新原理:第三卷:能量不可摧毁的教条

第一章力的一元论概念与能量守恒理论

1.能量守恒

老物理学家们认为宇宙的各种力是不同的,彼此之间没有联系。热、电、光等似乎是互不相干的现象。

上世纪下半叶兴起的思想与此大相径庭。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的转化——能量。就像物质一样,它可以改变它的形态,但它在宇宙中的数量却保持不变。各种力,光、热等等,只不过是能量的不同表现。

力量可能是坚不可摧的这一观点是最近才出现的。事实上,能量守恒的教条只自夸存在了大约半个世纪。直到科学发现之日,科学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。

能量守恒的原理以一种如此庄严而简单的形式呈现出来,而且完全符合人们思维的某些倾向,因此人们会认为,它在公布的那一天一定引起了人们的高度关注。它的命运完全不同。10年来,世界上没有一个学者愿意讨论这个问题。它不朽的作者,海尔布隆的梅尔博士,在他的回忆录和实验中无功而终。梅尔死于绝望和默默无闻,以至于几年后,当赫姆霍尔兹只以数学考虑为基础,重复同样的发现时,他甚至没有怀疑他的前辈的存在。批判性思维是一种罕见的天赋,即使最深刻的思想和最令人信服的实验,只要不被享有官方权威的声望的学者采用,就不会产生任何影响。

[(1)梅耶的第一篇论文《论无生命的自然力量》发表于1842年。他的最后一篇《关于热的机械当量的评论》发表于1851年。]

然而,从长远来看,总是会有这样的情况:一种新思想在某些享有这种威望的学者身上找到了捍卫者,然后迅速传播开来。一旦这样一个人理解了能量守恒的伟大思想,它立即获得了成功。

特别是W. Thomson(后来的开尔文勋爵)的讨论和焦耳的实验,证实了梅尔关于热与功等价的结果,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,人们开始宣称物理力量的统一性和等价性,尽管其依据相当狭窄。

这个概括是从实验中得来的,而现实中并不包括它。事实上,这是根据对液体中重物下降到一定高度时所产生的温度上升的研究而推导出来的。有人指出,要使一公斤水的温度升高一度,就必须从一米高的地方扔下425公斤重的水。425这个数字被称为热的机械当量。

在这个实验和其他类似的实验中,我们只是建立了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。我们可以用手转动机器,蒸汽、风、电等都能产生同样的功,尽管它们的原因明显不同。说到热的机械当量,只能说明从一米的高度落下425公斤的水,水的温度就升高一度。实际上,热量或任何形式的能量都等于功,就像一个二十个苏的银币等于一磅牛肉一样。

由于科学的工作与其说是定义事物,不如说是测量事物,因此,获得一种度量单位总是会使科学取得巨大的进步。由于能量或功的单位的创造,我们已经成功地确切地陈述了以前非常模糊的概念。当任何形式的能量能够产生一定数量的卡路里或公斤时,我们就能确定它的大小。实际上,大多数的化学力、电力力和其他力都是通过它们产生的热量,通过量热计的水的温度升高来测量的。

除了能量守恒原理之外,还陆续加入了其他的理论,使能量的分布规律得以明确地建立起来。它们最初只应用于热,也就是说,应用于物理学的热力学分支,不久便扩展到各种形式的能量。一门特殊的科学——能量力学就这样诞生了,我们将在后面简要地讨论它。

2.热力学原理

热力学和能量力学只是第一个理论的延伸,它们都依赖于三个原理(1)能量守恒原理,(2)能量分布原理,即卡诺定律,(3)最小作用定律。

第一个,如上所述,表述如下:宇宙中所含的能量的数量是不变的。

现在稍微不太有把握地概括一下,我们只能说,在一个孤立的系统中,可见能量和势能的和是恒定的。在这种形式下,这个原理显然是无懈可击的,因为势能并不总是可用的,我们总是可以把满足所要求的比率所需的值归之于它。

