科学蒙难集 1106-第14节

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　　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　，请求苏尔兹把他安排在大学工作。苏尔兹是黑格尔唯心论哲学的信徒，他对欧姆　的工作毫不经意，结果把欧姆安排在柏林一所军校还当作最大的恩典。欧姆希望到　一所实验条件较好的大学，以便进一步研究电路，柏林军校自然不是他所向往的地　方，不过为了生计，只好惟命是从了。
　　一个不搞科学研究的人不重视欧姆的发现是不足为奇的。奇怪的是，圣欧姆的　责难，首先来自德国物理学界一些有影响的人物。德国物理学家鲍尔（G。F。Pohl　，1788－1849）首先发难。他撰文攻击《电路》，他蛊感人地说：“以虔诚眼光看　待世界的人不要去读这本书，因为它纯是不可置信的欺骗，它的唯一目的是要亵渎　自然的尊严”。鲍尔这种做法违反了科学家的常理，对欧姆定律采取绝对否定的态　度，不但欧姆本人不能接受，就连其他一些物理学家，如埃尔曼（P。Ermann，176　4－1851）、斯威格（J。S。C。Schwergger，1779－1857）、普法夫（H。Pfaff，　1773－1853）和费希内尔（G。T。Fechner，1801－1887）等人，也觉得言之过分。　但由于鲍尔在当时的德国物理学界占有一隅之地，因此他对欧姆的攻击引起了一定　的后果。欧姆面对鲍尔的无理抨击怒不可遏地要进行还击，《文学杂志》的主编布　朗德先生劝他暂时忍气吞声，他告诉欧姆，鲍尔是黑格尔主义者，有很强的势力。　这样才避免了一场风波。
　　1829年3月20日，欧姆给路德维希一世写信以求公断，信中写道：“……我的　科学著作是具有广泛影响的，它已经受到公众的注意。我遗憾地说，现在我只遇到　唯一的反对者——鲍尔，他的观点是建立在黑格尔原理的基础上的”。
　　可以看出，欧姆已经感受到来自黑格尔哲学的压力。从历史上看，一位科学家　受到某一哲学体系的压抑并不多见，而欧姆所感受到的压力，也并非指来自黑格尔　的整个思想体系，而是指这个体系中的唯心论的成分所造成的一些不良影响。国王　把欧姆的信交给了巴伐利亚科学院，责令组成一个专门学术委员会来讨论欧姆的著　作，辨其真伪，作出估价，判断它在未来科学中的地位。然而，委员会成员的意见　不一，他们大多数人缺乏对电学发展的历史分析，自然难以作出裁决。最后，只好　征求哲学家谢林的意见。谢林是德国自然哲学的创始人，与国王保持着通信关系，　在科学界颇有影响。但谢林拒绝作出评价，这件事后来竟不了了之。欧姆在给斯威　格的一封信上说：“《伽伐尼电路》的诞生已给我带来巨大的痛苦，我真抱怨它生　不逢时，因为深居朝廷的人，学识浅薄，他们不能理解它的母亲的真实感情”。
　　欧姆的电路理论诞生于德国理论物理学产生的前夕。如前所说，德国在19世纪　初对法国数学物理方法采取排斥的态度，在老年的实验物理学家中间这种风气是盛　行的。尽管欧姆定律是建立在实验和理论的基础上的，但由于欧姆使用温差电池和　丝悬磁针扭力秤做实验，这还是最新颖的实验方法，这就引起其他物理实验家们的　怀疑；更何况欧姆定律的理论部分模仿了法国数学物理学家傅立叶的热分析方法，　欧姆同样要求电传导时导线与周围是完全绝缘的。这种将复杂情况进行理想化以抽　象出现的本质的做法是物理学理论研究的一种基本方法，而德国一些实验物理学家　们则认为这在实际中是不可能的。与此相反，德国年青一代物理学家较能接受欧姆　的思想。如费希内尔在30岁时发表的《伽伐尼电学和电化学教科书》第三卷上最先　引用了欧姆定律，然而这并未引起德国物理学界的注意。费希内尔在他的教本的序　言中写道：“……我已经模仿了欧姆的理论，并用我的实验进一步证明了它，因此，　这个理论的最基本的结论已被事实所肯定。我迫切要推广这个理论，使它与更多的　现象结合。我敢说，唯有这个理论才是第一次给伽伐尼电路的结构输入了真实的意　义”。
