能量守恒和轉化定律被看作是19世紀重要的科學發(fā)現之1，并且對于人類科學向物質世界進軍的過程中，做出了非常重要的貢獻。這是大家有目共睹的。它最大的應用價值在于對未知的物質運動變化建立1種等量的關系。在近代科學的發(fā)展上，能量守恒和轉化定律的大量應用似乎被認為是正確的。從光的能量子理論到原子核領域中的中微子的發(fā)現，似乎都包含著能量守恒和轉化定律的成功應用。但是對于這些能量守恒和轉化定律的應用，我并不認為是成功的。

    現今的科學已經不是1個世紀以前的科學，它不論從科學理論的本身還是從科學應用的本身來說，都已經進入到物質世界微觀個體的本身。如果說能量守恒和轉化定律促進了19世紀到20世紀中期的科學發(fā)展，那么，能量守恒定律在現今來說，卻在阻礙著科學的發(fā)展。

能量不守恒的現象

    能量不守恒的現象很多，除了彈性碰撞和摩擦生熱之外，還有1些現象，這些您都可以在機械運動（本站）中找到。今天在這里給大家介紹1個已經獲得實驗證實的能量不守恒現象——磁場中的電化學效應。這個試驗是由重慶的劉武青先生完成的，并已經獲得多項專利。關于這個試驗詳細的情況，請您到http://go8.163.com/~cqfyl/去察看劉先生對此方面所做出的工作。關于這個試驗的細節(jié)問題，物理科學觀念與評論中違反能量守恒的1個試驗——磁場的電化學反應，是劉先生撰寫的介紹。

  “將鐵片分別放在塑料容器中的硫酸亞鐵溶液兩端中，但要留1部分在溶液之上，以便用電流表測量電流。然后，在塑料容器的外面，將磁體放在某1片鐵片的附近，讓此鐵片處在磁埸中。用電流表測量兩片鐵片之間的電流，可以看到有電流的產生。”

  “我是這樣看這個問題的：由于某1片鐵片處在磁埸中，此鐵片也就成為磁體，因此，在此鐵片的表面吸引了大量的帶正電荷的鐵離子，而在另1片鐵片的表面的帶正電荷的鐵離子的數量少于處在磁埸中的鐵片的帶正電荷的鐵離子數量，這兩片鐵片之間有電位差的存在，當用導線接通時，電流由鐵離子多的這1端流向鐵離子少的那1端，這樣就有電流產生。可以用化學上氧化－還原反應定律來看這個問題。處在磁埸這1端的鐵片的表面由于有大量帶正電荷的鐵離子聚集在表面， 而沒有處在磁埸的那1端的鐵片的表面的帶正電荷的鐵離子數量沒有處在磁埸中的1端多，當接通電路后，處在磁埸這1端的鐵片表面上的鐵離子得到電子（還原）變?yōu)殍F原子沉淀在鐵片表面，而沒有處在磁埸那1端的鐵片失去電子（氧化）變?yōu)殍F離子進入硫酸鐵溶液中”

           選自《違反能量守恒的1個試驗——磁場的電化學反應》

    雖然磁場的電化學效應所產生的電流是很微小的，但是我們卻可以采用永久磁鐵和硫酸亞鐵溶液永久的產生這種電流。這個試驗已經足以證明能量守恒和轉化定律不能成立。

    能量守恒和轉化定律和傳統(tǒng)科學有著非常重要的關系，那么下面我們就來看看能量守恒和轉化定律和傳統(tǒng)科學的關系，以及證明能量守恒定律不能成立的意義。

能量守恒和轉化定律和傳統(tǒng)科學的關系

    1、能量守恒定律和力學的關系——能量與運動總量

    （1）經典的描述依據

    從定量的意義上來說，描述物體的運動變化得自于力學。使物體進行運動變化我們通常都歸到物體作用的本身，或者精確的說，叫做作用力。這是描述物體運動變化最基本的原因。

    此外，還存在1種量，這種量是建立在大量的經驗事實的結論上，就是運動總量的問題。

    我們知道，力學是1門古老的學科，這門學科是建立在大量經驗事實基礎上的1種理論。運動總量在幾百年前我們最經常接觸的是兩種現象，1種是勢能，另1種則叫做動能。

    勢能通常是使物體運動的能量，動能則是物體運動的本身�；蛘呶覀冊谠u定運動的總量可以不考慮在內，因為它本身就是1種運動的總量，表現這個運動的物體具有確定的運動速度。只是我們采用什么樣的數值模式來進行描述。

    勢能則不同了，它是1種靜止的量，但無疑采用靜止的勢能和它轉化出的動能，其總量必然是相同的數值形式。這是力學定義體系對于能量的1種最古老的看法。同時，也是因為這樣的定義，力學才可以叫做1種力學體系，因為這樣的1種定義包含了對所有物質運動變化描述的可能性，它包含了從描述物體為個體向以質點為目標的擴展。