热力学的第二个原理,或卡诺原理,虽然由于以纯粹的数学形式引入了非常不同的东西而变得非常复杂,但它完全包含在克劳修斯所作的下述说明中:没有功,热不能从冷的物体传递到热的物体。现在可以这样概括:能量的传输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——热能、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媲美,这种液体通过一根管子与另一根位于较低水平的容器进行通信。它同样可以被比作河水流入大海。

把敌人从热的物体加热到冷的物体,而从不从冷的物体加热到热的物体,其原理类似于迫使河流流向大海而阻止它们流回源头。说河流流入大海而不折返是对卡诺原理的简单翻译。

这样表述,它就成了不言而喻的事实。卡诺把它写成了几乎同样简单的形式,但物理学家花了近25年的时间才掌握它的全部内容。他受到天才启发的想法只是把大量热量的下降与水的下降进行比较,随后的所有进展都在于认识到各种形式的能量,特别是电,在它们的分配中遵守调节液体流动的规律。让我们看看,卡诺到底写了什么:-

“在蒸汽机中,动力的产生不是由于热量的实际消耗,而是由于它从一个受热的物体到一个较冷的物体的运输——也就是说,由于平衡的恢复,而平衡本应被这样或那样的原因打破,被诸如燃烧或其他的化学反应所打破……热的动力可以与水的下落相比较。”两者都有一个不能通过的最大值,这与用来接收水的作用的机器和用来接收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;热的原动力同样取决于热量的消耗,我们称之为热量下降的高度,也就是说,受热量交换影响的人体温度的差异。

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这段话。然而,由于他的原理得到了理解,上个世纪的理论和实践科学就完全被颠覆了。现在,没有一个物理学家或化学家在提出一个新命题之前,首先要验证它是否与卡诺原理相矛盾。可以说,从来没有一个如此简单的想法会产生如此深远的影响。它将永远用来说明在科学革命中指导思想的主要作用,以及获得最简单的概括是多么缓慢。

实际上,热力学的第二条原理比第一条重要得多。此外,它几乎是独立的。即使能量没有被保存,它的分布也会一直发生,至少在绝大多数情况下,是符合卡诺定律的。

这一原理的普遍性使它可以推广到宇宙中的所有现象。它限制了它们的行进,并且禁止它们可逆——也就是说,它禁止它们总是沿着同一个方向前进,因此在时间的进程中不能倒退。如果有一种比数学家麦克斯韦的魔鬼更强大的魔力,能迫使分子结构重新回到原来的状态,它就会慢慢地使世界倒退,迫使它沿着年代的进程倒退,从而迫使它的居民们依次呈现出它们在一连串地质时期中出现的早期形态。

卡诺原理是由所谓的最小作用量原理,或称汉密尔顿原理完成的,汉密尔顿原理向我们展示了受优越力约束的分子从一点移动到另一点的路径。他告诉我们,这些分子只能向一个方向移动,也就是最省力的那个方向。这也是一个非常简单但却影响深远的原则。回到上面卡诺原理的形式,即河流流入大海而不返回,我们可以补充说,根据最小努力的原则,河流流向大海的方向需要最少的努力,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

这是热力学的一个原理,简单地说一下,声称要取代经典力学的能量力学科学已经建立起来了。

能量力学只从事现象的测量,而从不从事现象的解释。没有无法计算的东西。除去物质和力,它只研究能量的转变,只从它们的能量作用中认识现象。它测量热的量、磁场的量、电位差等,并限定于建立这些量之间的数学关系。

用一些简短的说明就足以说明,在这个理论中,宇宙的力量是如何被构想出来的。能量理论与其说是学说,不如说是一种方法。尽管如此,它还是把一些重要的概念引入了科学,下面我将简要介绍一下。