　　在中年物理学家中，斯威格给与欧姆的支持最大。他自始至终给欧姆发表文章　提供方便，欧姆的大部分论文发表在他主编的《化学和物理学杂志》（Schweigger‘　s　Journal　fur　Chemie　and　Phy…sik）上。1830年4月21日，斯威格写信鼓励欧姆　说：“你对《年鉴》的贡献是最成功的，我希望你继续经常地把这样重要的论文发　表出来”：“请相信，在乌云和尘埃后面的真理之光最终会透射出来，并含笑驱散　它们”。
　　欧姆定律在很晚的时候才传过英吉利海峡，至少在1831年还没有任何英国人知　道这个定律。法拉第（M。Faraday，1791－1867）当时正在研究电磁感应现象。他　发现：在相同的感应条件下，导线愈长，感生电流愈小。虽然他已走到欧姆定律的　边沿，却不知欧姆定律早已发现。可以设想，如果欧姆定律在这以前已经传进英国　的话，必定会大大加速电磁学研究的发展。
　　最早得知欧姆定律的美国人是富兰克林的孙子巴赫博士（A。D。Bache）。18　36－1838年间巴赫在英国学习时，从英国科学家那里了解到欧姆定律；回国后他　又传授给亨利（J。C。Henry，1797－1878）。在这以前，亨利已经发现了自感现　象，但他却不知道什么是电流强度，什么是电压。他曾把并联的电池组称为“量　电池”，把串联的电池组称为“强度电池”。按照他的意思，“量电池”可以提供　更多电量，“强度电池”可以提供更大的电力。如果他知道了欧姆定律，他就会发　现所谓“量电池”与单个电池没有根本区别，它们的电动势都是一样的，只不过前　者的内阻更小而已；同样，“强度电池”与单个电池的区别不在于它们的供电能力　的强弱，而在于它们的电动势不同。
　　黑格尔在1831年去世后，他的唯心主义思想对科学的束缚开始松弛了，欧姆本　人也觉得在精神上得到了解放。与此同果，高斯（K。F。Gauss，1777－1855）和　韦伯（W。Weber，1804－1891）在哥延根大学树立的科学风气，逐步向德国各地传　播开来，这就为接受欧姆定律创造了有利条件。截至1940年，已有不少实验家证明　了欧姆定律，并把它运用到自己的研究工作中去。不过，欧姆的声誉首先还是在英　国树起的。1841年，伦敦皇家学会（RSL）授与欧姆最高科学奖——科普勒奖章　（Copley　Medal）；1843年惠斯通（C。Wheatstone）在贝克利亚讲演中详细阐　述了欧姆定律，给与欧姆极高的评价。这样就引起了德国政府和科学界对欧姆的关　注。埃尔曼和多佛（H。W。Dove，1803－1879）等人竭尽全力地要把欧姆推荐到　德国物理学界的最高位置。1845年2月9日，海尔曼（Hermann）写信给巴伐利亚　科学院数理学部秘书长，建议选举欧姆为正式院士。经过这些热心的科学家的反复　努力，欧姆终于当选为巴伐利亚科学院院士；1849年11月23日，他被调到慕尼黑　主持科学院物理学术委员会的工作。并担任慕尼黑大学物理学教授，他的最高愿望　总算实现了。1852年10月1日，他又开始担任慕尼黑大学物理学讲座。两年后，他　在慕尼黑去世，终年65岁。
　　为了纪念欧姆在电学上的贡献，1881年在巴黎召开的第一届国际电气工程师会　议上，决定以“欧姆”命名电阻的实用单位。从此，欧姆成了举世公认的科学家。
　　从欧姆的遭遇所想到的
　　欧姆定律被推迟承认，除上述社会和思想方面的原因外，还有学术权威和传统　观念等方面的问题。一个人的成败，一个正确理论能否及时得到承认，在一定的时　候，取决于一些学术权威的态度。这些人在科学界大都影响很大，若他们对一个新　理论或新发现不能作出准确和公正的评价，则将产生极大的妨碍。鲍尔对欧姆理论　的态度很能说明这个问题。尽管欧姆定律最终还是被公认了，但这种形势来得太迟。　以致当欧姆进入慕尼黑大学主持物理学讲座时，他已经60岁了。如果欧姆早十年进　入了向往的地方，也许他会做出更大的贡献。实际上，自从欧姆定律发现后，欧姆　因得不到理想的工作条件而未能做出新的成绩。这种损失不论对于个人还是对于人　类，都是无法估量的。
