梁衡 2881 字 2個月前

第四十五回 小醫生叩響物理大門 啤酒匠發現科學新理

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去世,精神上更受打擊。他走到街上,人家議論著:“這就是那個瘋醫生,連自己的孩子也治不好。”漸漸地,他的診所也無人光顧了。他也一天天形容枯槁,脾氣狂躁。

1850年的一天晚上,他拖著疲憊的身子走回家來。剛邁上樓梯就聽到家裡有人說話,是妻子的聲音:“先生,請您拿個主意,他大概是該去住一段醫院了。”他推門進去,見本地一位精神病院的名醫師正坐在沙發裡。原來家裡人也把他當精神病人了。他大怒,將桌子一把掀翻,喊道:“你們全都瘋了,你們不要我這個瘋子,我就離開這個全是瘋人的世界!”

說罷,他推門出去,從陽台上一頭栽下樓去。家裡人半天才反應過來,看著黑糊糊的樓下,一時又哭又喊亂成一團。到底邁爾性命如何,我們暫且按下不提。

再說和邁爾同時期研究能量守恆的,還有一個英國人叫焦耳(1818~1889年)。他從小身體瘦弱,不能到學校上學,隻能在家裡自學。後來又投到道爾頓門下學化學、物理、數學。焦耳的父親是一位啤酒商,他為兒子留下了一個啤酒廠,焦耳便一邊經營啤酒廠一邊研究科學。長期的釀酒實踐,使他懂得準確測量的重要。自從他聽說法拉第發現電磁感應後,又迷戀於電的研究。真是條條大道通羅馬,就如邁爾從靜脈血液的顏色想到能量轉化一樣,焦耳從導線通電後可以發熱,想到了電能和熱能的轉換。1840年他才22歲,便發現將通電金屬絲放在水裡,水會因此而發熱。通過多次精細的測試他得出這樣一條定律:通電導體所產生的熱量跟電流強度的平方、導體的電阻和通電時間成正比。這就是有名的“焦耳定律”。當時焦耳就將自己的結論寫成論文,送給英國皇家學會。但是這個釀酒匠的文章,被拖到第二年10月才在《哲學雜誌》上登出。

這焦耳的性格畢竟與邁爾不同。他謙和大度又極有韌性,無論社會上承認不承認,重視不重視,他總是埋頭苦幹下去,打破砂鍋問到底,一定要弄個水落石出。1843年,他測了水電解時產生的熱,測了運動線圈中感應電流產生的熱,計算出無論化學能、電能等何種能所產生的熱都相當於一定的功,即460千克米/千卡。1845年的一天,他帶上自己最新測得的數據和實驗儀器,參加在劍橋舉行的學術會議。他當場做完實驗,堅定地宣布:“自然界的力(能)是不能毀滅的,哪裡消耗了機械力(能),總能得到相當的熱。”

台下坐著的都是一些赫赫有名的大科學家,他們對這種聞所未聞的理論一個個直搖頭,連法拉第也轉過身來對身邊的人說:“這怕不可能吧。”更有一人當時十分惱火。此人叫威廉·湯姆孫(1824~1907年),後來的英國皇家學會會長,這年才2l歲,但已是一個遠近聞名的才子。他父親是格拉斯大學的數學教授,他8歲就隨父親聽大學數學,10歲就正式考入該大學,後又到劍橋學習,這年剛畢業就獲得了數學學士和史密斯獎章,自認為學富五車,才高八鬥,那些數理化的規律早就爛熟於心。今天聽了焦耳的這段奇論,他轉身問道:“這台上站著的是哪個大學的教授?”別人告訴他是曼徹斯特啤酒廠的廠主。他鼻子一哼道:“原來是個釀酒匠啊,也配來這裡說話?”說完起身退出會場。

台下的議論,湯姆孫的舉動,焦耳自然也都聽到耳中看在眼裡。但他都不放在心上。回到家裡繼續一邊釀酒,一邊搞業餘研究。他不僅用水來測機械能轉化成的熱,還換了水銀、鯨魚油、空氣,又用鐵片摩擦生熱,後來又把熱功當量精確到423.9千克米/千卡。這樣鍥而不捨的實驗竟連續做了近四十年,達400多次,其毅力著實驚人。1847年,焦耳終於設計成一種後來在科學史上很著名的實驗,就是一個密封水桶裡裝上槳,槳上有軸,軸與兩邊的重物相連。這樣重物下降便帶動槳的轉動,使桶內的水摩擦生熱而通過下降的高度來求熱功當量。這年英國科學協會又在牛津召開會議,焦耳又興沖沖地帶上自己的實驗裝置前來赴會。會議主席一見他來便皺起眉頭說:“焦耳先生,你的那些東西據我所知現在還沒有一票支持,是否最好不要再浪費時間了。”

“我匆匆趕來正是為了取得支持,我相信經過現場表演,這些聰明的教授會看出其中的道理,會支持我的。”

“那好,實在是時間有限,請隻介紹實驗,就不必做報告了。”

“可以。”

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