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时的能量,但当静止停止时,能量就能发挥作用。例如,一个盘绕的弹簧的力,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恒定。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。势能完全取决于分子的位置。上面解释过的最小作用量原理,当动能和势能已知时,就可以建立运动方程。

2.能量的数量及其张力

能量理论把在旧力学中相当混乱的某些概念引入了精确度,它表明,一个物体的能量,无论与之相关的自然力是什么,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,它可以用速度、压力、温度、高度、电动势等表示。回到卡诺用来解释其原理的力与液体流动的比较上来,很容易理解这两个因素——量和张力所起的作用。在水库中,数量由液体的质量来表示,张力由其高于流出孔的高度来表示。

所有形式的能量都只能通过它们所产生的功来表示,而且没有任何东西可以区分各种力所做的功——电的、机械的、热的,等等——因此,它们都可以用同样的功单位,即公斤来表示。为了方便起见,有时会使用其他单位,但它们总是可以减少到公斤。例如,在电中用作功单位的焦耳约为千克的十分之一。用现代物理学家的话说,能量已成为以千克计算功的代名词。

量和张力这两个因素是量级,对于它们的测量,我们无法给出其他的定义。在重力中,重量用千克表示,拉力用下落高度的米数表示。它们的乘积代表重力能。在电学中,这个量用电源的输出来表示,单位是库仑,而张力用电压力来表示,单位是伏特。在动能中,量用质量表示,张力用速度表示,等等。

因此,一般来说,如果我们用E表示以功为单位的能量,用Q表示量,用T表示张力,我们就得到E = Q x T,因此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,熵的名称通常用商Q/T表示,Q表示热能,T表示绝对温度。这可以用积分M/T更一般地表示。当一定数量的热能从受热的物体传到冷的物体时,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改变。因此,它是一个变量,在某些条件下可以以独立的方式变化。

从熵的概念出发,某些物理学家似乎想要创造一种特殊的物理量级,这种物理量级可以用不同形式的能量加以概括。我们已经知道,通过用千克-米来表示各种各样的能量形式,所有的能量都是相等的,这样就可以用算术的方法把它们相加。但是,构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加起来,得到一个单一的总熵。很容易看出,不同能量的因子在现实中表达的东西非常不同。例如,在热能中,张力因子用温度表示;用动能除以速度;在重力能量的高度,等等。

可以肯定的是,当一个概念被使用它的学者以截然不同的方式理解时,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年发表在英语杂志《自然》、《电气评论》和《电工》上的一篇长篇讨论中收集到。著名的物理学家在上面发表了最矛盾的观点,而且似乎对他们彼此对对方的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到蒸汽机的情况中。对他们来说,一个物体的熵仅仅代表了在不加也不减热量的情况下,其外部做功的热能随温度的高低和物质的千克的变化(以卡路里为单位)。与熵相关的困难来自于不可能定义不同形式的能量是由什么组成的。例如,就电和热而言,人们可以同吕西安·庞加莱先生一道说:“在相当于能量的热量和必须乘以一定电势才能表示一定量功的电量之间,不可能建立一种可转化为精确数字比率的联系”。

人们确实会发现,在不同形式的能量中,事物似乎是相似的,但这些类比往往是非常肤浅的。在电中,电阻几乎与动能中的质量相对应,但在热能中,它与什么相对应?要改变一个物体的状态而不改变它的温度,仅仅是克服分子的阻力而改变它的温度是必要的吗?在这些重要的问题上,教科书是沉默的。无论如何,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。特别是在电中,量和张力这两个因素之间的差异是很明显的。我们实验室中的静态机器在非常高的张力下产生电流,因为它可能高达5万伏特;但是它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,原电池的安培产率很高,而它发出的电在极微弱的张力下几乎不超过两伏特。

老电工们不知道这些区别,他们错误地认为我们实验室里的静态机器,因为它们发出响亮的火花,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表示的功是微不足道的。正是由于这个原因,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伏特左右,但输出很高,生理,热量和发光的影响是相当可观的。

