论冷和热的原因

1745年1月，在俄罗斯彼得堡科学院的全体大会上，一位宽肩膀、高个儿、头上戴着假发的副研究员，在大声地宣读着自己的论文——《论冷和热的原因》。

这位30多岁的副研究员，在论文中提出了一个崭新的观点：他不同意科学界中最流行而又最普遍的关于冷和热的看法——冷是由于物体中含有“冷素”，热是由于物体中含有“热素”。他认为，冷和热的根本原因，就在于物质内部的运动。

这是一个前所未有的观点，这是一个向当时最流行的关于冷和热原因的理论的大胆挑战。

宣读这篇论文的科学家，就是俄罗斯彼得堡科学院副研究员米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫。

罗蒙诺索夫诞生在俄罗斯北方荒僻的德维斯基县米沙宁斯卡雅村一个渔民的家里。小时候，罗蒙诺索夫常常跟着父亲出海捕鱼。

罗蒙诺索夫从小就非常好学，可是，他家里很穷，父亲又目不识丁。他在不随父亲出海的日子里，就常常到邻居伊凡·舒卜依家里去。舒卜依是村子里一位有学问的人，罗蒙诺索夫从他那里学会了读和写。他还向舒卜依借了许多书，一空闲下来，就贪婪地读着。很快，他读完了他在村子里所能借到的所有书籍。

强烈的求知欲，驱使罗蒙诺索夫在19岁的时候离开了故乡，到莫斯科去求学。他怕父亲不让他走，在一个北风呼啸的寒夜，趁家里的人都睡着时，穿着两件单薄的衣衫和一件光板的皮袄，带着舒卜依借给他的三个卢布，偷偷离开了家。由于身上仅有三个卢布，他不得不冒着严寒，从故乡一直步行到遥远的莫斯科。

经过了长途跋涉，1731年1月初，罗蒙诺索夫终于来到盼望已久的莫斯科，并以优异的成绩，考进了当时莫斯科唯一的高等学校——斯拉夫-希腊-拉丁语学院。

在斯拉夫-希腊-拉丁语学院里，罗蒙诺索夫第一次走进了图书馆。看到那么多的书籍，他简直像一个饿汉闯进一个放满白面包的厨房里一样，贪婪地读了起来。

罗蒙诺索夫以惊人的勤奋和顽强的意志学习着，在一年时间里，他就学完了三年的课程。在这个学院里，他并没有念完最后一个学期，因为这个学院所讲授的知识已经不能满足他的需要了。他很想探索大自然的奥秘，但是，这个学院并没有自然科学方面的课程。由于罗蒙诺索夫成绩优异，他被选派到彼得堡去，在那里的科学院附属的大学里学习。

罗蒙诺索夫来到彼得堡后，还不到一年，便又被派到德国去学习冶金和采矿。在德国，罗蒙诺索夫得到了实际的锻炼，成了一个知识渊博的人。

由于罗蒙诺索夫平时学习刻苦，善于观察和分析自然界的各种现象，他的科学思想远远地超过了他的同时代人。

罗蒙诺索夫首先向“热素学说”开火。在《论冷和热的原因》这篇著名的论文中，他写道：

在我们这个时代，把热的原因归结于某种特别的物质，大多数人管这种物质叫作“热素”，另外一些人管它叫作“以太”，还有些人甚至叫它“火素”。大家认为物体里所含的热量越多，那是因为它所含有的热素越多……这种看法，在很多人的脑子里，已经是那样根深蒂固，以至在各种物质学的著作中也可以看到……

波义耳认为“热素”不仅具有质量，甚至还是一种化学元素呢！他曾经排过一张化学元素表，在这张表中，写着各种化学元素：铁、铜、铅、热素……

但是，罗蒙诺索夫认为这种“热素”是人们凭空臆造出来的东西。他在《论冷和热的原因》一文中问道：

这种热素是从哪儿来的呢？例如，在冬季严寒的天气中，这时好像不该有什么热素存在了吧，但是，一点儿星星之火，会烧掉一大堆火药，燃起熊熊烈焰，使人感受到温暖，这热素是从哪儿来的呢？是由于什么奇怪的性质，使热素一下子聚拢来的吗？难道它会在瞬息之间跑来又跑回去吗？……显然，这不仅和经验相矛盾，而且不合乎常情。

罗蒙诺索夫接着写道：

许多动物并不吃什么热的东西，可是，它们却浑身温暖，甚至能够把它们附近的东西也变得暖和起来。热素的拥护者和辩护者们，请解释一下：热素是怎样跑进动物身体里去的？是不是它跑进去的时候是冷的？但是，“冷的热素”——这岂不是和潮湿的干燥、黑暗的光明、柔软的刚性或者四方的圆一样荒谬滑稽吗？

罗蒙诺索夫得出的结论是：这种虚无缥缈的“热素”，实际上并不存在。

冷和热的原因究竟是什么呢？

罗蒙诺索夫回答道：“大家都知道得很清楚，运动会引起发热，双手互相摩擦会感到温暖，火镰打击燧石会迸出火花，接连用力地锻打铁块，铁块会灼热到发红。但是，如果让它们停止运动，那么，热量就会逐渐减少，而产生的火也就熄灭了。”

