，他带上自己的实验仪器及报告，参加在剑桥举行的学术会议他当场做完实验，并宣布：自然界的力（能）是不能毁灭的，哪里消耗了机械力（能） ，总得到相当的热可台下那些赫赫有名的大科学家对这种新理论都摇头，连法拉第也说：“这不太可能吧 ”更有一个叫威廉·汤姆孙（1824~1907）的数学教授，他 8岁随父亲去大学听课，10 岁正式考入该大学，乃是一位奇才，而今天听到一个啤酒匠在这里乱嚷一些奇怪的理论，就非常不礼貌地当场退出会场 焦耳不把人们的不理解放在心上，他回家继续做着实验，这样一直做了 40 年，他把热功当量精确到了 焦耳 423.9千克米/千卡。

1847 年，他带着自己新设计的实验又来到英国科学协会的会议现场在他极力恳求下，会议主席才给他很少的时间让他只做实验，不做报告焦耳一边当众演示他的新实验，一边解释：“你们看，机械能是可以定量地转化为热的，反之一千卡的热也可以转化为 423.9 千克米的功……”突然，台下有人大叫道：“胡说，热是一种物质，是热素，他与功毫无关系”这人正是汤姆孙焦耳冷静地回答到：“热不能做功，那蒸汽机的活塞为什么会动？能量要是不守恒，永动机为什么总也造不成？”焦耳平淡的几句话顿时使全场鸦雀无声台下的教授们不由得认真思考起来，有的对焦耳的仪器左看右看，有的就开始争论起来 汤姆孙碰了钉子后，也开始思考，他自己开始做试验，找资料，没想到竟发现了迈尔几年前发表的那篇文章，其思想与焦耳的完全一致！他带上自己的试验成果和迈尔的论文去找焦耳，他抱定负荆请罪的决心，要请焦耳共同探讨这个发现 在啤酒厂里汤姆孙见到了焦耳，看着焦耳的试验室里各种自制的仪器，他深深为焦耳的坚韧不拔而感动汤姆孙拿出迈尔的论文，说道：“焦耳先生，看来您是对的，我今天是专程来认错的您看，我是看了这篇论文后，才感到您是对的 ”焦耳看到论文，脸上顿时喜色全失：“汤姆孙教授，可惜您再也不能和他讨论问题了。

这样一个天才因为不被人理解，已经跳楼自杀了，虽然没摔死，但已经神经错乱了 ” 汤姆孙低下头，半天无语一会儿，他抬起头，说道：“真的对不起，我这才知道我的罪过过去，我们这些人给了您多大的压力呀请您原谅，一个科学家在新观点面前有时也会表现得很无知的 ”一切都变得光明了，两人并肩而坐，开始研究起实验来 1853 年，两人终于共同完成能量守恒和转化定律的精确表述。