第一章力的一元论概念和能量守恒理论
1.能量守恒
老物理学家认为宇宙中的各种力彼此不同,彼此之间没有联系。热、电、光等似乎是不相关的现象。
上世纪下半叶兴起的思想与此有很大不同。在确定了一种力量的消失总是伴随着另一种力量的出现之后,人们很快认识到,它们都依赖于一种坚不可摧的实体——能量的转变。就像物质一样,它可以改变它的形式,但它在宇宙中的数量是不变的。各种力,光、热等等,只是能量的不同表现形式。
力可能不可摧毁的观点是最近才出现的。事实上,能量守恒的教条只存在了大约半个世纪。在科学被发现之前,只有一种永恒的元素——物质。在过去的60年里,它拥有或者自认为拥有第二种力量——能量。
能量守恒原理以一种如此庄严和简单的形式呈现出来,并且完全符合人们的某些心理倾向,人们会认为它在公布的那一天一定引起了强烈的关注。它的命运完全不同。十年来,世界上找不到一个学者愿意讨论这个问题。不朽的作者,海尔布隆的梅尔博士,徒劳无功地增加了他的回忆录和实验。梅耶尔死于绝望,默默无闻,以至于当赫姆霍兹几年后重复同样的发现时,他甚至没有怀疑他的前辈的存在。批判性思维是一种非常罕见的天赋,因此,只要那些享有官方权威威望的学者们没有采纳最深刻的思想和最令人信服的实验,它们就不会产生任何影响。
(1)梅耶的第一篇论文《论无生命自然的力量》发表于1842年。他的最后一篇论文《热的机械等效论》发表于1851年。]
然而,从长远来看,一种新思想总是会在某些拥有这种威望的学者中找到支持者,然后迅速传播开来。一旦能量守恒的伟大思想被这样的一个人理解,它立即取得了成功。
特别是W. Thomson(后来的开尔文勋爵)的讨论和焦耳的实验,证实了Mayer关于热功等价的结果,引起了专家们的注意。于是,整个科学工作者大军都扑向了这个课题,几年后,物理力的统一性和相等性就被宣布了,尽管依据的基础相当狭窄。
这种概括是从实验中得来的,但在现实中并不包括它。事实上,这是根据对一个物体下落到一定高度并落入液体中所引起的温度升高所作的研究推导出来的。有人指出,为了使一公斤水的温度升高一度,必须让425公斤的重量从一米的高度下降。425这个数字被称为热的机械等价物。
在这个实验和其他类似的实验中,我们只是确定不同形式的能量可以转化为机械功;但没有证据表明他们之间有任何关系。通过使机器用人的手臂转动,蒸汽、风、电等都能产生等量的功,尽管产生功的原因明显不同。热的机械等价物仅仅意味着,当425公斤重的水从一米高下落时,水的温度升高一度。实际上,热量或任何形式的能量都与功相等,就像一个20苏的硬币与能用它买到的一磅牛肉相等一样。
由于科学的作用更多的是测量事物,而不是定义事物,因此获得一种测量单位总是意味着科学的巨大进步。由于创造了能量或功的单位,我们已经成功地确切地陈述了以前非常模糊的概念。当任何形式的能量都有可能产生一定数量的卡路里或公斤时,我们对它的大小就已经确定了。实际上,大多数化学力、电力和其他力都是通过它们所产生的热量,用量热计测量水的温升来计算的。
在能量守恒原理之外,又陆续加上了其他的定律,使分配定律得以清楚地建立起来。它们最初只应用于热,也就是说,应用于物理学的一个叫做热力学的分支,很快就扩展到所有形式的能量。这样就建立了一门特殊的科学,即能量力学,我们稍后将简要地研究它。
2.热力学原理
热力学和能量力学只是前者的延伸,它们基于三个原理(1)能量守恒,(2)能量分布,或卡诺原理,(3)最小作用定律。
