發現的代價

宇　煥

能量守恒與轉化定律，是19世紀經典科學全面發展時期的杰作。它深刻地顯示了物質世界普遍聯系這一真理。然而，為了發現這一原理，許多科學家都付出了巨大的代價。

瘋癲

最早提出能量守恒與轉化原理的是德國醫生邁爾。

1840年，他作為隨船醫生前往爪哇。途中，他為生病的船員進行放血治療，結果發現病人的靜脈血比他預計的要紅很多。他詢問當地醫生，得知這種現象在熱帶地區非常普遍。同時他聽海員說，暴風雨時海水比較熱。這些現象使邁爾十分好奇，因此他開始思考動物熱問題。他認為食物中含有化學能，它像機械能一樣可以轉化為熱；在熱帶高溫的情況下，機體只需要吸收食物中較少的能量，因而機體中食物的燃燒過程減弱了，這樣靜脈血中就留下了較多的氧，使血液看上去顯得新鮮。而海水變熱的原因，是狂風暴雨吹打海水產生的機械能轉化為熱能。

1842年，邁爾寫了《關于無機界力(能量)的說明》一文，從“原因等于結果”等哲學觀念出發，推導出能量守恒與轉化原理，認為“力(能量)是不可毀的，可變換的、不可稱量的存在物”。在文中，邁爾還粗略地求出了熱功相互轉換的當量關系。

1845年，邁爾出版了他的《與有機運動相聯系的新陳代謝》，進一步發展了其力的轉化與守恒是宇宙的普遍規律的思想，并更具體地考察了運動的力、下落力、熱力、電力和化學力等5種不同形式的力。同時，邁爾還討論了地球上力的基本來源問題，指出太陽就是力的來源等。

然而，邁爾的思想并沒有得到當時科學界的承認。他的第一篇論文因為“思辨內容過多，缺乏精確的實驗根據”被科學雜志退回。整個權威界無視邁爾的努力，粗暴地攻擊和否定其理論和為人。1849年5月28日，深受打擊的邁爾跳樓自殺未遂，雙腿致殘。1851年他又被送進瘋人院，與世隔絕，以至李比希在 1858年的一次演講中宣稱邁爾因病去世了。

不過，幸運的是，邁爾在有生之年還是得到了補償。1858年，恢復健康的邁爾被瑞士授予榮譽院士稱號。之后，各種榮譽接踵而來。

扭曲

焦耳幾乎和邁爾同時開始了獨立的研究。

焦耳的職業是啤酒廠的老板，他是利用業余時間進行實驗的。與邁爾依靠觀察和思辨不同，焦耳屬于純粹的實驗派。

1840年，焦耳通過測量電流通過電阻線所放出的熱量，得出了焦耳定律：導體單位時間內放出的熱量與電路的電阻成正比。1850年前后，他又借助著名的攪拌實驗，精確地測定了機械能轉化為熱的當量為1卡＝4.157焦耳，很接近于4.1868的真實值。

面對新學說的出現，英國科學界依舊保守、固執，皇家學會拒絕發表他的論文，焦耳僅僅在1847年的英國科學促進會年會上，爭取到了—次口頭描述自己發現的機會。

隨著研究的深入，包括德國物理學家霍爾姆赫茲的系統闡述，能量守恒與轉化理論逐漸得到了學術界的承認。1870年，焦耳獲得英國皇家學會的科普利獎章。第二年，邁爾也被授予同樣的獎勵。

不知道是因為商人爭名好勝的心理作怪，還是因為得來的盛譽太過辛苦，焦耳對原理發現的優先權十分在意，甚至不惜攻擊別人。他發表文章批評邁爾廠認為邁爾沒有完成熱功當量的計算，僅僅是預見到了熱與功之間存在著一定的數值比例關系，缺乏實際的證明，并由此指出自己才是真正的發現者。他的攻擊給邁爾以沉重打擊，以致于邁爾沒有勇氣繼續承受重壓而走上絕路。

事實上，從論文發表的時間看，邁爾占先，從實證依據考慮，焦耳占優，而從全面而精確地闡發的角度看，優先權屬于霍爾姆赫茲。不過，熱力學奠基者卡諾、英國的格羅夫、丹麥的柯爾丁等對此都有功勞。

科學的進步就是這樣，它總是充滿了挑戰和各種阻力，交織著失敗的痛苦與成功的喜悅。面對這些困難與榮辱，每個大所體現出的也正是他完整的人格。邁爾敏銳勇敢，但也有脆弱的一刻，焦耳堅韌勤奮，卻也會急功近利，斤斤計較。幸好，今天，我們再提起他們的時候，感受更多的是他們歷經磨難后取得的偉大貢獻，享受到的是他們艱苦努力后贈予我們的科學成果。