但是，也有些物体看上去并没有在动，却也能发热。例如，炭在燃烧的时候，这些热又是从哪儿来的呢？难道这也是由于运动的结果而产生的吗？

罗蒙诺索夫的回答是——同样是由于运动而产生的，物体能够按照两种方式来运动：一种是一般的方式，这时候整个物体不断地改变自己的位置，物体内部的粒子却是相对静止的；另一种是内部运动的方式，就是物质内的、感觉不到的粒子的位置在不断地改变。又因为在最激烈的一般运动的时候，常常不会产生大量的热，而在没有这种运动时却会产生大量的热，可见热的产生主要是由于物质内部的运动。

罗蒙诺索夫最后总结道：“十分明显，热的主要原因在于运动。既然运动不能脱离物质来进行，那么，热的根本原因必定是某种物质在运动。”

按照现代物理学的观点来看，罗蒙诺索夫的论断是正确的：所谓“感觉不到的粒子”，实际上就是分子。热，就是物质内部分子所做的不规则的运动。物质越热，它内部分子的运动就越厉害。一块铁，在平常是固体，内部的铁分子（铁实际由原子构成，但那时人们并没有“原子”这个概念）只是在作微小的振动，就好像一个不倒翁似的左右摆动。如果把铁加热到1000℃以上，铁分子的运动就会大大加剧，它不再作微小的振动，而是离开了原先的位置，到处“乱撞瞎逛”——铁就这样变成了液体。要是再加热，铁分子的运动会变得更加厉害——铁液沸腾，以至变成铁的蒸气。

在最冷的温度——绝对零度（-273.15℃）时，物质内部的分子，几乎停止了振动，安静得像摇篮里睡熟了的婴孩。

罗蒙诺索夫的论文，引起了科学界的争论。《论冷和热的原因》这篇论文，用拉丁文印在科学院的刊物上，送到各国科学院、大学和图书馆。许多国家的杂志，也都纷纷翻译和转载了这篇不寻常的论文。

但是，罗蒙诺索夫这种大胆的见解，也受到了许多守旧派科学家的讥笑和反对。在1745年1月25日彼得堡科学院的会议记录上，便记载着这样的话：这位副研究员（指罗蒙诺索夫）钻研关于冷和热的原理的目的和努力是值得赞许的，但是他似乎过于急躁地从事于看来是超过他能力的工作，尤其是当他企图对各种物质运动的原理进行探讨的时候，他根本没有足够的证据。接着，这份记录还指责罗蒙诺索夫不应该攻击光荣的波义耳。尤其是当时掌握彼得堡科学院大权的德国科学家们，更是看不起这位俄罗斯科学家的工作，认为罗蒙诺索夫是“完全错误的”。

其实，这不足为奇，有哪一种新的理论，当它诞生时，不受到守旧派的攻击呢？有哪一种新的理论，不是在和守旧派激烈的斗争中成长起来的呢？

真理是多助的，真理走遍天下都不怕。过了50多年，罗蒙诺索夫的见解，得到了两位科学家有力的支持。

一位科学家叫本杰明·汤普森，他是美国人，移居到德国工作。1797年，汤普森在慕尼黑造大炮时发现，用钻头往圆钢中钻孔，制造炮筒，没钻多久，钻头热了，炮筒也热了，热得烫手。

汤普森感到奇怪：为什么会发热呢？热量是从哪儿来的呢？

热素学者们说：大抵是钻头与圆钢发生化学反应，产生了热。

汤普森不相信热素学说那一套，他认为：热可由运动产生，它绝不是一种物质。本杰明·汤普森仔细检查了钻头和圆钢，果然，它们并没有发生化学变化。

热素学者们说：也许是钻头把金属中的“潜热”——潜藏着的热素，给钻出来了。

汤普森驳斥道：“潜热”是什么东西？从哪儿钻出来？我不停地钻，钻头就不停地发热，哪来那么多的“潜热”？

热素学者们说：大约是周围物体的热素跑了进来。

对这种说法，另一位著名的英国科学家汉弗里·戴维在1799年进行了一个新的试验，给了热素学说的维护者们当头一棒。

戴维把两块冰放在真空中摩擦，周围的温度低于0℃。照理，周围物体的“热素”是不可能跑到冰中去的。然而，这两块冰经过互相摩擦，居然都融化成水了！

戴维认为，热是“一种特殊的运动，可能是各个物体的许多粒子的一种振动”。

然而，热素学说仍顽固地盘踞在科学界，为当时的大多数科学家所接受。一直到19世纪50年代，人们还多半相信热素学说——真理与谬论之间的斗争，是何等尖锐，而真理要战胜谬论，又是何等艰难哪！“世人皆醉我独醒，世人皆浊我独清。”真理最初总是掌握在少数人手中。真理为大多数人所认识，需要时间。 59VlBnAg9eAdb32LxgW33YtUXPEw99qpX9eRf5l5/wDsLi6H32YvfsoIm2Esz20v