第一种,如上所述,是这样表述的:宇宙中所包含的能量的数量是不变的。
目前,我们稍微不那么自信地加以概括,我们只能说,在一个孤立系统中,可见能量和势能的和是常数。在这种形式下,原理显然仍然是无懈可击的,因为势能并不总是可用的,我们总是可以把它归结为满足所要求的比率所必需的值。
热力学的第二个原理,即卡诺原理,虽然由于以纯粹的数学形式引入了许多不同的东西而变得非常复杂,但克劳修斯所作的以下说明却完全包含在其中:热不做功就不能从冷的物体传到热的物体。现在可以这样概括:能量的传递只能由张力的下降所影响。这意味着能量总是从张力最高的点到张力最低的点。卡诺原理的重要性就在于这种概括。它不仅适用于热,而且适用于所有已知的能量模式——热量、热能、电能或其他。
这种能量从张力最高的点到张力最低的点的传递,完全可以与容器中液体的流动相提并论,容器中液体通过管道与另一个置于较低水平的容器通信。它同样可以被比作河流的水流入大海。
把敌人从一个受热的物体加热到一个冷的物体,而不是从一个冷的物体加热到一个热的物体,这是一种类似于迫使河流流向大海而不让它们回流到源头的定律。说河流流入大海,不会折返,这是对卡诺原理的简单翻译。
以这种方式表达,它似乎是一个不言而喻的事实。卡诺几乎把它变成了一个简单的形式,然而物理学家花了将近25年的时间来掌握它的全部含义。他的天才想法只是把热量的下降比作水的下降,随后的所有进展都在于认识到各种形式的能量,特别是电,在它们的分布中遵循着调节液体流动的规律。然而,让我们看看卡诺到底写了什么:-
“动力的产生,在蒸汽机中,不是由于热量的实际消耗,而是由于热量从一个受热的物体转移到一个较冷的物体——也就是说,由于平衡的恢复,这种平衡本应被这样或那样的原因打破,通过化学反应,如燃烧或其他什么……热的动力可以与水的下落相比。”两者都有一个不能超过的最大值,这与用来接受水的作用的机器和用来接受热的作用的物质无关。水下落的动力取决于液体的高度和数量;热的动力同样取决于使用的热量,我们称之为热量下降的高度,也就是说,两个物体之间的温差受到热量交换的影响。”
卡诺不是一个实验者。他的简短回忆录基于简单的论点,从本质上讲,可以归结为我引用的那篇短文。然而,仅仅因为他的原理被理解了这一事实,上个世纪的理论和实践科学就被完全颠覆了。现在,没有一个物理学家或化学家在不先验证它是否与卡诺原理相矛盾的情况下,就能提出一个新命题。可以说,如此简单的想法从未产生过如此深远的影响。它将永远表明指导思想在科学革命中的优势作用,也表明获得最简单的概括是多么缓慢。
实际上,热力学的第二个原理比第一个原理重要得多。而且,它几乎是独立的。即使能量没有被保存,至少在绝大多数情况下,它的分布总是按照卡诺原理进行的。
这一原理的普遍性使它可以推广到宇宙中所有的现象。它规定了他们的前进方向,禁止他们后退,也就是说,它规定他们总是朝着同一个方向前进,因此在时间的进程中不能后退。如果有一种比数学家麦克斯韦的魔鬼更强大的魔力,迫使分子结构重新回到它们以前的状态,它就会慢慢地把世界引到后退的方向,迫使它沿着时代的进程后退,从而迫使它的居民依次采取它们在一系列地质时期中出现的早期形式。
卡诺原理是由最小作用原理或哈密顿原理完成的,哈密顿原理向我们展示了分子在强大力的约束下从一点移动到另一点所遵循的道路。他告诉我们,这些分子只能向一个方向运动,即需要最少努力的方向。这又是一个非常简单却影响深远的原则。回到上面卡诺原则的形式,即河流流入大海,不沿其路线返回,我们还可以补充说,根据最小努力原则,河流流入大海的道路对水流需要的努力最少,也就是说,通过最大的坡度。