    在大自然中，經常見到的勢能則是重力勢能和彈性勢能。這些問題在19世紀以前早已經解決，都可以采用力與作用距離乘積的形式來描述。即：

mgh=(1/2)mV²

（1/2）kx²=(1/2)mV²

      其中，m為質量、g為重力加速度、h為物體距地面的高度、k為剛性系數。需要說明的是在彈性勢能的描述中，作用力不是均勻的。

    那么，依據能量守恒的觀念，很自然的，(1/2)mV²則成為動能的描述模式和單位。

    （2）經典的描述中出現的問題

    在上述對兩種能量的模式進行描述的過程中，從表面上來看，能量都可以采用作用力和作用距離的乘積作為能量的定量模式。但倘若我們細究起來，則發(fā)現采用這樣的定量模式是不合理的。我們先來看1下能量轉化的條件：

    在重力勢能轉化為動能的過程中，物體受到它本身在引力場中的重力之外，在我們處理的過程中，并沒有在出現其它的作用力。物體下落1段高度h，物體從下落高度過程中從最初的狀態(tài)到最終的狀態(tài)完全是物體本身受到引力作用的運動過程。只要是物體下落的高度確定，物體得初狀態(tài)確定，那么物體的終狀態(tài)則必然是確定的。與此同時，物體下落的時間也是必然確定。那么在我們采用定量的模式來對物體的運動狀態(tài)變化量來進行定量，從使物體運動狀態(tài)變化的原因上至少有兩種描述模式。

    1種描述模式是物體在作用力的作用下通過的距離。另1種描述模式則是物體在作用力的作用下經過的時間。對于給定條件之后，兩種描述模式對于物體的定量來說是等效的。那么從方法論上來說，定量能量在引力勢能引起的物體的運動變化過程中，則可能存在兩種定量模式。當然，在傳統(tǒng)的科學中則選擇的是作用力和作用距離的乘積的模式。

    動能和勢能間的轉化雖然采用作用力和作用距離的乘積來進行描述雖然可以認為是合理的，但是在物質世界中的物質的運動變化并不僅僅限于勢能和動能間的轉化的運動模式，還存在摩擦運動、彈性碰撞等等運動模式。在彈性碰撞種，由于物體的運動狀態(tài)間的變化都得自于彈性勢能和動能間的轉化，這1點應該也是沒有問題的。(注：我最初認為彈性碰撞過程中能量能量的定量也會存在問題，或者說能量不守恒，這1點已經有g94426先生采用數學的方法進行證明過了，可參見本站觀點糾正中關于彈性碰撞的內容）那么摩擦運動則不同了。

    摩擦過程中，物體的動能會轉化為熱能。我們這里僅采用1個簡單的例子，如果您想詳究這個問題，可以參見——機械運動——機械運動的能量體系）那里有較為詳細的說明。

    1個物體在地面上進行摩擦運動，如果地面和物體的材料屬性是均勻的，那么摩擦力f則為1個常數(我們這里假設為低速運動，高速運動則不為常數）。為了更方便的來確定我們采用的定義體系和物體的運動變化間的關系，我們這里采用勻速運動。我們來考察1下能量的定量和物體運動過程中的幾種物理量的關系。

    推動1個物體運動，首先我們要選用1個動力裝置。并且單位時間里輸出的作用力相同的1個機器�；蛘邠Q句話說，功率相同。（關于機器的選定問題，由于存在1個相對參照系的問題，這樣1個輸出標準的機器采用機械轉動的裝置實際上是沒有的，但并不等于沒有這種輸出能量的機器，我們可以采用萬有引力、火箭發(fā)動機、電磁驅動等等，于物體所受到的作用力與慣性參照系無關的作用模式）

    如果我們采用推動物體運動在地面上運動1段距離來判定能量的量值，那么我們只要采用不同的運動速度，在相同的距離里，力所做的功則是不同的。由于摩擦系數在兩種不同的運動速度里是相同的，只要運動的距離是相同的，那么摩擦所產生的熱量則是相同的。1個物體進行摩擦運動，如果物體的質量的改變我們可以忽略不計（磨損），那么摩擦產生的能量完全轉化為熱能。

    在計量過程中，如果能量是守恒的，那么不論我們采用作用力和作用距離的乘積還是采用作用力和作用時間的乘積，那么我們都無法采用1個確定的量對我們所推動物體的能量所進行的轉化進行描述。因為我們所付出的1個確定的能量，然而確轉化出不同的能量。

    實際上，不論我們如何得對這個問題進行調整，都不可能在能量守恒和轉化定律的基礎上得到滿意的定義模式。這1點暴露出我們采用的能量定義體系和能量的概念本身存在著問題，并且這個矛盾是不能調和的。

