能量的本质

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能量被理解为物体做功的能力，是对物质运动的量度，这是近代科学史上经过深入讨论之后形成的共识。形成这样的认识，是近代科学后期的一项重要成就。经典科学对物质运动的本质和规律认识上的一个重要飞跃，是 19 世纪能量守恒和转换定律的发现，这一发现不仅有重大的科学技术意义，而且有重要的哲学和社会意义。
自近代力学奠基时起，科学家通过观察实验和推理认识到物体或物体系统运动过程中，动量和冲量在作用前后是守恒的。牛顿认为，当两个做直线运动的物体速度不同时，就会发生碰撞，在碰撞前后总的动量保持不变。
和牛顿同一时代的笛卡儿也从哲学上提出了运动不灭的命题,他提出宇宙永远保持着同量的运动。但18 世纪的科学家还误认为力是运动的源泉，因而，运动不灭原理又常常被表述为“力的不灭”。
近代热力学兴起后，研究热与功的相互转化，使自然科学对运动守恒与转化的认识深入了一步。18 世纪末，科学家研究了机械功转化为热的现象，猜想热是物质微粒的运动。19世纪初，卡诺分析蒸汽机和其他热机做功的原因，认为热动力和水力势能的做功能力是相似的。
1837 年，德国化学家莫尔提出一种机械论的能量本质观点，认为各种不同形式的能都是机械的表现。他认为力在适当的条件下可以表现为运动，如凝聚、电、光、热和磁，热不是什么特殊的物质，而是物体中最小微粒的振动。1842 年，德国医生迈尔认为，机械功和热是等价的。他根据气体膨胀做功所需的热量，大致计算了机械能和热之间的当量关系。迈尔对热能的本质做出了正确的认识，他明确提出:“运动在许多情况下只不过产生热效应，因而热的来源只不过是由于运动。”
同一时期，化学家赫尔姆霍兹也提出，活的机体只能从饮食中获取热能，永动机是不可能的。热和其各种类型的能，本身也可以看做机械运动的表现形式，17~18 世纪力学中总结出的机械能守恒定律，可以推广成宇宙总能量守恒的原理。可见，18 世纪3040 年代，科学家已经从观察分析中得出能量的本质是物质运动的观虽然还没有完全摆脱机械观的影响，但已经抓住了问题的根本。