浅析_热质说_和_热动说_之争

２ 热动说
随着物理学的发展，逐渐发现了许多 与热质说相矛盾的事实。这时，热质说就
失掉了它的积极作用，变成阻滞物理学发 展的障碍。
早期热动说的支持者有笛卡尔、培 根、波义耳、胡克、牛顿等。培根从摩擦 生热等现象得出：热是一种膨胀的、被约 束的而在其斗争中作用于物体的较小粒子 之上的运动。这种看法影响了许多科学 家。当时认为热是一种运动的观点，因缺 乏足够的实验根据，欠说服力。
三是科学争论的价值，在于争论的科 学性。没有科学基础的争论，只是一种毫 无用益处的辩驳，并不会给科学的发展带 来思想的火花和真理的曙光。科学的争 论，是把对科学真真理的探索放在高于一 切的位置上，一切以自然规律为准绳，一切 以满足客观事物为依据。在这种争论中， 争论者个人的得失都显得不重要了，重要 的是否推动了科学探索的进步。
学 术 论 坛
科技创新导报 ２００９ ＮＯ．１７
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
浅析“热质说”和“热动说”之争
解士军 （ 中国矿业大学（ 北京） 党委宣传部 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘 要： 关于热的本质， 存在着热质说和热动说两种不同的观点。正是由于这两种观点的争论， 才使人们对热的本质有了正确的认识， 最
［５］ 余长敏．漫评热的本质——热质说与热 动说．物理教师，２００５ 年第 ２６ 卷第 ２ 期．
科技创新导报 Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ
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在热动说牢固确立后，进一步探索热 的微观本质成为物理学家们的迫切任务。 在克劳修斯、麦克斯韦、玻耳兹曼等人的 努力下，建立起了分子运动论。在吉布斯 的系综理论、波尔兹曼、吉布斯、丁铎尔 等研究的涨落理论和布朗运动，以及由玻 色、费米、泡利等建立量子统计理论的基 础上建立了探讨热的微观本质的“统计力 学 ”， 使 人 们 对 热 的 本 性 的 认 识 更 为 深 刻 。
二是科学发展是一个曲折的过程，虽 然热质说作为一个错误的学说最终退出了 历史舞台，但也曾在热学的发展进程中，起 过不少积极作用。比如，在热质说的指导 下，布莱克发现了比热和潜热，从而形成了 量热学的理论与方法；瓦特改进了蒸汽机， 促进了社会生产力的高度发展；傅立叶建 立了热传导理论等，都是源于热质说。所 以要以历史发展的观点，一分为二的对待 它。
终导致热动说与热质说在科学界的地位的交替。
关键词： 热质说 热动说 本质 启示
中图分类号： Ｏ ５ ５
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ６ ７ ４ － ０ ９ ８ Ｘ （ ２ ０ ０ ９ ） ０ ６ （ ｂ ） － ０ ２ １ ７ － ０ １
热是一种常见的自然现象，但对热的 本质的认识从遥远的古代一直延续到近代 才被人们所逐步认识。关于热的本质，存 在两种不同的观点：一种是以布莱克、伽 桑狄等为代表的热质说，认为热是一种没 有重量的特殊物质（流体），基数量是守恒 的，热质粒子之间相互排斥，但却受到普遍 物质粒子的吸引，而且不同的普通物质对 热流体的吸引力不同；一种是以培根、笛 卡儿为代表的热动说，认为热是组成物质 的微观粒子运动的表现，它可由物体的机 械运动转化而来。
四是进行科学研究，要选准方向，以持 之以恒的意志品质、实事求是的科学态 度，才能修成正果。比如，为子测量热功当 量，焦耳前后连续进行了三四十年、四百 多次各种各样的实验。而且在热质学占统 治地位的情况下，坚持了下来，取得了成 果。这不但结束了热质说和热动说的争 论，而且还为人们建立能量转换和守恒定 律奠定了自然科学的重要基石。
