物理學(xué)史之笛卡爾和萊布尼茨的活力與死力之爭.doc

《物理學(xué)史之笛卡爾和萊布尼茨的活力與死力之爭.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、1644年笛卡爾（ReneDescartes，1596－1650）在他所著的《哲學(xué)原理》中討論碰撞問題時引進了動量的概念，用以度量運動。1687年牛頓(IsacNewton，1642－1727)在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中把動量的改變來度量力。與此不同的是萊布尼茲（GottfriedWilhelmLeibniz，1646－1716）在1686年的一篇論文中抨擊笛卡爾，主張用質(zhì)量乘速度的平方來度量運動，萊布尼茲稱之為活力。把牛頓由動量所度量的力也稱為死力。萊布尼茲的主張正好和1669年惠更斯關(guān)于碰撞問

2、題研究的結(jié)論一致，該結(jié)論說“兩個物體相互碰撞時，它們的質(zhì)量與速度平方乘積之和在碰撞前后保持不變?！睆娜R布尼茲挑起爭論起，形成了以笛卡爾和萊布尼茲兩大派的論爭。這場論戰(zhàn)延續(xù)了近半個世紀(jì)，許多學(xué)者都參加了論戰(zhàn)，并且各有實驗佐證。一直到1743年法國學(xué)者達朗貝爾（JeanleRondd'Alembert，1717－1783）在他的《論動力學(xué)》中說：“對于量度一個力來說，用它給予一個受它作用而通過一定距離的物體的活力，或者用它給予受它作用一定時間的物體的動量同樣都是合理的?！痹谶@里，達朗貝爾揭示了活力是按作用

3、距離力的量度，而動量是按作用時間力的量度。這場爭論終于塵埃落定了?；盍Σ抛鳛橐粋€正式的力學(xué)名詞為力學(xué)家們普遍接受?；盍﹄m然為力學(xué)家接受了，但是它與力的關(guān)系并沒有弄清楚。一直到1807年英國學(xué)者托馬斯·楊（ThomasYoung，1773—1829）引進了能量的概念，1831年法國學(xué)者科里奧利（GustaveGaspardCoriolis，1792－1843）又引進了力做功的概念，并且在活力前加了1/2系數(shù)稱為動能，通過積分給出了功與動能的聯(lián)系，即F=mv2/2這個式子表示力做功轉(zhuǎn)化為物體的動能。也就是

4、說自然界的機械能是守恒的。1860年后，能量定律“很快成為全部自然科學(xué)的基石。特別是在物理學(xué)中，每一種新的理論首先要檢驗它是否跟能量守恒原理相符合?！钡?，時至那時，原理的發(fā)現(xiàn)者們還只是著重從量的守恒上去概括定律的名稱，而沒強調(diào)運動的轉(zhuǎn)比。那到底是什么時候原理才被概括成“能量的轉(zhuǎn)比和守恒定律”的呢？從恩格斯在《反杜林論》的一段論述中，可以得到問題的答案。恩格斯說：“如果說，新發(fā)現(xiàn)的、偉大的運動基本規(guī)律，十年前還僅僅慨括為能量守恒定律，僅僅概括為運動不生不滅這種表述，就是說，僅僅從量方面概括它，那么這種

5、狹隘的、消極的表述日益被那種關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化的積極表述所代替，在這里過程的質(zhì)的內(nèi)容第一次獲得了自己的權(quán)利，……”恩格斯這段話發(fā)表于1885年，他說十年前消極表述日益被積極表述所代替，由此判斷，“能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律”這一準(zhǔn)確而完善的表述應(yīng)形成于1875年或稍后一點。到此為止，似乎有關(guān)定律的一切問題都解決了。其實不然。我們知道，直到二十世紀(jì)初，熱力學(xué)中的一個重要基本概念——熱量還是沿用的十八世紀(jì)的定義，而這個定義是以熱質(zhì)說為基礎(chǔ)的。也就是說，在熱力學(xué)大廈的基石中還有一塊是不牢固的。因此，1909年，喀喇氏

6、（C·Caratheeodory）對內(nèi)能進行了重新定義：“任何一個物體或物體系在平衡態(tài)有一個態(tài)函數(shù)U，叫做它的內(nèi)能，當(dāng)這個物體從第一態(tài)經(jīng)過一個絕熱過程到第二態(tài)后，它的內(nèi)能的增加等于在過程中外界對它所做的功W。”U2-U1=W（8）這樣定義的內(nèi)能就與熱量毫不相關(guān)了，它只與機械能和電磁能有關(guān)。在這一基礎(chǔ)上可以反過來定義熱量：Q=U2-U1-W（9）直到這個時候，熱力學(xué)第一定律（能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律）、第二定律及整個熱力學(xué)理論才同熱質(zhì)說實行了最徹底的決裂。綜觀全文，可知“能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律”的三種表述反映

7、了人類認(rèn)識這一自然規(guī)律的歷程。這三種表述一種比一種更深刻，一種比一種更接近客觀真理。人類正是這樣一步一步地認(rèn)識物質(zhì)世界的。