科学蒙难集 1106-第13节
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在到巴黎 在他父亲遗留下来的私寓里长期定居下来。卡诺性格孤僻而清高，他一生只有可数 的几位好友。在学派林立的巴黎学界，卡诺的厌世情绪越来越严重。
他父亲的革命思想对他的影响至深，以致使他不满时局而与时代格格不入，这 就更加恶化了他与社会的关系。七月革命爆发了，他一度表现积极，但很快又失望 了。由于他父亲的名气，七月革命党人提名他为巴黎内阁成员。他厌恶这种官衔世 袭的作法，而毅然拒绝了。最后他仍回到自己的书桌前从事科学研究。1831年，卡 诺开始研究气体和蒸汽的物理性质。4832年6月，他患了猩红热，不久后转为脑炎， 他的身体受了致命的打击。后来他又染上了流行性霍乱，竟于同年8月24日被夺去了 生命。
卡诺去世时年仅36岁，按照当明的防疫条例，霍乱病者的遗物应一律付之一炬。 卡诺生前所写的大量手稿被烧毁，幸得他的弟弟将他的小部分手稿保留了下来。这 部分手稿中有一篇是仅有21页纸的论文——《关于适合于表示水蒸汽的动力的公式 的研究》；其余内容是卡诺在1824－1826年间写下的23篇论文，它们的论题主要集 中在这样三个方面：（1）关于绝热过程的研究；（2）关于用磨擦产生热源；（3） 关于抛弃“热质”学说。卡诺这些遗作直到1878年才由他的弟弟整理发表出来。
卡诺抛弃“热质”学说的原因，首先是受菲涅耳（A。J。Fresnel，1788－ 1827）的影响。菲涅耳认为光和热是一组相似的现象，既然光是物质粒子振动的 结果，那么热也应当是物质粒子振动的结果，是物质的一种运动形式，而不是什么 虚无缥缈没有质量的东西。卡诺接受了菲涅耳的设想，他一方面运用热的动力学 新概念重新审度他在1824年提出的热机理论，发现只要用“热量”一词代替“热质” ，他的理论仍然成立。另一方面，他又深入研究伦福德伯爵（C。Rrmford）和戴维 （H。Davy）的磨擦生热的实验，并计划用实验来揭示在液体或气体中的磨擦热效 应的定量关系，他计算出热功当量为3。7焦耳／卡，比焦耳（JPJoule）的工作超 前将近20年。
在卡诺去世两年后，《关于火的动力》才获得了第一个认真的读者——克拉派 隆（Emile Claperon）。他是巴黎理工学院的毕业生，只比卡诺低几个年级。1834 年，他在学院出版的杂志上发表了题为《论热的动力》的论文，用P－V曲线翻译了 卡诺循环，但未引起学术界的注意。10年后，英国青年物理学家开耳芬在法国学习 时，偶尔读到克拉派隆的文章，才知道有卡诺的热机理论。然而，他找遍了各图书 馆和书店，都无法找到卡诺的1824年论著。实际上，他在1848年发表的《建立在卡 诺热动力理论基础上的绝对温标》一文，主要根据克拉派隆介绍的卡诺理论来写的。 1849年，开耳芬终于弄到一本他盼望已久的卡诺著作。十余年后，德国物理学家克 劳修斯（R。Clausius）也遇到了同样的困难，他一直没弄到卡诺原著，只是通过 克拉派隆和开耳芬的论文熟悉了卡诺理论。
这些事实表明，在1824年至1878年间，卡诺的热机理论一直没有得到广泛传播。 卡诺生前的好友罗贝林（Robelin）在法国《百科评论》杂志上曾经这样写道：卡 诺孤独地生活、凄凉地死去，他的著作无人阅读，无人承认。
现在很难说清学术界是什么时候开始公认卡诺热机理论的，因为在他去世后， 没有任何学术团体或学校授予卡诺任何称号。可以这样说，卡诺的学术地位是随着 热功当量的发现，热力学第一定律、能量守恒与转化定律及热力学第二定律相继被 揭示出来的过程慢慢地形成的；卡诺的理论除了对克拉派隆、开耳芬和克劳修斯等 少数几位物理学家产生过影响外，它在整个物理学界未曾引起过反响。直到1878年 他的《关于火的动力》第二版和他生前遗稿发表后，物理学界才普遍知道了卡诺和 他的理论。不过，那时热力学已经有了迅速发展，他的著作就成了历史遗物，除少 数科学史家和教科书编纂者偶尔翻翻外，没有更多人去认真读它。
