發(fā)現(xiàn)的代價(jià)

宇　煥

能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，是19世紀(jì)經(jīng)典科學(xué)全面發(fā)展時(shí)期的杰作。它深刻地顯示了物質(zhì)世界普遍聯(lián)系這一真理。然而，為了發(fā)現(xiàn)這一原理，許多科學(xué)家都付出了巨大的代價(jià)。

瘋癲

最早提出能量守恒與轉(zhuǎn)化原理的是德國(guó)醫(yī)生邁爾。

1840年，他作為隨船醫(yī)生前往爪哇。途中，他為生病的船員進(jìn)行放血治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)病人的靜脈血比他預(yù)計(jì)的要紅很多。他詢問當(dāng)?shù)蒯t(yī)生，得知這種現(xiàn)象在熱帶地區(qū)非常普遍。同時(shí)他聽海員說，暴風(fēng)雨時(shí)海水比較熱。這些現(xiàn)象使邁爾十分好奇，因此他開始思考動(dòng)物熱問題。他認(rèn)為食物中含有化學(xué)能，它像機(jī)械能一樣可以轉(zhuǎn)化為熱；在熱帶高溫的情況下，機(jī)體只需要吸收食物中較少的能量，因而機(jī)體中食物的燃燒過程減弱了，這樣靜脈血中就留下了較多的氧，使血液看上去顯得新鮮。而海水變熱的原因，是狂風(fēng)暴雨吹打海水產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。

1842年，邁爾寫了《關(guān)于無機(jī)界力(能量)的說明》一文，從“原因等于結(jié)果”等哲學(xué)觀念出發(fā)，推導(dǎo)出能量守恒與轉(zhuǎn)化原理，認(rèn)為“力(能量)是不可毀的，可變換的、不可稱量的存在物”。在文中，邁爾還粗略地求出了熱功相互轉(zhuǎn)換的當(dāng)量關(guān)系。

1845年，邁爾出版了他的《與有機(jī)運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的新陳代謝》，進(jìn)一步發(fā)展了其力的轉(zhuǎn)化與守恒是宇宙的普遍規(guī)律的思想，并更具體地考察了運(yùn)動(dòng)的力、下落力、熱力、電力和化學(xué)力等5種不同形式的力。同時(shí)，邁爾還討論了地球上力的基本來源問題，指出太陽(yáng)就是力的來源等。

然而，邁爾的思想并沒有得到當(dāng)時(shí)科學(xué)界的承認(rèn)。他的第一篇論文因?yàn)椤八急鎯?nèi)容過多，缺乏精確的實(shí)驗(yàn)根據(jù)”被科學(xué)雜志退回。整個(gè)權(quán)威界無視邁爾的努力，粗暴地攻擊和否定其理論和為人。1849年5月28日，深受打擊的邁爾跳樓自殺未遂，雙腿致殘。1851年他又被送進(jìn)瘋?cè)嗽?，與世隔絕，以至李比希在 1858年的一次演講中宣稱邁爾因病去世了。

不過，幸運(yùn)的是，邁爾在有生之年還是得到了補(bǔ)償。1858年，恢復(fù)健康的邁爾被瑞士授予榮譽(yù)院士稱號(hào)。之后，各種榮譽(yù)接踵而來。

扭曲

焦耳幾乎和邁爾同時(shí)開始了獨(dú)立的研究。

焦耳的職業(yè)是啤酒廠的老板，他是利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。與邁爾依靠觀察和思辨不同，焦耳屬于純粹的實(shí)驗(yàn)派。

1840年，焦耳通過測(cè)量電流通過電阻線所放出的熱量，得出了焦耳定律：導(dǎo)體單位時(shí)間內(nèi)放出的熱量與電路的電阻成正比。1850年前后，他又借助著名的攪拌實(shí)驗(yàn)，精確地測(cè)定了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱的當(dāng)量為1卡＝4.157焦耳，很接近于4.1868的真實(shí)值。

面對(duì)新學(xué)說的出現(xiàn)，英國(guó)科學(xué)界依舊保守、固執(zhí)，皇家學(xué)會(huì)拒絕發(fā)表他的論文，焦耳僅僅在1847年的英國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)年會(huì)上，爭(zhēng)取到了—次口頭描述自己發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。

隨著研究的深入，包括德國(guó)物理學(xué)家霍爾姆赫茲的系統(tǒng)闡述，能量守恒與轉(zhuǎn)化理論逐漸得到了學(xué)術(shù)界的承認(rèn)。1870年，焦耳獲得英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的科普利獎(jiǎng)?wù)?。第二年，邁爾也被授予同樣的獎(jiǎng)勵(lì)。

不知道是因?yàn)樯倘藸?zhēng)名好勝的心理作怪，還是因?yàn)榈脕淼氖⒆u(yù)太過辛苦，焦耳對(duì)原理發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)十分在意，甚至不惜攻擊別人。他發(fā)表文章批評(píng)邁爾廠認(rèn)為邁爾沒有完成熱功當(dāng)量的計(jì)算，僅僅是預(yù)見到了熱與功之間存在著一定的數(shù)值比例關(guān)系，缺乏實(shí)際的證明，并由此指出自己才是真正的發(fā)現(xiàn)者。他的攻擊給邁爾以沉重打擊，以致于邁爾沒有勇氣繼續(xù)承受重壓而走上絕路。

事實(shí)上，從論文發(fā)表的時(shí)間看，邁爾占先，從實(shí)證依據(jù)考慮，焦耳占優(yōu)，而從全面而精確地闡發(fā)的角度看，優(yōu)先權(quán)屬于霍爾姆赫茲。不過，熱力學(xué)奠基者卡諾、英國(guó)的格羅夫、丹麥的柯爾丁等對(duì)此都有功勞。

科學(xué)的進(jìn)步就是這樣，它總是充滿了挑戰(zhàn)和各種阻力，交織著失敗的痛苦與成功的喜悅。面對(duì)這些困難與榮辱，每個(gè)大所體現(xiàn)出的也正是他完整的人格。邁爾敏銳勇敢，但也有脆弱的一刻，焦耳堅(jiān)韌勤奮，卻也會(huì)急功近利，斤斤計(jì)較。幸好，今天，我們?cè)偬崞鹚麄兊臅r(shí)候，感受更多的是他們歷經(jīng)磨難后取得的偉大貢獻(xiàn)，享受到的是他們艱苦努力后贈(zèng)予我們的科學(xué)成果。