　　其次，一个新的理论或新发现能否得到及时承认，与它诞生于什么样的国度有　很大的关系。试设想，如果欧姆定律产生于英国或法国的话，情况可能会好一些。　它或许会促使法拉第更早地发现电磁感应定律，并使它变成数学的形式（法拉第电　磁感应定律直到1845年才由德国物理学家诺埃曼总结成数学公式）；或许会使法国　物理学家安培（A。M。Ampere，1775－1836）创立的电动力学更赋有色彩。然而，　它恰恰诞生于物理学十分落后的德国。当时德国人还热衷于伽伐尼电的性质这样一　个古老的问题。由于这个问题，又提出了电的同一性问题。欧姆是用温差电池做实　验的，欧姆定律是否适用于其他电（如摩擦电、化学电、电磁感应电等）的情况，　尚待证明。直到1833年法拉第实验证明了电的同一性后，局面才好转起来。即便如　此，新问题还不时出现。例如，后来有人认为欧姆定律不能适用于电解质电路。　1868年，德国物理学家柯尔劳施（F。W。G。Kohlrausch）用交流电的方法克服　了电解质溶液使电极极化的现象，证明欧姆定律同样能用于电解质电路，这时德国　物理学界才算心悦诚服地接受了欧姆定律。历史表明，一个新定律被公认往往需要　付出很大的代价，在科学较为落后的国家，情况就更不例外了。
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　　第十一章　　“绝对的自然规律”
　　——发现能量守恒和转化定律的艰难历程
　　恩格斯称为“伟大的运动基本规律”——能量守恒和转化定律，是19世纪自然　科学的一块重要理论基石。同任何一个伟大科学发现一样，能量守恒和转化定律也　有一个潜在的孕育阶段，也经历了一番曲折和斗争的过程，而后才为人们所普遍承　认和接受。不过，像能时守恒和转化定律孕育时间的长久，发现者们蒙受精神压力　的巨大，则是科学发展史上极为典型的蒙难个例之一。回顾能量守恒和转化定律发　现的艰难历程，总结其中的经验教训，是一件十分益的事情，对于发展科学事业无　疑会起到积极作用。
　　漫长的孕育过程
　　能量守恒和转化定律的成熟程度是与其酝酿的广度和深度直接相关联的。能量　守恒和转化定律思想的广阔而又艰苦卓绝的孕育史，是人类对自然界科学图景认识　史上的一个非常富有意义的个例。
　　火，至少在四五十万年前就已被我们的祖先利用了。从使用和“养活”天然火，　到学会人工磨擦取火，这是原始人技术发明的一件大事。磨擦取火，这是把机械运　动（动能）转化为热的过程。尽管原始人尚未认识到这一理论问题，但是他们的伟　大实践过程恰恰直接孕育着能量转化的思想。机械运动转化为热，这是自然过程的　一个方面；另一方面，热也转化为机械运动，这才是自然过程的辩证法。然而，历　史有它自己的步伐，不管其进程归根到底是多么辩证的，辩证法还是要等待历史很　久。
　　在磨擦取火之后的一段漫长的岁月里，人类学会了利用畜力、风力和水力来运　转机械，驱动车船，但是这些只不过是一个将机械能中的势能与动能相互转化的过　程而已，尚未冲现机械运动的认识界限。只是到了发明蒸汽机之后，才真正完成了　热与机械运动相互转化的辩证过程。正如恩格斯在19世纪70年代所指出的：“到目　前为止的全部历史，可以称为从实球发现机械运动转化为热到发现热转化为机械运　动这么一段时间的历史”。
　　在蒸汽机发明之前，尽管人类的认识还只停留在机械运动范围内，尚未接触到　机械运动以外的各种运动表式的研究，并不了解它们之间相互转化的问题，可是，　以机械运动为研究对象的力学，就已经有了能量守恒这一观念。
　　近代力学奠基人伽种略在进行落体运动的实验时，发现物体在下落过程中所达　到的速度能够使它跳回到原来的高度，但是不会更高。这就已经接近机械能过恒这　一观念。然而，当时并没有提出“能量”、“机械能”这类概念。伽利略却用“动　量”这