卡诺的理论不仅是热机的理论，它还涉及到热量和功的转化问题，因此也就涉 及到热功当量、热力学第一定律及能量守恒与转化的问题。可以设想，如果卡诺的 理论在1824年就开始得到公认或推广的话，这些定律的发现可能会提前许多年。这 种估计不算过分，根据前面的分析，卡诺至迟在1824－1826年间就计算过热功当量， 这比焦耳的工作要早17～19年。虽然他的计算不够精确，但他的理论见解是正确的。 我们有理由相信，在他那些被烧毁的手稿中可能还有关于热功当量的更精确的计算。
深刻的启示
英国著名物理学家麦克斯韦（J。C。Maxwell，1831－1879），对卡诺理论作 过高度评价。他说：卡诺的理论是“一门具有可靠的基础、清楚的概念和明确的边 界的科学”。可是，这个理论的创立者不论在法国学术界还是在法国社会里都未曾 获得多数人的支持。通过对卡诺的历史分析，我们让为卡诺理论的蒙难有如下几个 原因：（1）社会的政治压抑；（2）卡诺的早逝；（3）卡诺生前未能进入某一学 派。
拉扎尔。卡诺是法国18世纪著名科学家，不论在科学家传记上还是在各种大百 科全书中，现在都有关于他的生平和贡献的记载。按理说，这对于萨迪。卡诺跻身 于法国学术界是一个极为有利的条件。但是，正如前面所说，拉扎尔晚年的不幸以 致客死异乡，在政治上给卡诺以巨大的压抑，加上社会对卡诺的歧视，迫使卡诺加 避社会而远离了他应当加入的社会或科学团体，使他变成一位不归附任何名门的游 离份子。孤独地生活、勤奋地工作又摧毁了他的身心。致使他过早去世。去世后， 也没有一位法国学术权威对他的工作作过任何评价，而克拉派隆在当时只不过是一 个“无名小卒”，他对卡诺理论的翻译和解释在法国没有产生反响。19世纪初，法 国物理学界中颇具影响的人物一般集中在巴黎理工学院和法兰西学院，他们之中威 望最高的要数拉普拉斯（P。S。Laplace，1749－1827）；以拉普拉斯为首的物理 学派左右了法国物理学的方向，凡是比较成功的理论几乎都经过拉普拉斯的评阅和 推荐。最明显的例子是毕奥（J。B。Biot）萨伐尔（FSavart）定律，这个定 律是在拉普拉斯指导下，由他的学生毕奥和萨伐尔通过几个实验发现的，一经公布 就得到推广，很快就在教科学里出现了。另一个例子是菲涅耳的光波动理论。虽然 菲涅耳也死得过早，但他在生前已与法国物理学界取得联系，得到像阿喇戈这样一 些权威人士的赞助，因此菲涅耳理论能够产生及时的影响。
卡诺理论的蒙难历史告诉我们，为了科学技术的迅速发展，我们不仅要加倍注 意人才的开发，而且要给与那些还没有确定社会地位的已经开发现来的人才以热情 的支持和鼓励。社会还要切实注意中、青年科学家的身体状况。各学术团体、各位 有声望的科学家，要克服门户之见，推荐和提拔卓有贡献的青年科学家，对他们的 成果作出及时的鉴定、宣传和推广，以促进科学事业的不断繁荣。
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第十章 “乌云和尘埃后面的真理之光”
——被推迟承认的欧姆定律
科学发展史告诉我们，许多最基本的定律，虽然形式较为简单，但发现它们所 付出的劳动，往往很大。欧姆定律就是典型一例。现在凡是学过算术并有一定电工 基础的人，都能将它运用于电路计算。从这方面说，我们不能不感谢姆（G。S。 Ohm，1789－1854）在一个半世纪以前所做的工作。然而，在欧姆宣布他的发现后， 他却遭到某些黑格尔唯心论者的非难和攻击。经过十几年后，他这一伟大发现才开 始得到公认。
欧姆定律的发现