在热的研究中,张力和量两个量级之间的差异同样可以清楚地显示出来。张力用身体的温度来表示,量用身体产生的热量来表示。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一整片森林的同一棵树,把温度计插入火柴的火焰中或插入森林的火焰中,就会显示相同的温度。然而,很明显,这两种情况下产生的热量是截然不同的。用火柴燃烧产生的热量,我们只能把几滴水烧到沸点,而用森林燃烧产生的热量,我们可以煮沸好几吨同样的液体。

3.量转化为张力,反之亦然

量与张力的乘积,也就是说,功,是一个恒定的大小;但是,在不改变这个乘积的情况下,增加一个因素而减少另一个因素是有可能的。这些都是商业日常所依赖的操作。

上面所给出的水力类比——如果我们希望彻底了解能量的分布,就应该经常求助于它们——使我们能够设想量如何转化为张力,或者相反地,如何在不改变它们的总积的情况下转化为张力。例如,我们可以看到,不改变液体的重量,只要简单地改变容器的高度和宽度,我们就可以在非常微弱的压力下获得非常大的输出,或者在另一方面,在非常大的压力下获得非常小的输出。

将量转化为张力,反过来,在电中是不恒定的。电池的张力只有几伏特,但输出安培相当大,通过感应线圈使电流的张力达到2万伏特以上,同时大大降低其输出。同样也可进行相反的操作。在某些工业装置中,我们成功地在10万伏特的张力下发电,然后将这种太大而不具有实际用途的张力转化,以便在微弱的电压下获得很大的输出。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。

根据它们的影响,我们可能会认为数量和张力构成了两个截然不同的元素。它们实际上是同一事物的两种形式。从量到张力的转化仅仅是由相同能量的分布方式产生的。相反,反向操作将把张力转化为量。在半径一万公里的球面上散布一库仑,只能产生一伏特的压力。让我们把同样数量的电散布在一个直径小于10万倍的球体上,也就是100米的球体上,同样数量的电产生的电势将是10万倍的电势,也就是10万伏特的压强。

这对任何其他形式的能量都是一样的,例如,光。如果我们有一支铅笔,在一定范围内微弱地照亮一个表面,并希望增加这个表面的一部分的光,我们只需借助透镜将铅笔集中在一个小空间内。被照亮部分的强度将大大增加,但被照亮的表面将明显减少。通过同样的操作,我们可以把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——我们增加了表面的光照或加热,但降低了表面单位的强度。上述操作都没有改变能量消耗的数量。光是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,我们特别求助于能量力学的原理。作为一种计算方法,它们是无可指摘的,但我们不能试图从它们那里得到解释现象的企图。此外,能量理论完全否定这种解释。它把自己的作用局限于测量用方程式联系在一起的大小,因而否定力的存在,忽略物质,而用一个单一的实体——能量来代替它们,它只局限于测量能量的各种变化。

“但到那时,人们会说,”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,我们还能看到什么现实的形象呢?但我们不需要形象,不需要象征。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,以这样一种方式,有些是已知的,而另一些则是从它们中推导出来的……今后,我们不必为那些不能证明存在的力而烦恼,也不必为那些作用于我们所不认识的原子之间的力而烦恼,只需要关心在所研究的现象中所起作用的能量的数量。所有把两种或两种以上的不同物种的现象联系在一起的方程必然是能量量之间的方程。不可能有其他的,因为除了时间和空间之外,能量是所有数量级现象所共有的唯一量级。”

经典力学也没有把物质带入它的方程,因为它只处理物质的影响,但它并没有否认物质的存在。能量力学认为忽略它比试图解释它更简单,它永远不会导致任何非常高的哲学概念。如果科学拒绝去理解起初似乎超出其能力范围的东西,那么它就很难取得进步。以前在动物学中也有这种性质的倾向,当时它只是单纯地描写事物,拒绝研究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占据足够长的时间,像拉马克和达尔文这样的哲学家就不会找到合成它们的材料。把一生花在称量或测量某物上的专家的数量再多也不过分。不时地会出现一位建筑师,他用不眠之夜的工人耐心地把材料拼凑起来,建起了一座大厦。能量力学的门徒们今天正在积累这类文献,以备将来有更优秀的人出现,他们会很好地利用这些文献。