第二章现象的能量解释
1.能量力学原理
这是热力学的原理之一,简单地说一下,能量力学的科学,声称要取代经典力学,已经建立起来。
能量力学只从事现象的测量,而从不从事现象的解释。不存在无法计算的东西。排除了物质和力,它只研究能量的变化,只从它们的能量活动中认识现象。它测量热量、磁场、电位差等的量,并局限于建立这些量之间的数学关系。
只要稍加说明,就足以说明在这个理论中,宇宙的力是如何被构想出来的。能量理论与其说是一种学说,不如说是一种方法。尽管如此,它还是为科学引入了一些重要的概念,下面我将简要地加以说明。
在能量力学中,能量有两种形式——动能和势能。第一种能量代表运动中的能量,第二种能量代表静止中的能量,但当静止停止时,它仍能发挥作用。例如,一个卷簧的力,一个上了发条的钟的重量,等等。
系统的势能和动能可以成反比变化,但它们的和在系统内保持不变。动能取决于分子的位置和它们的速度,并与这些速度的平方成正比。势能只取决于分子的位置。根据上面所解释的最小作用原理,当动能和势能已知时,就可以建立运动方程。
2.能量的数量和它的张力
能量理论把旧力学中相当混乱的某些概念引入了精确性,它表明,一个物体的能量,无论与之有关的自然力是什么,都是两个因素的产物,一个是张力或强度,另一个是量。张力调节能量传输的方向。根据能量的形式,可以用速度、压力、温度、高度、电动势等表示。回到卡诺用来解释他的原理的力和液体的流动的比较上来,就很容易理解量和张力这两个因素所起的作用。在水库中,数量用液体的质量来表示,张力用它在流出的孔上方的高度来表示。
一切形式的能量,都只能用它们所做功来表示,而各种力——电的、机械的、热的等等——所作的功没有任何差别,因此它们都可以用同一个功单位,即千克来表示。为了方便起见,有时也使用其他单位,但它们总是可以简化为千克。因此,举例来说,在电中作为功的单位的焦耳,约等于千克的十分之一。在现代物理学家的语言中,能量已成为以千克计算的功的同义词。
量和张力这两个因素是量值,除了量值之外,我们不能给它们下任何别的定义。在重力中,这个量用千克来表示,拉力用下落高度中的米数来表示。它们的乘积代表重力能。在电中,这个量用源的输出来表示,单位是库仑,张力用电压来表示。在动能中,量用质量表示,张力用速度等表示。
因此,一般地,如果我们用E表示以功单位表示的能量,用Q表示量,用T表示张力,我们就有E = Q x T。由此可知Q = E/T。因此,这个量可以用能量除以张力来表示。(1)
[(1)在热能中,熵的名称一般用商Q/T表示,其中Q表示热能,T表示绝对温度。这可以用积分M/T来表示。当一定数量的热能从受热的物体传递到冷的物体时,它的熵减小,而冷的物体的熵增大。熵可以在不改变温度的情况下变化。因此,它是一个变量,在一定条件下可以以独立的方式变化。
某些物理学家似乎想从熵的概念中得出一种特殊的物理量,这种量可以用不同形式的能量加以概括。我们已经知道,用千克来表示功中各种不同形式的能量,所有的能量都是相等的,这样就可以用算术方法把它们加起来。但是组成它们的因素没有等价的基础。因此,不可能把一个物体的不同能量的熵相加来得到一个单一的总熵。很容易看出,不同能量的因素在现实中表达的事物非常不同。例如,在热能中,张力因子用温度表示;动能除以速度;在重力能量中除以高度等。
