错误的“热质说”称雄百年不倒的启示

错误的“热质说”称雄百年不倒的启示

热是什么?古来就有许多不同的看法，后来逐渐形成两种截然相反的见解;一种认为热是自然界的一种独立的特殊的物质;一种认为热是物质粒子运动的一种表现。

到了十八世纪，认为热是某种特殊物质的观点占了上风。这个观点把人们引向了错误的“热质说”。英国的布莱克是“热质说”的积极倡导者，他的许多定量的精确的实验研究成了热学的基础，同时也从反面支持和补充了“热质说”。“热质说”认为，热是一种没有重量的流质，渗透在一切物体之中，物体所含热质的多少就决定了物体的冷热程度。热质不生不灭，也遵从物质守恒定律。

“热质说”比较顺利地解释了当时发现的许多热现象。比如，热传导是热质的流动，对流是载有热质的物质的流动，辐射是热质的传播，物体温度的变化是热质流入或流物体造成的。同时，以“热质说”为理论基础，热学研究也取得一些成果：比如，布莱特提出了“比热”“热容量”，“潜热”，等概念，认为“热量”就是热质的量，并由此成功地解释了混和量热法的规律;付里叶建立了热传导理论;卡诺提出了卡诺定律等。

“热质说”的成功，使它在十八世纪取得热学的统治地位。而热的运动说因缺乏精确的实验根据，难与匹敌，使热质说称雄近百年。

但是，“热的运动说”并没有停止向“热质说”的挑战。1798年，美国物理学家汤普逊，即伦福德伯爵，正监督军工生产时，注意到用钻头钻炮筒过程中，炮筒和铁屑有很高的温度，他怀疑孤立的物体能否无限持续地提供大量的热质。他作了很多不同的钻孔实验，最后他得出结论，热是钻头和炮筒因机械摩擦而产生的，即热是由运动产生的，热是运动的一种形式，而不是一种物质。因此“热质说”是错误的。在伦福德的影响下，1799年，戴维也进行了一项实验;在真空容器中，他用一只钟表机件使两块冰相互摩擦，并用冰块把整个实验仪器同周围环境隔离开。结果，摩擦使一部分冰融化水。很明显“热质守恒律”不成立了。戴维由此断定“热质是不存在的，热是一种特殊运动”。尽管这两个实验说明了“热质说”是错误的，但是，由于这两个试验都缺乏精细的定量标准，还难以说服大多数支持“热质说”的科学家们。“热质说”依然顽固不倒。直到十九世纪中期，德国的迈尔，英国的焦耳和格罗夫等人，在进行了一系列精确的实验基础上，确定了热功当量，确立了能量守恒与转化定律;麦克斯韦，玻尔兹曼运用数学理论，初步揭示了热的本质。到此，才真正摧毁了“热质说”这个谬误，建立了真正的反映热的本质的热运动理论。

一个错误学说居然能称雄一个世纪而难以被推翻的事实，说明了一个什么问题呢?“热质说”虽然在观念上是错误的，但在“热质说”的基础上发现和建立起来 的一些重要的热学定律却从定量上比较好地反映了客观现实。正如恩格斯所说：“在任何一门科学中，不正确的观念，如果抛开观察的错误不讲。归根到底都是对于正确事实的不正确观念。事实终归是事实，尽管关于它的现有的观念是错误的”。因此^，“热质说”被否定，不一定那些定律都被否定。显然，一个错误的学说也能为探索真理积累有价值的资料。也正因为与“热质说”相关联的一些定律是精确的实验定律，使得“热质说”还有一层华丽的包装，所以只象伦福德、戴维那样的简单定性的实验，还难以有力地推翻”热质说”。只有科学不断发展了，才在更精确的实验事实上和更高的理论认识上纠正了“热质说”这个谬误。