在把物质当作一个可以忽略不计的量的过程中,能量力学只不过是承担了一项几百年前的形而上学遗产。在很长一段时间里,证明物质甚至宇宙的不存在,并详细阐述这些否定,是哲学家们的惯常消遣之一。一旦进入实验室,这些无害的推测就失去了所有的兴趣。因此,我们不得不这样做,仿佛物质是构成宇宙的一种非常真实的东西,因而也是现象的基础。我们还必须非常清楚地区分哪些物质可以称量,哪些能量的不同形式——光、热等等——不能称量,因此被加到物体上而不增加物体的重量。

因此,尽管有各种能量学方程式,物质和能量之间巨大的对偶性仍然存在。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。

看过我上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具有固定性质的能量。我们并没有从它身上得到任何可以肯定它作为物质存在的特殊性质,而只是证明它是一种能把自己转变成其他形式的能量的形式,并且通过它的分离,它是宇宙中大多数力的起源,特别是太阳的热和电。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.能量退化理论

能量不可摧毁的教条不再建立在非常可靠的论据上,但它得到了一些非常有力的信念的支持,这些信念使它不容讨论。像著名数学家亨利·庞加莱(Henri Poincare)那样发现了它的弱点并指出它的不确定性的学者非常少。

从对热与功关系的最早研究开始,人们就认识到,如果能够将一定数量的功转化为热,那么我们就没有办法在不损失热量的情况下将功转化为热。最好的蒸汽机转化为功的热量不超过所消耗热量的十分之一。观察确实表明,任何一种能量的消失总是伴随着另一种能量的出现;但这种演变伴随着原始能量的退化,使其变得更不容易利用。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刀枪不入的。必须有几种能量的性质,其中热量是最低的。不同的能量有一种不可战胜的倾向,将自己转变成这种低形式的能量,因此,宇宙中所有的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,由于热只有在能够作用于温度较低的物体上才可作为能量利用,因此,可以得出这样的结论:当所有的物质粒子都含有同样低张力的能量时,它们之间就不可能发生交换。这将是我们宇宙的终结。从高度分化的状态,它会逐渐过渡到无分化的状态。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,一直无法利用,直到有一天,我们的世界将与另一个能量水平较低的世界相遇,从而与之交换某种东西。在我们现在从研究中推导出的理论中,情况会有些不同。

2.势能

势能的概念只是基本观测事实的延伸。我已经说过,在能量守恒理论中,能量守恒有两种形式,动能或动能和势能。在一个孤立的系统中,这两种形式的能量可以向相反的方向变化,但它们的和保持不变。因此,如果我们称系统的动能为C,势能为P,我们得到C + P =常数。

显然,没有什么比这更简单的了,经典的创伤时钟的重量例子很好地说明了这种明显的简单。只要重物不起作用,上卷时所使用的动能就会储存在势态中。因此,一旦重量开始下降,这个势能就进入了动能状态,在运动过程的任何时刻,所消耗的动能和尚未使用的势能之和等于主要用于提高重量的总能量。

在这样的基本情况下,区分动能和势能并不困难;但是,一旦我们超越这些非常简单的例子,就有可能如庞加莱所证明的那样,把这两种形式的能量分开,从而确定一个系统的总能量(化学能量、电能量等)。公式最后包含了这些异质物质,能量就不能再被定义了。

