能量守恒的发现

在那么一个特定时期,各科学领域围绕同一个问题,相继拼上自己的那一块拼图,构成一幅恢弘图景。

读到了一个相当精彩的科学史故事。能量守恒我们都知道,能量在各种形式之间来回转换,不会消失。但是这个规律的发现过程,其实非常振奋人心。

最先被发现的是机械能的守恒。比如荡秋千,势能变动能,动能变势能。通过实验观测和计算,科学家发现,在这个过程中能量保持恒定。

随后登场的是热能。当时人们已经知道质量守恒,却不知道热到底为何物。有种理论认为热也是一种物质。它不占空间,能在不同的物体间流动。用这个理论可以解释一些常见现象,比如冷热水混合。热水里的热质流了一些到冷水里,变成了一杯温水。

但如果是摩擦生热,只要不断摩擦,就会越来越热。如此看来,热质好像又是凭空出现的。这才让人注意到做机械功和热量的关系。经过了精确的实验和计算,衡量能量转换时的效率。科学界最终认定,机械能和热能的转换过程中,能量也是恒定不变的。

又在差不多的时期,生物学家提出,动物的体温和运动的能量来自食物中的化学能。化学家也来助攻,证明了化学变化的过程中能量是守恒的。

还有就是电磁学。楞次在研究通电导线变热的现象时,发现导线的热量取决于电流的平方、电阻和通电时长。这就是焦耳楞次定律。计算发现,在这个变化中,电能到热能的转换也是守恒的。

这些几乎都是前后脚发生的事情。各个领域完成了自己的拼图,凑在一块才让世人茅塞顿开,原来能量是这么一回事。就像是许多魔法师合力催动法阵,开启了一扇通往新世界的传送门。门对面流光溢彩,令人叹为观止。