最早发表能量守恒定律的人

世界上最早提出并公开发表能量守恒定律的人，是德国青年医生迈尔（1814—1878年）（见图6－3）。

26岁那一年，在一次驶往印度尼西亚的航行中，迈尔作为随船医生，他在船上治病的过程中，发现病人静脉血液比在欧洲看到的颜色红一些。他从当地医生那里得知，这种现象在热带地区到处可见。这到底是什么原因呢？

图6－3　迈尔

那时，法国科学家普里斯特利已经发现了氧，拉瓦锡的燃烧理论也得到了普遍的承认。燃烧不是燃素的流动，而是氧化的过程。而且已经证明，呼吸和燃烧的性质相同，只有缓慢和急速的区别。由此迈尔想到，呼吸就是氧化，给人体提供热量。由于热带高温地区，在通常情况下，人体消耗的热量要比欧洲地区少些，机体内食物的氧化过程也就弱些，可是进入人体中的氧却一般多，因此，有较多的剩余的氧遗留在静脉的血液中，使静脉中的血变得红了。

从这里迈尔得到启示，不仅机械能可以转化为热，而且食物中的化学能，同样可以转化为热。而且他还想到，人体像一部机械，肌肉收缩可以产生机械能，这些机械能从哪里来的呢？除了来自食物的化学能之外，没有别的来源。由此可见，机械能、热能、化学能，都是可以互相转化的。

长期以来，人们虽然已经进入了探索热和机械功的关系，但是由于缺乏能量转化的观念，不能揭示它们内在联系的本质。而一旦有了能量转化的观念，突破也就随之而来。迈尔在1842年发表了题为《热的力学的几点说明》一文，在这篇文章中，迈尔宣布了热和机械能的相当性和可转换性。

1845年，迈尔发表了第二篇文章《有机运动及其与新陈代谢的联系》，该文更系统地阐述了能量守恒与转化的思想。他明确指出：“在死的和活的自然界中，这个力（即能量）永远处于循环转化的过程之中，任何地方，没有一个过程不是力的形式变化”。文中列举了25种能量转化的方式，迈尔指出：太阳能是地球上取之不尽的能量来源，植物吸收太阳能，把它转化为化学能。动物摄取植物，通过氧化，把化学能转化为热和机械能。肌肉是转化能量的工具，它本身在运动中没有消耗。因此，迈尔也是第一个把能量转化概念用于生物学现象的人，他是生物物理学的先驱。

1848年迈尔发表了《天体力学》一书，书中解释了陨石的发光是由于在大气中损失了动能，他还用能量守恒原理解释了潮汐的涨落。

迈尔虽然第一个提出了能量守恒与转化定律，但是在他的著作发表的几年里，他的工作不仅没有得到人们的重视，反而受到一些著名物理学家的反对。由于他的思想不符合当时的流行观念，还受到人们的诽谤和讥笑，使他在精神上受到很大的刺激，曾一度进入精神病院，倍受折磨。

迈尔对能量守恒定律的发现，做出了不朽的贡献，他的遭遇将永远博得人们的同情，他的经验和教训也引起了后人的深思。

迈尔是一位善于思辨的科学家，他在看到热带地区海员的静脉血较红，就针对这一现象提出一种解释，即一种假说。爱因斯坦对此是这样评述的：“不到一百年以前，迈尔猜测了一个新的线索，这个线索引出了把热看作是能的一种形式的概念。”

英国科学家梅森（Mason S F）说：“从他的论文看来，迈尔有点像个自然哲学家，他的那些臆想取得了肯定的成就。”

由此可见，迈尔不是通过归纳方法得出能量守恒定律的，而是通过猜测、臆想和假说达到的，即通过大胆的思辨、大胆的想象和大胆的创造，迈尔发现了能量守恒定律。

然而遗憾的是迈尔的工作没有被当时的人们所接受，迈尔的正确理论不能引起人们的重视，除了社会的原因之外，还有一个原因就是迈尔的工作缺乏实验证据。英国业余物理学家焦耳的工作正好弥补了这一缺陷。