"如果我们希望"他在《科学与假设》中说,"阐明能量守恒的一般原理,并将其应用到宇宙中,我们看到它,可以说,消失了,剩下的只有这个,有一些保持不变的东西。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,它的拥护者们并没有如此仔细地研究这个问题。他们蔑视反对意见,建立了一种原则,这一原则为其起源的研究提供了巨大的帮助。它特别表明,为产生某种效果(例如,新的化学平衡)所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考虑的。这又使我们回到,弹簧释放时所产生的功等于压缩它所吸收的力。于是,我们又一次无意中发现了一个司空见惯的显而易见的真理,而这些真理往往构成了最伟大的科学原理的网络。

无论如何,物理学家们自以为能把似乎已失去的能量当作已进入其潜在状态来考虑的能力,总是会把能量守恒的原则从实验批评中排除。潜在的势能扮演着那些“隐藏的力”的角色,早期的力学通过这些力的介入,成功地把未被他们发现的实验拟合进了它的方程。当能量守恒被承认为一种假设时,我们必须假设,似乎丢失的东西一定能在别处找到,势能的深渊为它提供了一个不可侵犯的避难所。但是,如果我们从相反的假设出发,即能量可以被使用和损失,我们就不得不承认,第二个假设至少有和第一个假设一样多的事实对它有利。

此外,这些讨论都是徒劳的,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,直到深入原子内部的宇宙,清楚地阐明能量是如何损耗的为止。在这一点上,解决办法是隐约可见的,我马上就来研究一下。

如果纠缠于那些与能量的永恒性原则极不一致或完全不一致的事实,那同样是无用的,因为只要想象出任何假设,就足以使它们符合这一原则。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长而急剧增加,正如放射性粒子的实验所证明的那样。事实上,人们已经解释了永磁体是如何在不确定的时间内通过电流而不因摩擦而变热而失去磁性的。只要假设它没有阻力,也就是说,赋予它一种性质,证明光传播的非瞬时性质是不存在的,就足够了。

这些无法证实的假设总是允许一个理论被保存下来,只要它是一个丰富的理论。物理学上的许多假设,如气体动力学理论,如果实验能够阐明的话,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,而不受热,这要归功于一种被认为是无限的弹性,而这种弹性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了下来,因为它是一个富有成效的理论,也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是如何使我们从对实验的批评中收回能量守恒原理的。这个理论满足了绝大多数物理学家,但不是所有人。我们知道庞加莱是怎么想的。他不是唯一一个对此表示怀疑的人。最近,蒙彼利埃理工学院院长M. Sabatier在一场有趣的就职演讲中提出了“物质宇宙是永恒的吗?”,这个问题是关于世界上是否确实没有真正的、渐进式的能量损失;最近,我们最有远见卓识的物理学家之一伯纳德·布伦纳斯在一本关于能量退化的回忆录中这样表达自己的观点

“我们有什么理由说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”这些表述又意味着什么呢?如果说总能量被保留了,但可利用的能量却减少了,这难道不是形成了毫无意义的命题吗?

“想象一个宇宙,在我们的太阳系的例子之后,总内能可能继续减少,而剩下的部分将不断过渡到不可用的形式,在那里,能量将丢失,同时退化,这不是荒谬的。

“能量守恒定律只是一个定义:证明这一点的证据是,当一个新现象在能量方程中建立了一个不和谐时,就为它建立了一种新的能量形式,由重新建立妥协的不平等的条件来定义。”

这位物理学家给我写了一封信,在信中我阐述了我对这一点的看法

“‘什么都没有失去’这句话应该从物理定律的阐述中删除,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渗漏和磨损的方向,而不是朝着世界更稳定的方向,来改变占统治地位的思想。”

在本章和前几章中,我已经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,目前的理论包含着一些非常薄弱的地方,因此可以取代它们,或者至少为取代它们做准备。我们不再被早期原则的重量所束缚,现在这些原则已经被充分地动摇了,我们可以着手检查,是否能量不是坚不可摧的,而是不会像能量只是转化的物质那样消失而不返回。