随着历史的发展，实验材料的增多，很 多实验越来越表明热质说不能说明物体因 摩擦做功而发热的现象。１７９８ 年，英国物 理学家伦福德（１７５３－１８１４）在一篇题为《关 于用摩擦产生热的来源的调研》中报道了 机械功生热的实验。他形成这样一种思 想：热是物质的一种运动形式，是粒子振动 的宏观表现。但是实验缺乏精确测量的根 据，因而还不能做出最后的结论。１７９９ 年， 英国化学家戴维（１７７８－１８２９）在真实装置中 使两块冰相互摩擦，并使周围的温度比冰 还低。实验发现，冰块摩擦后就逐渐融化 了。戴维分析指出，使冰块融化的热不可 能从周围的空气中来，因为周围空气的温 度比冰还低；这热也不可能来自潜热，因为 冰融化时是吸收潜热、而不是放出潜热。 伦福德和戴维的实验与验证令人信服，为 以后热质说的最终崩溃和热动说的确立提 供了最早的论据。１８５７ 年克劳修斯在研究 理想气体的分子的热运动时，证明气体的 绝对温度由其分子的平均平动能所决定， 对热力学定律作出了动力学描述。１８７８ 年 焦耳最后确定了热功当量，迈尔、焦耳、亥 姆霍兹等人发现了能量守恒与转化定律。 这时期，热质说被彻底抛弃了。人们认识 到热运动是宏观物体内部分子、原子等微 观粒子的一种永不停息的无规则运动，是 物质的一种基本运动形式。
１ 热质说
热质说即热素说，最早可追溯到将火 作为物质的基本元素。古希腊的赫拉克利 特（公元前 ５４０－４７５）认为宇宙万物是由土、 水、气、火四种元素组成，而火是一切自然 现象的物质始源。到 １７ 世纪时，哈雷大学 教授施塔耳（１６６０－１７３４）认为热是一种特殊 物质，由“原子”构成，物体的冷和热被解 释为都是由特殊的“热原子”和“冷原子” 引起的，这个观念把人们引向到了“热质 说”。１６３８ 年法国学者伽桑狄（１５９２－１６５５） 极大的热情重新发掘和宣传了古代原子论 思想。在这种思想影响下，波义耳（１６２７－ １６８４）放弃了热动学，设想存在着某种“火 粒 子 ”， 比 较 成 功 解 释 了 在 真 空 发 生 的 热 辐 射现象。荷兰科学家布尔哈夫（１６６８－１７３８） 提出热是钻在物体内细孔中的具有高度可 塑 性 和 贯 穿 性 的 “ 物 质 粒 子 ”， 它 们 没 有 重 量、彼此排斥，弥漫于整个宇宙。英国物理 学家布莱克（１７２８－１７９９）在得出量热学的基 本公式后，又提出了“潜热”概念，对热质 说起到了巨大推动作用。１７８９ 年法国化学 家拉瓦锡进一步明确了热质说。
３ 启示与思考
纵观人类认识热的本性历史，热质说 与热动说之争历经 ２００ 余年，它留给人们许 多物理学思想与物理学方法的启示：
一是要正确对待历史上的错误假说。 热质说有存在的历史原因，与当时人类的 理论认识和实践认识水平相一致，它把映
象当作了原形，但更适合于当时自然科学 家们机械论的形而上学的思维方式，是物 理学发展难以绕过的阶段。
［２］ 郭 奕 玲 ， 沉 慧 君 ． 物 理 学 史 （ 第 ２ ） ． 清 华 大学出版社，２００５ 年 ８ 月第 １ 版
［３］ 李艳平，申 先 甲 ．物 理 学 史 教 程．科学出 版社，２００３ 年 ３ 月第 １ 版
［４］ 吴 宗 汉 ， 周 雨 青 ． 物 理 学 史 与 物 理 学 思 想方法论．清华大学出版社，２００７ 年 １０ 月第 １ 版
五是要善于接受创新思想，敢于抛弃 在实践中已经显出破绽的陈旧的观念，从 而形成自己的思想认识，反对把一个时期 的认识当作终极真理。抱残守缺、墨守成 规的历史已经给过人们沉痛的教训，而当 今瞬息万变的潮流要求我们பைடு நூலகம்有创新精 神，具备创新能力。只有这样，才能科学准 确地靠近真理。
参考文献
［１］ 刘佑昌．现代物理思想渊源——物理思 想纵横谈．北京航空航天出版社，１９９５ 年 ２ 月第 １ 版
热质说已经能简易地解释当时发现的 大部分热学现象：对流是含有热质的物质 的流动；传导是热质粒子间相互排斥，热质 应从热的物体流向冷的物体，达到新的热 平衡；热辐射是物质的直接辐射。物体受 热膨胀是由于热质粒子的排斥作用所致； 关于物质的固、液、气三态，认为取决于物 质中含有热质粒子的多少，较多的热质粒 子并呈自由状态，物质处于气态；当物质处 于固态或液态时，物质所含的热质粒子较 少。而量热学在一定特定条件下得到的实 验结果与热质说预言相吻合，为热质说提 供了实验依据和支持。到 １８ 世纪末，在欧 洲明显占了统治地位。