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六、能量转化和守恒定律的发现
    ——实践是认识发展的动力

    人类认识从古到今有了巨大的发展,特别是现代科学发展更加迅速,新理论层出不穷,新学科不断出现,新知识爆发式地增加,说明了人类认识在快速发展。那么,认识发展的动力是什么呢?有人说是“求知欲”、“好奇心”、“科学兴趣”等,这些心理因素对认识的发展无疑有重要的作用,但从根本上说,这些并不是认识发展的推动力。人类认识发展的历史表明,认识每前进一步都离不开实践,是实践由低级到高级的发展,才推动认识由浅入深、由片面向更多方面发展。

    同学们知道能量转化和守恒定律吗?它是19世纪自然科学上的三大发现之一。这个定律是怎样得来的呢?

    17世纪以前,生产活动基本上是手工操作,人们用人力、畜力、风力、水力带动一些简单的机械。后来,随着工场手工业的发展,纺织、采矿等工业逐步发展起来,生产中越来越多地采用了机器。在这个基础上,逐渐发展了关于动力测量以及机械运动传递的学说,在机械运动范围内也有了运动守恒的初步概念。到了18世纪,有了温度和热量的概念,计温学和量热学也逐步建立起来了。

    随着人们实践领域的扩大,18世纪后期,热机出现了。首先出现的热机是蒸汽机,并广泛运用于生产,使生产力得到迅速发展。但实践证明蒸汽机还存在不少缺点,这就需要人们不断加以改进。在改进蒸汽机的同时,人们又制成了一些新的热机。如为了交通运输的需要,制成了柴油机和汽油机;为了适应电力工业的需要,制成了蒸汽轮机。当时的热机一般效率很低,怎样用较少的燃料来使热机尽可能地多作功,即一定量的热到底可以转化为多少功?这是物理学和实际生产技术必须解决的一个重要课题。于是人们就从事热功当量的研究。1840年至1878年,英国物理学家焦耳经过40年的不懈努力,终于测出了热功当量的数值:J=4.18焦耳/卡=427公斤米/千卡。这就从实验上证明了能量守恒和转化定律。同时,又有人在理论上从气体的定压和定容比热之差推算了热功当量的数值。这时,能量守恒和转化定律才以科学定律的形式被确立起来。

    为什么蒸汽机不在中世纪出现?为什么能量守恒和转化定律要到19世纪后期才被人们发现呢?我们知道,认识来源于实践,任何科学发明都不是凭空产生的。有了一定实践的需要,才能提出某种认识的任务。蒸汽机是在工场手工业发展起来,迫切需要强大的动力机以后产生的。因此,蒸汽机就不可能在中世纪出现。蒸汽机在生产上广泛运用以后,为了提高它的工作效率,人们就得不断改进它,这也是实践的需要。以后生产又向前发展,实践又向人们提出了更新的任务,为了满足各生产部门的需要,又制成各种更新的热机,这样又必然促成生产力进一步发展。

    为了解决热机效率以及生产中遇到的能量转化的新问题,人们就要从事各种科学实验,这样就推动了物理学、化学的发展,最后导致了能量转化和守恒定律的发现。可见,这个定律是在生产实践和科学实验发展的基础上发现的,没有近代工业生产的发展,这个定律是不可能发现的。

    能量转化和守恒定律的发现说明,认识不仅从实践中产生,而且是随着实践的发展而发展的。实践是认识发展的推动力量。

    实践是认识发展的动力,首先是实践的需要推动认识的不断发展。社会实践不断提出新问题,促使人们去思索、去解答,从而推动着认识向前发展。例如,由于战争的需要,古代人设烽火台,用烽火和狼烟为信号传递军情。同样的原因,促使现代人创造了无线电发报机、雷达等科学技术,去探测和传递军情。还有,畜牧业和农业的需要产生了天文学,水利工程和建筑的需要产生了力学,测量土地面积的需要
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