当一个概念被使用它的学者们以截然不同的方式理解时,人们可以肯定它是模糊的。庞加莱认为熵是“一个极其抽象的概念”,对于最著名的物理学家来说,以如此不同的方式理解熵,必然是非常抽象的。这可以从1900年和1901年发表在英文杂志《自然》、《电气评论》和《电工》上的一篇长篇讨论中收集到。杰出的物理学家在其中发表了最矛盾的观点,而且似乎对他们彼此对彼此思想的无知感到惊讶。对工程师来说,熵的概念是一种可以用数字计算的非常简单的东西,因为他们只把它应用于蒸汽机的情况。对他们来说,一个物体的熵仅仅代表了在热量既不增加也不减少的情况下,该物体对外做功所能获得的热能的变化(以卡路里计算)。与熵相关的困难来自于不可能定义能量的不同形式是由什么组成的。例如,就电和热而言,人们可以像吕锡恩·庞加莱先生那样说:“在等同于一定量能量的热量和必须乘以一定量电势才能表示一定量功的电量之间,不可能建立一种可以转化为精确的数值比率的联系。”
人们确实发现,在能量的不同形式中,事物似乎是相似的,但这些类比往往是非常肤浅的。在电能中,电阻几乎与质量的动能相对应,但在热能中,它与什么相对应呢?它是在不改变温度的情况下改变物体状态所必需的热量吗?仅仅是为了克服分子对变化的阻力吗?在这些重要问题上,教科书缄口不言。不管怎样,在所有形式的能量中,总能找到这两个元素,量和张力,它们的乘积代表功。没有张力,就没有能量的传递。特别是在电学中,量和张力这两个因素之间的差别是很明显的。我们实验室的静电机器在非常高的张力下产生电力,因为它可能高达50,000伏特;但是他们的输出是微不足道的,因为它从来没有超过千分之几安培。与此相反,原电池的安培产量很高,而它发出的电流在非常微弱的张力下几乎不超过两伏。
老电工不知道这些区别,他们错误地认为,我们实验室里的静电机器,因为它们产生的巨大火花,是强大的发电机。张力是巨大的,但量是无穷小的,所以这两个量的乘积代表了微不足道的功。正是因为这个原因,这些嘈杂的机器产生的火花产生的结果微不足道,而工业机器的张力几乎不超过100伏左右,但却有很高的输出,生理,热量和发光效应是相当可观的。
在热的研究中,同样可以清楚地显示出张力和量这两个量值之间的差别。张力用身体的温度来表示,量用它能产生的卡路里数来表示。一个非常简单的例子将显示这两个因素之间的差异。
让我们燃烧一根杉木火柴或同一棵树的整片森林,将温度计插入火柴的火焰或森林的火焰中,将显示相同的温度。然而,很明显,这两种情况下产生的热量将大不相同。用火柴燃烧所产生的热量,我们只能把几滴水烧开,而用森林燃烧所产生的热量,我们可以把好几吨同样的液体烧开。
3.量转化为张力,反之亦然
这个量乘以拉力,也就是做功,是一个常数大小;但是,在不改变产品的情况下,增加其中一个因素而减少另一个因素是可能的。这些都是商业日常所依赖的操作。
上面给出的水力类比——如果我们希望彻底地了解能量的分布,我们应该经常求助于这个类比——使我们能够设想量如何可以转化为张力,或者相反,而不改变它们的总产物。例如,对于一个液体容器,我们可以看到,在不改变液体的重量的情况下,只要改变容器的高度和宽度,我们就可以在非常微弱的压力下任意地得到一个非常大的输出,或者在另一方面,在非常大的压力下得到一个非常小的输出。
