能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律

在非洲東部，當(dāng)?shù)赝寥擞幸环N巧妙的捕獵方法：他們?cè)谝豢脴?shù)上放一箱蜂蜜，在樹(shù)的中央用繩索吊一大截木頭，在樹(shù)下的地上埋一些削尖的木橛。蜂蜜的香味會(huì)招來(lái)貪吃的黑熊，但當(dāng)熊爬到樹(shù)中間時(shí)被木頭擋仆人路。熊用爪于將木樁推開(kāi)，木樁落下時(shí)打在熊的頭上。熊又用更大的力將木樁推開(kāi)，木樁也更重地打在熊的頭上。這時(shí)熊被激怒了。它奮力將木樁打開(kāi)，木樁又會(huì)重重地打在熊的頭上，就這樣熊與木樁展開(kāi)一場(chǎng)激烈的搏斗。最后，熊終于筋疲力盡而從樹(shù)上掉下來(lái)，落在木橛上被人們捕獲。這個(gè)裝置可以連續(xù)使用，且效果頗佳。

那么，到底是誰(shuí)將熊從樹(shù)上打下來(lái)的呢?原來(lái)正是熊自　己。當(dāng)熊將木樁以一定的速度推開(kāi)時(shí)，木樁在擺動(dòng)過(guò)程中位置升高，重力勢(shì)能增加，速度減小，這時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化成木樁的勢(shì)能;當(dāng)?shù)阶罡唿c(diǎn)時(shí)，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成勢(shì)能，接著木樁擺回，這時(shí)勢(shì)能又轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，使木樁速度越來(lái)越快，擺到最低點(diǎn)時(shí)，勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。熊正好是在最低點(diǎn)，所以木樁將以熊推開(kāi)它的速度的大小打在熊的身上。

在這個(gè)捕獸裝置中，實(shí)際上，是利用了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。這個(gè)定律在物理學(xué)中是極其重要的，被人們稱(chēng)為是貫穿物理學(xué)的一條“紅線”，恩格斯稱(chēng)它為“偉大的運(yùn)動(dòng)定律”。然而你可能不相信，這個(gè)偉大的運(yùn)動(dòng)定律卻不是由物理學(xué)家首先提出的，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)它的是一位醫(yī)生，名叫邁爾。

邁爾是一位德國(guó)的醫(yī)生，但他對(duì)生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)都非常感興趣。并且一邊行醫(yī)，一邊從事研究。1840年，邁爾作為一名隨船醫(yī)生從蘇臘巴亞到爪哇。在爪哇，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)厝说撵o脈血不像其他高度地區(qū)的人那樣是暗紅色，而是和動(dòng)脈血一樣呈鮮紅色。這一發(fā)現(xiàn)使他十分驚訝和好奇。并引起了他長(zhǎng)時(shí)間的思考，終于在1841年航行結(jié)束時(shí)，得出了比較成熟的看法。他用燃燒理論解釋以上現(xiàn)象，認(rèn)為由于當(dāng)?shù)貧夂蜓谉�，人們不需要從食物中攝取過(guò)多的熱量，所以肌體中食物的燃燒過(guò)程減弱了，靜脈血中留下了較多的氧，因此呈鮮紅色。他又進(jìn)而想到化學(xué)家一般認(rèn)為的物質(zhì)不滅，也可以應(yīng)用到“力”(當(dāng)時(shí)人們將能量也叫力)上。認(rèn)為力(即能量)同物質(zhì)一樣也是不可破滅的，它們加入不同的組合，在舊的形式中消滅了，又形成新的形式。

1842年，邁爾將載有他上述觀點(diǎn)的文章《關(guān)于機(jī)械力的評(píng)論》發(fā)表在德國(guó)生物、化學(xué)家李比希主編的《化學(xué)和藥學(xué)》雜志上，從而成為提出能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的第一人。

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