1789年3月16日，欧姆出生于南德意志巴伐利亚的爱尔朗根（Erlangen）。 1805年5月，欧姆考入爱尔朗根大学，但只读了三个学期就被父亲送到了瑞士农村。 他父亲认为农村的清新空气和纯朴的社会关系，将会更有利于欧姆潜心学习。在这 以后6年中，欧姆一边自学，一边担任中学教师和家庭教师，取得了父亲预期的效 果。1811年，欧姆再度进入爱尔朗根大学，并于同年10月获得博士学位。毕业后， 他在母校担任了一年半的无薪助教，这是他直到1849年以前在大学的唯一的一次任 教。欧姆考虑到，在德国等级森严的师资队伍中，无薪助教处于最低层，想要登上 这个金字塔的顶端是可望而不及的事。于是，他决定暂时离开大学，以便能够较自 由地从事科学研究。1813－1817年间，他在巴姆堡一所中学任教。1819年，他又转 到科隆一所经过改革的耶稣学校当教师。那里教育风气之浓，在当时的德国是屈指 可数的。他在那里系统地学习和研究了著名科学家拉普拉斯、泊松、傅立叶和菲涅 耳的经典著作，从而为自己今后从事科学研究打下了坚实的理论基础。
现在一般人倾向认为，德国的科学领先于法国，但在历史上不都是这种情况。 从18世纪末到19世纪初，法国的科学不仅远远超过德国，而且跃居世界之冠。德国 在当时还比较落后，这种形势在物理学方面尤为明显。把持当时德国物理学界的是 一批老年持重的物理学家，片面强调定性的实验，忽视理论概括的作用，他们对于 法国人的数学物理方法甚为不满。孟克（G。W。Muncke，1772－1847）曾经这样说 过：“自从牛顿和笛卡儿时代以来，数学的价值已越来越高。我们不能不看到这种 价值已充斥了法国的广大领域，而且正在向德国袭来。……如果我们诚心诚意地为 着促进科学的发展，并且正确而又全面地考虑目前物理学状态的话，那么我们一时 也不能不想到我们更需要的是观察和实验，而不是计算和几何公式”。
当然，德国也在发生变化＊1806年拿破仑在耶拿战争中挫败了普俄联军，给了德 国以巨大的打击。代表新兴资产阶级利益的改革者在奋起改造社会的同时，提出要 以法国科学为榜样，彻底改造德国的科学体制。德国的教育有了罗快的发展，大学 引进法国科学经典著作为教本，开办讨论班和研究生班，以培养具有特殊技能的人 才。
另外，法国人的武力击碎了德国的世袭贵族特权，以至1807年10月9日发布的 普鲁士皇家敕令不得不扩大公民的权利。在这种情况下，不同背景的青年学生和科 学家得以在泛德情感的纽带中团结起来，冲破少数人的专擅和束缚。进入以往不能 进入的禁区。欧姆正是在这种环境中开始了电路的实验和理论研究，发现了欧姆定 律。
1826年，欧姆获准半年假期，到柏林研究电路去了。
欧姆根据库仑（C。A。de Coulomb，1736－1806）在1784年发明的扭力秤，设 计出一种丝悬磁针电流计，这种仪器不需要被测量的电流通过仪器本身，只需将磁 针置于电流的附近，就能根据磁针偏转角确定电流强度。由于磁针偏转角与电流强 度的线性关系，使他能正确地将电流强度作为一个电路参量抽象出来。另外，他又 根据塞贝克（T。J。Seebeck，1770－1831）在1822年发现的温差电效应，设计出 一台温差电池。温差电池的优点在于，它的电动势与温差电偶两端的温度的差成正 比，而且它不会产生伏打电池所固有的电极极化的现象，这就使他能够将电动势抽 象出来，作为电路的另一个重要参量。欧姆就是这样在1826年通过实验总结出了欧 姆定律：I=E/（R＋r）
其中，I表示电流强度，E表示电动势，R为电路电阻，r为电池电阻。
1827年，欧姆从热和电的相似性出发。进行类比，运用傅立叶热分析理论，从 理论上推导出欧姆定律，并引入了欧姆定律的微分形式，从而肯定了他在一年前的 实验结果。他将这项成果总结在《数学推导的伽伐尼电路》（以下简称《电路》） 一书中。欧姆的这部著作，是19世纪德国的第一部数学物理论著。从德国当量物理 学状况来看，我们把它当作德国物理学的转折点，不是没有道理的。
承认欧姆定律的艰难过程
定律的发现是困难的，定律被承认则往往更困难。欧姆定律就是这样。
当《电路》发表后，欧姆给普鲁士教育部长苏尔兹赠送了一本，并附上一封信 ，请求苏尔兹把他�
