登陆注册
6736200000009

第9章 18世纪的物理科学(8)

此时,一位意想不到的新朋友加入了这一研究,这位新朋友就是为大学制作仪器的技师瓦特。瓦特设计了一种装置,用于演示布莱克在课堂上讨论的潜热概念并为之提供实验证据。一个意外的惊喜是,瓦特根据他从布莱克那里得到的理论启发,成功地为他正在修理的蒸汽机发明了一种新装置:分离凝聚器。结果这一发明成为提高蒸汽机效率,使之成为运输和工业获取足够经济的能源之关键。瓦特的蒸汽机以煤或焦炭为燃料,于是工厂可以在任何地方设立,可以远离河边,而靠水力开设的工厂必须就设在河边。蒸汽机不久就用于几乎所有的工业,从煤矿到冶炼厂,再到纺织厂,以及后来出现的火车和轮船。

特勒维斯克设计的高压煤车发动机,这种发动机也许类似于1801年他根据瓦特的蒸汽机建造的蒸汽马车。布莱克对此非常满意,他乐于给学生们讲述瓦特的成就。当瓦特在1769年申请到专利时,他获得了应有的回报。罗比孙写道:“布莱克博士从未这样高兴过,就像这些收益是给他自己的一样。……两个朋友都认为这一段成功的研究是他们一生中最愉快的事情。”

更早些时候,布莱克还证明过,不同物质的同样质量,需要不同的热量(比热)才能使它们升至同样的温度。或者,换一种说法,当两种重量相同、温度不同的不同物质放在一起时,其平衡温度并不是两个温度的中点。也就是说,同样的热量作用于两种不同的物质,产生的温度变化各不相同。布莱克信奉的是热的流体理论,因此当他得出不同物质具有不同的所谓“比热”时,他更加相信,培根的(以及后来伦福德重新制订的)热动说与比热的存在是矛盾的。遗憾的是,这一观点后来成为科学史的一个案例,说明正确的科学有时似乎也不支持一个有效的理论。

伦福德伯爵与热作为运动

伦福德伯爵原来的名字是汤普森(Benjamin Thompson,1753—1814),生于美国马萨诸塞州的沃本恩。他的生平有些离奇古怪,虽然不够高贵,但确实充满趣味。年轻时,为了庆祝废止印花税法案而制造烟火,他差点因此而丧命,那时他在塞伦一家零售店工作。康复后,他在波士顿另一间零售店又工作了一段时间。19岁时,汤普森与一个富有的寡妇结婚后就来到新罕布什尔州的伦福德(现在的康科德),在那里他的妻子继承了一处地产。但是,因为革命战争爆发,汤普森开始为英国人服务,暗中监视邻居,于是,局面变得复杂。也许呆在家乡不太愉快,他留下了妻儿,随英军撤离波士顿。

在英国,汤普森为英国殖民地秘书处工作(他对美国的了解使他很受欣赏),后来与皇家学会主席班克斯爵士(Sir Joseph Banks,1743—1820)相识,通过班克斯,他见到了当时著名的科学家。

在战争结束前,他以英军陆军中校的身份返回美国殖民地。然而不幸的是,英国输了。他被迫永久流放,只好重返英国。在英国,他的投机性格再次暴露,不但受贿,甚至还可能为法国人当过间谍,对付英国人。

1783年,他得到乔治三世的允许前往欧洲大陆,在那里他为巴伐利亚的选帝侯。西奥多(Karl Theodor,1724—1799)效力。汤普森对付各种行政工作绰绰有余,当过战争大臣和国会议员。他为无家可归者建立贫民习艺所,引进瓦特蒸汽机和马铃薯,还做了其他一些好事。选帝侯很满意,于是汤普森在1791年成为神圣罗马帝国的伯爵,取名为伦福德,也许是出于怀念留在新罕布什尔州的地产的缘故。

汤普森,后来被称为伦福德伯爵,过的是浪子生活,开始于美国,终结于英国和法国。他最出名的是对热的本质的探索。伦福德在巴伐利亚时,对科学极有兴趣,深深地关注热的本质问题。1798年,他在慕尼黑掌管大炮镗孔的工作,注意到当钻孔机钻孔时,金属会变得非常之热——热到必须用水冷却。对此,热质说的支持者会这样解释,在切削过程中,无重量的热质流体从金属中不断被释放。但是伦福德注意到,只要钻孔在继续,就会不停地释放热,并且如果测量在此过程中释放的热质数量,其总数足以熔化金属,假如(以某种方式)再把它灌回空弹壳的话。他还注意到,如果他用的钻孔机钝到无法切割金属,此时,金属反而会变得更热,至少不低于这一情况下所释放的热质——即如果正是切割过程引起热质释放的话。

于是伦福德提出了热动说,也就是说,钻孔机的机械运动转变成了热。因此他说,热就是运动的一种形式。在他之前,培根、波义耳和胡克都曾经暗示过这一思想。

伦福德的思想很快得到一些人的强烈支持,他们抛弃了热质说转而支持热动说。但是在18世纪末,热质说仍然受到大多数物理学家和化学家的青睐,他们无疑仍然受到拉瓦锡权威见解的影响并且相信数学对热质说的支持。直至焦耳(James Prescot Joule,1818—1889)提供了一种数学上的定量说明,即一定量的机械功会产生多少热,这才证明伦福德是正确的。

用电做实验既有娱乐性——没有危险才行——也可受到教益。在巴伐利亚,他那投机取巧的性格终究不再表现。伦福德于1798年回到英国,鉴于他的成就,他在英国被接纳进入皇家学会,同年创建了皇家研究所。托马斯·杨(Thomas Young,1773—1829)和戴维,两位正在崭露头角的年轻物理学家,成了这个研究所的演讲者,特别是戴维,他对伦福德的理论充满热情,发表了一个由他亲手做的支持该理论的实验结果。但是大多数物理学家仍然没有被说服,直到1871年麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831—1879)最终建立分子运动论,这已是70年以后的事了。

1804年,伦福德(他的第一位妻子已经去世)娶了拉瓦锡的遗孀玛丽-安妮,她很有钱,当然也很有名(在与伦福德结婚后。她仍然保留拉瓦锡的姓)。他50岁,她大约47岁。但是,他们的婚姻生活并不顺,一结婚就开始争吵,只在一起过了4年。伦福德私下认为,与自己相比拉瓦锡上了断头台还是幸运的。正如一位历史学家所说,伦福德算不上出类拔萃,但也做到仁至义尽了,至少在伦福德自己看来——他离开时只带走玛丽-安妮·拉瓦锡的一半财产。

伦福德与第一个妻子所生的美国女儿在1811年来到他身边,照顾他的晚年生活。虽然他性格粗野,常常肆无忌惮,但是除了对科学的贡献外,他还作出了许多实用性的发明,其中包括双层蒸锅、滴注咖啡壶以及炊事套具。他有意不申请专利,以便人们可以免费使用。1814年去世时,他把大部分遗产留给了美国,还给哈佛大学捐赠了一个应用科学的教授职位。

电学:大型室内游戏

很长时间来,人们对电知之甚少。古希腊人和古中国人都知道,一块琥珀,如果经过摩擦,可以吸引诸如羽毛或布片之类轻盈的东西。希腊人把这一化石树脂物称为elektron,这就是电(electricity)这个字的由来,但是对电却知之甚少。

1600年,吉尔伯特在他的《论磁》一本书里区分了磁和电,磁就是磁石吸铁的能力,电则是琥珀(和他发现的其他物质,如黑玉和硫黄)被摩擦后吸引物体的能力。他最早指出,这一特性并不是琥珀、黑玉和硫黄固有的,它是一种流体,经过摩擦产生或者转移。但是他对电没有作太多讨论,因为他认为这一现象不值一提。

很长时间以来电都被认为不值一提。17世纪爱尔兰科学家波义耳与当时任何人一样欣赏一项愉快的娱乐,他这样记述:

“……一绺绺假发,干燥到一定程度后,就会被人的肢体吸引。我通过让两位漂亮的女子戴上它们证明了这点。有时我观察到,她们无法阻止假发飘向面颊,或者贴在面颊上,尽管她们没有用胭脂。”

同类推荐
  • 不凶不吼教出好孩子

    不凶不吼教出好孩子

    孩子有如一棵小树,需要家庭的温暖来呵护,需要赏识的阳光来照耀。每一个孩子都是一个珍贵的存在,他具有独立的个性,也应有最适合他的教育方式。然而在现实生活中,我们经常会看到有的孩子对父母的批评不以为然,对表扬也毫不在意,父母的话似乎起不到一点作用了。造成这种恶果的原因是,在孩子还小的时候,父母控制不住自己的情绪,企图用大吼大叫的方式来驯服孩子。实践证明,用冷静的方式对孩子进行管教,远远胜过大吼大叫的教育方式。家长如果能把精力放在控制自己的行为上,而不是控制孩子的行为,得到的教育结果会出乎意料地好。
  • 小时候的秘密:一万三千个猜想

    小时候的秘密:一万三千个猜想

    这是一只会说话的兔子,这是一只喜欢喝咖啡的兔子,这是一只有着神秘身世的兔子!媚媚猫对家里的这个新成员产生了浓厚的兴趣。她不断猜测着东尼兔的身份,从被变态科学家试验的牺牲品,到外星球神秘旅客,也许还是某个魔法大陆被陷害的王子……哇!真是太不可思议了,媚媚猫对自己侦探家一般的想象力佩服不已。然而这些都不是东尼的真实身份。那么,东尼究竟是谁?
  • 伸出钢铁的臂膀

    伸出钢铁的臂膀

    榜样的力量是无穷的。我们生活的这个世界之所以越来越美好,越来越进步,就是因为有无数的精英人物前赴后继,用生命和鲜血换来的。他们有的为民请命,有的慷慨赴死,有的钻研学问,有的发明创造……
  • 青少年应该知道的陆地和水

    青少年应该知道的陆地和水

    本书首先对陆地和水进行了一个大致的概述,再分节讲述了其成因、分布、影响等,在书的最后章节,又为我们提供了水的种种处理方法,能为我们的节水提供好的主意。
  • 世界古文明

    世界古文明

    本书共分三章,内容包括:发掘神秘的史前文明、5亿年前的人类脚印化石之谜、贾鲁人为何遗存食人习俗、寻觅远古文明的渊源、悉数遗留的古国文明。
热门推荐
  • 心木

    心木

    抽十方生机,抽“异域”之灵,铸救界永恒。十色天河,一百零八座雕像,五方至宝,十色塔,隐藏着的是什么秘密?大势之下,是否要忘记最初的承诺,是螳螂挡臂,还是自取灭亡?
  • 清风缓缓的来

    清风缓缓的来

    版本一:无奈穿越清朝,她只想平凡的过完自己的一生不留任何痕迹,可事与愿违,姐姐们的挑衅,丫鬟的背叛,让她应接不暇,好,这些我忍。但大外甥忽然变成了儿子是怎么回事?!这叫什么事啊!版本二:是怎样的繁华让你我相遇,最后却不能相守?!“我从没后悔过,认识你是我的劫,离开你是我对自己内心的最后一次顺从。”“我没有办法,若不这样,这么多年来我争的又有何意义?天下骂名我不在乎,如果让我再选一次,我也会与你纠缠到底。”也许天地间的缘分都已散尽,你我才会相守。
  • 冷面萌妻:先生,你哪位