    在現在的科學中采用1種折中的方式對這個問題進行調諧。采用兩種能量定義體系對這個問題進行調諧：1種定義模式是（1/2）mv²是動能的模式,另1種能量定義模式則是ft功率的模式。前者表示能量的總量，在人類的實際應用上通常叫做功，后者則表示單位時間里輸出能量的量值，通常將這種能量模式叫做功率。兩者在能量的屬性上是沒有區(qū)別的。

    我并不認為采用兩種能量的量綱對能量進行描述是合理的。

    2、能量守恒定律和熱學的關系

   1827年自英國植物學家布朗先生發(fā)現布朗運動之后，人類探索的物質世界的范圍逐漸的從宏觀到微觀轉移。到109世紀中葉開始建立了宏觀和微觀聯(lián)系的分子運動論。摩爾概念的建立，從定量的意義上建立了物質概念在宏觀和微觀上的關系。這些都給與19世紀熱力學的發(fā)展奠定了基礎。

    然而，從人類研究宏觀物質世界的方法和微觀物質世界的方法是絕對的不同，不能將研究宏觀物體運動變化的規(guī)律應用到微觀物質世界中去。我們不能象宏觀世界中研究物體的運動變化1樣，采用試驗的方法來確定微觀物質世界的運動變化。因為這是所面對的大量的不能進行觀測的微觀物質分子的無規(guī)則運動。在這種情況下，微觀統(tǒng)計學就誕生了。當然，這是后話。

    如果我們要以微觀物質作為描述對象，那么我們首先要建立物理量間的等量關系。選定什么樣的量作為對微觀物質運動變化的量則成為1種重要的問題。由于在19世紀以前，人們對物體運動變化的描述采用的是質量、作用力、長度、時間等作為對物體運動變化進行描述的量。那么對于微觀物質世界，這些量也仍然搬到了對微觀物質運動變化的描述上，由于微觀物質世界所面對的是大量的微觀粒子，那么作用力、長度和時間則不再重要，而采用這些量的1種綜合的量——速度、動量、沖量、動能對這些概念進行替換。當然，這些概念仍然也是對宏觀物體進行描述的量，只是采用統(tǒng)計的方法，它們和宏觀物體的量相對應，其重要性進1步的加強了。這得自于統(tǒng)計方法的誕生。

    在宏觀的物質運動變化的描述和微觀物質運動變化的描述中，建立1種等量關系對于宏觀描述和微觀描述來說是非常重要的，那么能量守恒和轉化定律則誕生了。它的誕生直接推動了熱力學的發(fā)展，間接的推動了19世紀的工業(yè)革命。反映在直接的應用上，則是守恒觀念對熱機的直接應用上。

    卡諾先生在1842年就發(fā)表了研究熱機效率的《關于火的動力的思考》，當然，最初始，支配他對這個領域探討的并不是能量守恒和轉化定律，而是熱質的守恒，卡諾的日記表明，大概在1930年左右拋棄了熱質說。不論采用熱質守恒的觀念還是能量守恒的觀念，它們對于解決物理問題的思路的意義是相同的，就是建立1種研究目標的途徑。在卡諾先生關于熱機效率的維象理論里，兩種守恒的觀念對于熱機量間的轉化關系是等效的。這1點是需要說明的。

    正是由于采用維象學說對熱現象成功的解釋，因此在現在的熱學里仍然存在兩種對氣體狀態(tài)進行描述的理論，1種是以熱力學3個定律為基礎所建立的熱力學唯象理論。另1種則是對微觀物質個體采用統(tǒng)計的方法所建立的統(tǒng)計物理學。但是兩種理論都有1種相同點，就是引用了能量守恒和轉化定律作為宏觀和微觀物理量間的等量關系。

    從種種的跡象來看，能量守恒和轉化定律是1個錯誤的定律。能量的觀念和能量守恒和轉化定律在力學的體系中就已經存在問題，那么采用能量的量綱的概念延伸到微觀物質的描述中，無疑是存在問題的。我認為主要有兩種物理量間的錯誤：1種是氣體分子所產生的壓強和氣體分子運動速度的關系。另1種則是溫度和微觀物質分子運動速度的關系。關于這些看法，在機械運動的能量體系中已經有了較為詳細的說明。請參見。

    3、能量守恒定律和物理哲學的關系

    能量守恒和轉化定律在誕生后，1個直接的作用

[1]  

【能量守恒和轉化定律與物理科學體系】相關文章：

理性轉化物理差生積極實踐新課程06-01

大學物理和中學物理教學的銜接教育論文08-04

發(fā)電企業(yè)績效管理體系的改進和完善論文08-04

珠算的文化透視和科學思考論文05-16

論審計方法體系05-17

轉化型搶劫罪研究05-25

后進生轉化參考文獻06-29

論先秦貨幣的兩種體系05-31

論現代審計學的風險概念體系06-05

大學英語寫作反饋多模態(tài)體系創(chuàng)建06-12