第13章 與物理學家相約(4)(3 / 3)

楞次晚年的健康越來越不好,因患嚴重白內障赴意大利醫治,卻不幸並發腦溢血,於1865年2月10日在羅馬逝世,終年61歲。

萬能博士亥姆霍茲

能量守恒定律是19世紀的重大科學發現之一。亥姆霍茲(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz,1821~1894)曾為這個定律的建立起過重要作用。他是德國物理學家、生理學家,1821年8月31日誕生於德國柏林附近的波茨坦的一個貧窮的知識分子家庭,父親是一位哲學和文學教師。

亥姆霍茲幼年體質比較弱,父親在家裏親自給他進行初級教育,不僅教他許多基礎知識,而且還教會他拉丁語、英語、法語。亥姆霍茲小時候算不得聰明,學話也晚,但是有強烈的好奇心,喜歡問東問西。他在父親的指導下養成了看書的習慣,曾經看過海吉利的《自然哲學》等書。亥姆霍茲對物理學特別愛好,但是父親勸他學醫。1838年他進入柏林的弗裏德裏奇·威海姆醫學院學醫。由於醫學院師資力量不足,學生們常要到柏林大學聽課,他在那裏結識了著名生理學家繆勒(1801~1858)和物理學教授馬格諾斯(1802~1870)。

亥姆霍茲1843年畢業,應征到普魯士軍隊當軍醫。1848年前往阿爾貝托大學任解剖學助理研究員和非常任生理學教授。1849年他應聘柯尼斯堡大學生理學和普通病理學教授。1858年任海德爾堡大學生理學教授。1871年接替馬格諾斯任柏林大學物理學教授。1873年當選為英國倫敦皇家學會的外國會員,被授予柯普利獎章。1882年受封爵位。1887年被任命為新成立的柏林複洛滕堡物理技術學院院長。

亥姆霍茲原來是研究生理學的,在對生理過程和動物熱的來源進行分析的時候,發現著名化學家李比希的活力學說有問題。李比希認為活的機體會從一種“活力”取得能量。亥姆霍茲認為,如果生物機體除了從食物發熱取得能量外,還可以從某種“活力”得到能量,那麼生物機體就成了永動機。說得通俗一點,就是人不吃飯也可以從“活力”中得到能量而活下去。亥姆霍茲認為永動機是不可能實現的。他把自己的觀點加以整理,寫成《論力的守恒》一文,送到德國《物理學年鑒》,但卻,被主編潑根道夫退了回來。

亥姆霍茲堅信自己的觀點。1847年7月2日他在柏林物理學會的一次講演中報告了這篇論文。

他全麵闡述了能量守恒和轉換定律,認為不僅熱能和機械能,而且各種形式的能都是等效的。他用12mv2來表示“活力”,也就是現在所說的動能。這篇論文表明,亥姆霍茲是能量守恒定律的創立者之一。

亥姆霍茲對電動力學也很有研究,是正確闡述法拉第和麥克斯韋理論的第一批德國學者之一。他證明了法拉第感應電流之所以存在是由於能量守恒的結果。1871年亥姆霍茲普預言電磁感應的傳播速度是每秒31萬4千千米。1881年他從法拉第電解定律分析出電的基元可能是粒子。特別值得一提的是,1878年夏季,亥姆霍茲在柏林大學出了一個物理競賽題目,征求用實驗方法驗證麥克斯韋電磁理論。在亥姆霍茲的鼓勵和指導下,他的學生赫茲經過八九年的探索,終於在1887年成功地作出了電磁波的傳播實驗。

此外,亥姆霍茲對人眼的光學結構、色覺和樂音的物理性質都很有研究。1856年~1868年,亥姆霍茲完成了《生理學手冊》的編著。他是第一位用物理學的方法研究神經係統的學者,1850年他成功地測量出神經脈動的傳播速率大約是10倍聲速的數量級。

亥姆霍茲是19世紀一位“萬能”博士,一身兼任生理學家、物理學家、數學家以及機智的實驗家等多種頭銜。19世紀末,一位評論家對亥姆霍茲寫過這樣的話:“他從研究生理學開始,解剖了眼睛的耳朵,探索它們是怎樣起作用的,準確構造是怎樣的。但是,他發現要研究眼睛和耳朵的作用,就不能不同時研究光和聲的本性,這導致他研究物理學。當他開始研究物理學的時候,已經是這個世紀最有成就的生理學家之一,以後他又成了這個世紀最偉大的物理學家之一。可是他又發現,要研究物理學不能不掌握數學,就又研究數學,成為這個世紀最有成就的數學家之一。”

第一個榮獲諾貝爾物理學獎的科學家倫琴

倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen,1845~1923)是德國著名的物理學家,1845年3月27日誕生於魯爾河流域倫內普(Lennep)的一個商人家庭。