量转化为张力,反过来,在电中是不恒定的。电池的张力只有几伏,但输出安培相当大,它是有可能的,通过电流通过感应线圈,使电力的张力超过20,000伏,同时大大降低其输出。同样可以进行相反的操作。在某些工业装置中,我们成功地在10万伏特的张力下发电,然后这种太大而无法实际使用的张力被转化,从而在微弱的电压下获得巨大的输出。在所有这些运算中,量与张力的乘积,也就是说,库仑与伏特的乘积,保持不变。
根据它们的作用,我们可以认为量和张力是两个完全不同的因素。它们实际上是同一事物的两种形式。量转化为张力仅仅是由相同能量的分配方式造成的。相反,反向操作将张力转化为量。一个库仑散布在半径10000公里的球体上只能产生1伏特的压力。让我们把等量的电撒在直径小10万倍的球面上,也就是说,在直径100米的球面上,同样的电将产生比它大10万倍的电势,也就是说,产生10万伏特的压力。
这对于任何其他形式的能量都是一样的,例如,光。如果我们有一支光笔,在一定程度上微弱地照亮一个表面,并希望增加这个表面的一部分的光,我们只需通过透镜将铅笔集中在一个小空间上。被照亮部分的强度将大大增加,但被照亮的表面将显著减少。通过同样的操作,我们可以将一支铅笔的辐射热产生的温度提高到金属的熔点。通过相反的操作,也就是说,通过棱镜或发散透镜分散一束辐射,我们增加了被照亮或被加热的表面,但减少了表面单位的强度。上述操作都没有改变所消耗的能量。仅它的分布就发生了变化。
4.能量力学中的物质部分
在上面的总结中,我们特别借助于了能量力学的原理。作为一种计算方法,它们是无可挑剔的,但我们不应试图从它们中得到解释现象的尝试。此外,能量理论完全否定了这样的解释。它把自己的作用局限于量的测量,然后用方程式连接起来,它否认力的存在,忽略物质,用一个单一的实体——能量来代替它们,它限制自己去测量能量的各种各样。
“但是,有人会说,”这一学说的捍卫者(奥斯特瓦尔德教授)写道,“如果我们不得不放弃原子和力学,对我们来说现实的形象还会是什么?但我们不需要形象和象征。科学的任务是建立现实之间的关系,也就是说,有形的和可测量的量之间的关系,以这样的方式,一些是给定的,另一些是由它们推导出来的……以后,我们没有必要为我们无法证明存在的力而烦恼,这些力作用在我们不认识的原子之间,而只需要关心我们所研究的现象中所起作用的能量的数量。所有将两种或两种以上不同种类的现象联系在一起的方程都必然是能量量之间的方程。除此之外不可能有其他的东西,因为除了时间和空间之外,能量是所有现象所共有的唯一大小。”
经典力学也没有把物质带入它的方程中,因为它只处理物质的影响,但它并不否认物质的存在。能量力学认为忽略它比试图解释它更容易,它永远不会导致任何非常高的哲学概念。如果科学不去尝试理解起初似乎超出其能力范围的东西,它就很难取得进展。同样性质的倾向以前也存在于动物学中,当时它是纯粹的描述性的,拒绝处理生物的起源和它们的变化。只要这种观念盛行,科学就只能取得微不足道的进步;但是,如果这种狭隘的观念没有持续足够长的时间,像拉马克和达尔文这样的哲学思想家就不会找到他们的综合材料。把一生都花在称量或测量某物上的专家的数量再成倍地增加也不可能。不时会出现一位建筑师,他用不眠之夜的工人耐心地收集材料建造了一座大厦。能量力学的信徒们今天正在积累这类文件,以防止有一天会出现更优秀的人来充分利用这些文件。
