尤利烏斯·馮·邁爾
生平
1840年,邁爾作為隨船醫(yī)生航行至印度尼西亞。在赤道附近,他注意到海員靜脈的血液要比在歐洲時更加鮮紅。當(dāng)時歐洲的醫(yī)學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識到血液顏色鮮紅,往往表明血中含氧量較高。邁爾因此想到一定是在熱帶肌體消耗的熱量要較少,所以食物燃燒過程減弱,耗氧量少,靜脈血中留下的氧增多,所以顏色才更鮮紅。正是這個例子,啟發(fā)了邁爾對食物所含能量(力)可以轉(zhuǎn)化為熱的“新”想法。后來,邁爾又從海浪沖擊使水溫升高的現(xiàn)象中認(rèn)識到了機(jī)械運(yùn)動和熱之間的關(guān)系。
在1841年,邁爾在一封信中寫道:“化學(xué)家們認(rèn)為的基本規(guī)律是物質(zhì)是不可的,我們應(yīng)該把完全同樣的規(guī)律用在力(能量)上。力(能量)同物質(zhì)一樣,也是不可的,它們加入不同的組合,當(dāng)某種舊的形式消失了,偶會形成新的形式?!比允窃谶@一年,邁爾完成了他的第一篇論文《論力的量和質(zhì)的定義》,然而并沒有被人接受。
1842年,他的另一篇論文《論無機(jī)界的力》發(fā)表在了李比希主編的《化學(xué)與藥學(xué)年鑒》上,當(dāng)大哲學(xué)家弗里德里希.恩格斯回顧這段歷史時,因此認(rèn)為這一年是物理學(xué)史(或自然科學(xué)史)上劃時代的一年,這一年邁爾28歲。他在這篇論文中這樣寫道:“力是不滅的、能轉(zhuǎn)化的、無重量的客體?!蓖苟?843年的《論磁電的熱效應(yīng)和熱的機(jī)械值》與亥姆霍茲1847年的《論力的守恒》相比,僅從時間上講,邁爾在這篇論文中第一次地以科學(xué)家的視角提出了力(能量)守恒的觀點,這是很值得肯定的。
1845年,邁爾自費出版《論有機(jī)運(yùn)動和新陳代謝》一書。他指出:“力(能量)的轉(zhuǎn)化與守恒是支配宇宙的普遍規(guī)律。”他把力(能量)分為五種:運(yùn)動的力(相當(dāng)于動能),在彈性碰撞上表現(xiàn)為活力守恒;下落的力(相當(dāng)于勢能),它和運(yùn)動的力相互轉(zhuǎn)化,這種“機(jī)械效應(yīng)將保持為一個恒量”(即機(jī)械能守恒);熱(相當(dāng)于內(nèi)能),“熱力是指轉(zhuǎn)化為運(yùn)動的力”;電力(電能)和化學(xué)力(化學(xué)能)。他還曾把這五種力(能量)畫在一張表上,說明各種力(能量)相互轉(zhuǎn)化的共25種情況,得出了否定熱質(zhì)和其它無質(zhì)量流質(zhì)假說的結(jié)論。他還從幾個實例出發(fā)計算過熱功當(dāng)量,得到的計算值是3.48焦耳每卡,與焦耳的數(shù)據(jù)4.184焦耳每卡存在一定差距。(熱量以卡為單位時與功的單位之間的數(shù)量關(guān)系,相當(dāng)于單位熱量的功的數(shù)量,叫做熱功當(dāng)量。)
從整體上看,邁爾算是德國19世紀(jì)一位哲學(xué)氣質(zhì)很濃的自然科學(xué)家,他的很多實踐工作更接近于亞里士多德、培根等人的觀察、歸納的方法,而非達(dá)芬奇、伽利略以來的傳統(tǒng)實驗方法。從這個角度看,邁爾的工作并不能夠被很好地看成是19世紀(jì)“能量守恒定律”偉大發(fā)現(xiàn)過程里的最好代表,但他無疑為后來人實現(xiàn)真正對能量(力)乃至質(zhì)能的整體認(rèn)知打下了很好的基礎(chǔ),這一點上,他是個先行者。 和那個年代很多的先行者一樣,邁爾的個人遭遇同伽羅瓦、康托爾一樣不幸,曾多次受到嘲諷和打擊。
1849年,邁爾35歲,他因跳樓自殺時受傷,不久就被強(qiáng)制送進(jìn)瘋?cè)嗽骸V钡?862年才又重新恢復(fù)科學(xué)活動。
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