    冷面萌妻:先生,你哪位

    林安被人推下天台,回到十年前的第一天起,她就下定了决心:不靠天、不靠地、不靠任何人。再难的路,她也会自己走。再不受人摆布!她对别人狠,对自己更狠!头破血流又如何?只要能有自尊的活着,能自由的安排自己的人生,不受人辖制、不受人欺辱,一切就都是值得的……彻底摆脱过去的泥沼,努力挣钱将自己武装到牙齿,然后再次苍老死去……林安以为这就是她以后的人生。可是,在梅玖、公孙静这两个麻烦的女人和那个男人接连出现后,她的人生便开始脱轨。情景一:“抱歉,我不是慈善家,这里也不是难民营。你既然醒了,就打哪儿来的回哪儿去吧!”梅玖脸色一白,低头扯着衣角一副受气包的模样,怯怯道:“我,我能不能就跟着你?我会做很多家务,只要每天能吃饱饭,别的我都不求!”“……”尝过梅玖一次手艺,不太会做饭,吃外卖快要吃到吐的林安沉默了一会儿,一时没能抵住饭菜的诱惑点了头。从此以后,再没能摆脱梅玖这个她不太看得起的受气包……情景二:“……干嘛挡我的路?”“你就是抢了清清男朋友,害她哭的那个林安?”公孙静睨了林安一眼,尖尖的下巴往上一抬,一脸鄙夷。“我是林安,但我没兴趣抢人男朋友。”“做了还死不承认!瞧你那副清高的德行,真不知道那些男的怎么见了你就走不动道!”“我不知道,你何不去问问他们?现在,麻烦你让路,可以吗?”“我要是不让呢?”林安不耐,抬手将人拍到墙上。从此两人之间的梁子算是结下了,公孙静没事儿就来寻仇。寻着寻着,就变了样。“林安,我今儿没地儿去,住你家。”林安不搭理,某人却卷了铺盖,自顾自的占领了林家的沙发。一次两次,三次四次,直到那沙发成为她的专属领地。……情景三:一天,男人提议,“去看电影?”“我不爱看电影。”男人微笑,“我也不爱。不过,我打听到你要找的那位摄影师今天会陪他夫人一起来……”“我去。”没等男人话说完,林安就改变了主意。“……”一天,男人道:“陪我参加晚上的宴会吧?我没有女伴。”“不去。你秘书不是女的?再不行,叫上你妹妹。”“孙先生也在。”男人笑眯眯的寄出杀器。孙先生正是她要拉拢的的那位资深设计师!林安瞪男人,最后还是咬牙答应了,下来,“好,我去!”……
  • 三个火枪手(上)

    三个火枪手(上)

    小说主要描述了法国红衣大主教黎塞留,从1624年出任首相到1628年攻打并占领胡格诺教派的主要根据地拉罗谢尔城期间所发生的事。黎塞留为了要帮助国王路易十三,千方百计要抓住王后与英国首相白金汉公爵暧昧关系的把柄。而作品主人公达达尼昂出于正义,与他的好友三个火枪手为解救王后冲破大主教所设下的重重罗网,最终保全了王后的名誉。达达尼昂和三个火枪手的冒险经历,在仲马的笔下栩栩如生,生动曲折,引人入胜。
  • 宇内苍天

    宇内苍天

    宇内洪荒,以我为尊;苍穹之内,任我逍遥。
  • 东方篮球路

    东方篮球路

    野球场上的普通小子东方路开始向校队发起了冲击,因为他喜欢的苏小小喜欢篮球啊!然而,校队教练是个唯身体论的退役运动员,身体条件一般的东方路能通过考核加入校队吗?或许这只是一群普通学生的开始,但最终他会带领我们走上荡气回肠的逆袭之路。让东方路带我们去CBA,去NBA,领略我们无法领略的伟大、经历我们无法经历的热血!让东方路带我们回到梦想出发的地方,再一次领略篮球的魅力……
  • 花香全集

    花香全集

    学校生活.在一个爱做梦的年纪,总会发生如梦幻般的爱情。
  • 水晶般美好却易碎

    水晶般美好却易碎

    tfboys的三位成员,在一次去往北京的航班上遇上了三位千金·,他们的爱情故事由此展开,他们之间,会发生些什么事情呢?而这些事情的,又会不会把他们分开呢?想知道吗,那就进去看看吧,记住,1.作者我还小,五年级;2.第一次写小说,不好处,还请读者大大们谅解。
  • 吾必弑天

    吾必弑天

    万千苍灵,九霄天外。一只洪荒巨手撕裂天际,震慑神灵的九霄道轰然倒塌。千万生灵化为一片血海,苍天泣,万物葬,天地劫,谁来偿?谁来拯救这残脆不堪的天地,谁来洗绦这万物化为的尸血骨河?九霄天外下,玄皇大陆无人知其九霄天外的惊天内动。五大最强势力,通天宗,玄地宗,暗夜宗,龙族,皇家学院。冥冥之中,自有天命。已远古强者遗留下来的等级标准:炼基体,灵丹境,浴雷境,踏天者,裂天者,破天者,战王,战圣,战神。每一个境界又有十阶等级标准。
  • 医门修士

    医门修士

    别人修道,他修医。一个以拾荒为生的小散修,机缘巧合下,获得了医门传承。这是一个有趣的,与别家迥然不同的传承,演绎了许多有趣的故事。