能量力学把物质当作可忽略的量来看待,只不过是把一种形而上学的遗产扛在肩上罢了。在很长一段时间里,证明物质甚至宇宙是不存在的,并详细阐述这些否定的观点,是哲学家们的常规消遣之一。一旦进入实验室,这些无害的推测就失去了所有的兴趣。这样,我们就不得不这样做,仿佛物质是一种非常真实的东西,宇宙是由它构成的,因此,物质是现象的基础。在这里,我们还必须非常清楚地区分哪些物质可以称量,哪些不同形式的能量——光、热等等——不能称量,因而它们被加到物体上而不增加物体的重量。
因此,尽管所有的能量方程,物质和能量之间的巨大对偶性继续存在。物质可以从计算中消除,但这种消除并没有使它从现实中消失。
读过我最后一部作品的读者都知道,我是如何努力消除这种经典的二分法的,方法是证明物质只不过是一种获得了固定的形式的能量。我们并没有从它身上取得任何可以证实它作为物质存在的特殊性质,而只是证明了它是一种能转化为其他形式的能量,而且由于它的分离,它是宇宙中大多数力,特别是太阳热和电的起源。因此,我们不但没有断定它不存在,反而认为它是事物的主要因素。
第三章-能量和势能的退化
1.能量的退化理论
能量不可毁灭的教条不再是建立在非常可靠的论点上,而是有一些非常有力的信念来支持它,使它不容商榷。像著名数学家亨利·庞加莱(Henri Poincare)一样,发现了它的弱点并指出了它的不确定性的学者非常少。
从最早研究热和功的关系开始,人们就认识到,如果有可能把一定量的功转化为热,那么我们就没有办法不损失地进行相反的作用。最好的蒸汽机所转化的功不超过所消耗热量的十分之一。观察确实表明,任何形式的能量消失后,总会出现另一种不同的能量;但这种演变伴随着原始能量的退化,变得更不可用。唯一的例外可能是重力能。
因此,能量的不可摧毁性并不意味着它是无懈可击的。能量必须有几种性质,其中热量是最低的。不同的能量有一种不可战胜的倾向,将自己转化为这种低形式的能量,随之而来的是,宇宙中的所有能量最终都会经历这种转变。由于温差通过扩散而相互平衡,并且由于热只有在能够作用于较低温度的物体上时才能作为能量使用,因此,当所有物质粒子在同样低的张力下都含有能量时,它们之间就不可能发生交换。这将是我们宇宙的末日。从高度分化的状态,它会逐渐过渡到非分化的状态。它的能量不会被摧毁,因为根据定义,它应该是不朽的。它将变得完全无法使用,直到有一天我们的世界遇到另一个能量水平较低的世界,从而与之交换某种东西为止。在我们现在将从研究中推导出的理论中,情况将略有不同。
2.势能
势能的概念只是基本观测事实的引申。我已经说过,在能量守恒理论中,能量守恒有两种形式,动能或运动能量和势能。在孤立系统中,这两种形式的能量可以朝相反的方向变化,但它们的总和保持不变。因此,我们称系统的动能为C,势能为P,则有C + P =常数。
显然,没有什么比这更简单的了,经典的wound-ip时钟重量的例子很好地说明了这种明显的简单性。只要重物不起作用,卷绕过程中所使用的动能就保持在势能状态。因此,一旦重物开始下降,这个势能就进入了动能状态,在运动过程中的任何时刻,消耗的动能和尚未使用的势能之和等于主要用于提升重物的总能量。
在这样的基本情况下,区分动能和势能并不困难;但是,一旦我们超越了这些非常简单的例子,就有可能像庞加莱所指出的那样,把能量的两种形式分开,从而确定一个系统的总能量(化学能量、电能量等等)。这些公式最后包含了如此异质的东西,以至于能量不再能被定义。
“如果我们愿意,”他在《科学与假设》中说,“阐明能量守恒的所有普遍性原则,并将其应用于宇宙,我们看到,可以说,它消失了,只有这——有一些东西保持不变。但这有什么意义吗?”
