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第19章 第一定律是怎样发展与完善的?

经迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人的工作,能量守恒与转化定律已基本上形成了,但当时对能量守恒与转化定律用的还是“力的守恒定律”这一不确切的名称。1853年,W.汤姆逊给能量下了一个较确切的定义。1860年他用能量守恒定律代替力的守恒定律。1873年恩格斯强调能量守恒定律应从质和量两个方面去理解,从而给予了这一定律以全面科学的解释和肯定。

在亥姆霍兹以后,麦克斯韦根据法拉第的电磁场的观念,把电磁场的能量定位在空间体积之中。1884年玻印亭发展了一个适用于变化场的能流理论。

坦的能量质量定律进一步把能量与质量相联系,相对论把能量与动量组合成为四维空间中的一个矢量。普朗克的量子论和爱因斯坦的光量子理论揭示了能量变化的不连续性,揭示了光与辐射的频率与能量的关系。能量守恒与转化定律以及它的数学表述,作为自然科学的基石,随着自然科学的发展,不断地受到考验、丰富与发展。

今天的教科书上一般把能量守恒与转化定律表述为:物体的任何一种运动形式(如机械热、电磁、化学等)在一定条件下都能以间接或直接的形式转化成另一种运动形式,在转化过程中,作为物质运动度量的能量恒保持不变。

能量守恒与转化定律同细胞学说、进化论一起被恩格斯称为19世纪自然科学的三大发现,它直接证明了物质运动的永恒性,为马克思主义哲学提供了重要的自然科学基础。

从能量守恒与转化定律的建立的历史,给了我们许多启发,同时也可看出这一定律发现的几个特点。其一是经历的时间漫长,从实践经验的积累到理论概括、数学表述的完成有几十万年的历史;其二是涉及的学科广泛,包括了力学、热学、电磁学、光学、化学、生物学、生理学等各个自然科学学科;其三是参加研究的科学家人数众多,直接或间接对这一定律的发现做出杰出贡献的就有几十位之多;其四是不同的科学家最后得出这一定律的时间几乎相同,大体都在19世纪40年代前后。这些特点说明能量守恒与转化定律的发现具有历史的必然性。这个定律的发现对后来的科学发展起到了巨大的指导作用,目前能量守恒与转化定律已成为自然界少数几个最基本、最重要的自然规律之一。

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