小医生和啤酒匠的大贡献

能量守恒和转化定律的发现是和一个小医生联系起来的。这个医生叫迈尔（图1-2），德国汉堡人，1840年在汉堡独立行医。他对万事总要问个为什么，而且必亲自观察、研究、实验。

1840年1月至1841年1月，迈尔作为船医远航到东印度，发现在热带地区海员的静脉血液比在欧洲时要更红一些。根据拉瓦锡的燃烧理论，迈尔认为，在热带，人的机体只需要吸收较少的热，从而机体中食物氧化过程减弱，静脉血液中留下了较多的氧，因此颜色较红。他由此得出：人体是一个热机关，体力和体热都来源于食物中所含的化学能，热的一部分变为体温，其他部分转化为筋肉的机械功能。也就是说化学能可以转化为热能。另外，他又听海员们说，暴风雨来临时，海水温度会升高，这使他想到是狂风吹打海水的机械能转化成了热能。后来他还计算了一卡的热量等于365克？米，即3.58焦耳（现在精确有数值是4.184焦耳）。1842年，他的论文《论无机界的力》终于在德国著名化学家李比希主编的《化学和药杂志》上发表，成为第一个发表能量守恒和转化定律的人。但是迈尔的发现没有引起人们的重视，并且遭到一些权威的嘲讽和反对。

（图1-2）迈尔

如果说迈尔主要是从理论思辨的方法得到了能量守恒的定理，那么英国的一个啤酒匠焦耳则是应用科学实验来确立能量守恒和转化定律的。焦耳自幼在道尔顿门下学习化学、数学、物理，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。随后，他又发现化学能、电能所产生的热都相当于一定的功。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。他当场演示实验并宣布，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。”

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4年。1851年，曾经反对过焦耳的英国科学家汤姆孙也接受了焦耳的学说，并且对能量守恒定律做了比较科学的论述。1853年，焦耳和汤姆孙两人终于共同完成能量守恒和转化定律的精确表述。

能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。

科学小链接

迈尔的打击

《论无机界的力》发表后，迈尔招来了学术上的第二次打击，权威们都攻击和嘲笑他的荒唐，一致反对他的观点。这使他精神上受到很大的刺激，加上他的两个孩子在1846年和1848年相继夭亡。这一系列的打击使他在1850年5月的一个夜晚跳楼自杀，幸未致死，但患了精神错乱症，长期在格平根的精神病院中疗养，与世隔绝。