对于科学的进步来说,非常幸运的是,当能量守恒原理的结果被提出时,它的支持者并没有如此仔细地研究这个问题。他们不顾反对意见,建立了一种原则,这一原则为研究提供了巨大的帮助,而这种研究正是他们的起源。它特别表明,为产生某种效果(例如,一种新的化学平衡)而消耗的功并没有丢失,而是在身体恢复到原始状态时得到恢复。而且,能量守恒的原理现在也差不多是这样看待的。它把我们带回到,弹簧释放时所作的功等于压缩它时所吸收的力。这样,我们又一次偶然发现了一个显而易见的真理,而这些真理往往构成了最伟大的科学原理的网。
无论如何,物理学家们自以为拥有的那种能力,即认为似乎已经丧失的能量已经进入了它的潜在状态,总是会把能量守恒的原则从实验批评中排除出去。潜在的势能是那些“隐藏力”的一部分,早期的力学通过这些“隐藏力”的干预,成功地将实验中未能发现的力纳入了它的方程。一旦能量守恒被承认为一种假设,我们就必须假定,那些看来丢失的东西一定能在别的地方找到,而势能的深渊为它提供了一个不可侵犯的庇护所。但是,如果我们从相反的假设出发,即能量可以利用,也可以损失,我们就不得不承认,第二个假设所拥有的事实至少和第一个假设一样多。
而且,这些讨论都是徒劳无益的,因为实验无法阐明这个问题。因此,我们必须保留能量守恒的原理,直到进一步深入到原子内部的宇宙之后,才能清楚地阐明能量是如何损失的。在这一点上,解决办法是隐约可见的,我现在就来研究一下。
对那些极不符合或根本不符合能量永恒性原则的事实纠缠不休,同样是没有用的,因为只要设想出任何假设,使它们符合能量永恒性原则就足够了。因此,一定会找到一种方法来解释物体的质量如何随着速度的增加而大大增加,这一点已经被放射性粒子的实验所证明了。人们确实已经解释过,一块永磁体如何可以在电流流过的无限时间内不因摩擦而发热,而不因摩擦而丧失磁性。只要假设它没有阻力就足够了,也就是说,只要赋予它一种性质,证明光传播的非瞬时性质是不存在的。
这些无法证实的假设总是使一个理论得以保存,只要它是一个有价值的理论。物理学中的许多假设,如气体动力学理论,如果实验能够阐明它们,它们可能很快就会消失。这些分子以炮弹的速度不断地相互碰撞,而没有被加热,这要归功于一种被认为是无限的弹性,这与现实也许只有非常遥远的相似之处。这个理论被正确地保留下来,因为它是一个富有成效的理论,因为没有任何可能的实验能使我们证明它的不准确性。
我们已经看到,能量的退化及其转化为不可接近的势能的理论如何使我们从实验的批判中撤回能量守恒的原则。这一理论满足了绝大多数物理学家,但不是所有物理学家。我们知道庞加莱是怎么想的。他不是唯一一个表示怀疑的人。最近,蒙彼利埃科学学院院长M. Sabatier在一次有趣的就职演讲中提出了“物质宇宙是永恒的吗?”,这个问题是否相当确定,世界上没有真正的、渐进的能量损失;最近,在一本关于能量退化的回忆录中,我们最有远见的物理学家之一伯纳德·布伦哈斯先生这样表达自己的观点:-
“我们凭什么证明宇宙是一个有限的系统?”如果不是这样,那么“宇宙的总能量”或“宇宙的可利用能量”这些表述意味着什么呢?说总能量被保留了,但可利用的能量减少了,这不是提出了毫无意义的命题吗?
“想象一个宇宙,在我们太阳系的例子之后,总内能可能会继续减少,而剩余的部分会不断地变成一种不可用的形式,在这种形式中,能量会丢失,同时也会退化,这并不荒谬。
“能量守恒定律只是一个定义:证明这一点的证据是,当一种新的现象在能量方程中出现不和谐时,就会为它建立一种新的能量形式,这种形式是由重新建立妥协的不平等的条件所定义的。”
在回信中,这位物理学家在信中阐述了我对这一点的看法
“在物理学定律的阐述中,‘没有什么是失去的’这句话应该删除,因为今天的科学告诉我们,有些东西是失去的。明天的科学肯定会朝着世界的泄漏和磨损的方向,而不是朝着它们更稳定的方向,来修正现有的思想。”
在本章和前几章中,我忠实地阐述了目前支配科学的理论。我的批评并没有影响我阐述的真实性。他们的目的只是要表明,现有的理论包含着一些非常薄弱的地方,因此可以取代它们,或者至少可以为取代它们做准备。我们不再受早期原则的束缚,现在这些原则已经被充分动摇了,我们可以着手研究,是否能量不是不可摧毁的,而是像物质那样,它只是一种转化,不会消失而不返回。