【本文转载自上海人民出版社1973年版 仅供学习参考】

1.6 热之唯动说和运动形式的转化

  伟大革命导师在他的光辉著作《反杜林论》中，用热之唯动说为例，深刻地阐明了“运动和物质本身一样，是既不能创造也不能毁灭的；······只能转移。”批判了杜的“物质的不动的状态”和从绝对不动中产生出运动的“热昏的胡话”。

  热是什么？长期以来，人们一直有两种不同的看法。一种看法是从摩擦生热的事实出发，认为热既然可以通过摩擦产生出来，它就不可能是物质，而断定热是物质的一种运动形式。这种观点是正确的。它初步揭示了热运动的本质，也看到了热这种运动形式是可以和其他的运动形式相互转化的。另一种观点则从热可以从高温度的物体传导到低温度的物体的现象出发，猜想热是一种特殊的物质，称为热素或热质。这种观点是形而上学的思维方式的产物。

  十八世纪，在自然科学领域中占统治地位的是形而上学的思维方式。一些物理学家用孤立的、静止的、片面的观点来看待事物。他们把世界的一切事物的种类和形态都看成是彼此孤立的和永远不变化的。他们既把物质和运动割裂开来，又孤立地看待物质的各种运动形式，否认各种运动形式之间的相互转化。对于难以理解的现象，他们不是举出什么“力”    重力、浮力、生命力、化学亲和力、电接触力······等，就是举出某种人们不知的什么“素”    电素、磁素、光素、燃素······来解释。他们把热看做是一种无处不在、无孔不入、没有重量的流体，一种特殊的物质    “热素”。他们认为，在自然界中始终存在着同样量的热素，它是从来如此，永不变化的。那么，物体又怎么样变热和变冷了呢？他们认为，任何物体都有许多人所看不见的、微小的细孔。热素既能钻进这些细孔中去，也能从这些细孔中流出来。在物体中的热素既能和物体结合起来，潜伏在物体中，不影响物体的温度，也可以在物体中处于自由状态而影响物体的温度。例如：1克零度的冰变成零度的水需要的热量足以使1克水从零度升到80度左右。热素论者就认为这是由于水含有的潜伏的热素比冰多的缘故。物体温度的高低则是由它所含的自由状态的热素的多少来决定的。摩擦生热则是把潜伏在物体中的、与物体结合在一起的热素挤压出来并使之成为自由状态的结果。热素说者就是这样孤立地看待热，否认了热是物质的一种运动形式，也否认了热和物质的其他运动形式间的转化。这种形而上学的理论由于还能够在表面现象上解释热从高温物体到低温物体的传导，凑合了物体从固态转变为液态和从液态转变为气态所需的潜热的事实，所以在十八世纪是较为普遍的。甚至法国化学家拉瓦锡在利用别人发现了氧气从而推翻了燃素说以后，还把热素列在他的元素表之内。研究蒸汽机很有成就的法国工程师卡诺也由于相信了热素说，使得他不能正确地解决问题。

  但是，当时就有许多人通过实践不断地与这种形而上学的热素说作斗争。有的人从金属被切削、钻孔时能产生大量的热，被加工的器件和切削下来的金属屑都很烫这种事实出发，做了实验：把被加工器件浸在水中用很钝的钻子来进行钻孔加工，结果发现，加工出来的金属屑虽然极少，但器件周围的水却不断的沸腾。由此，他们就认为随着加工的不断进行，热几乎可以无穷无尽地产生出来。这就是说，热不可能是一种物质，而只能是物质的一种运动形式，它是可以从物体的机械运动转化来的。也有人把两片冰在不受外界温度影响的情况下，使它们相互摩擦，而使冰融化了。这个事实更进一步驳斥了热素说，证明了热是物质的一种运动形式。但是，这些实验还比较粗糙，还没有找到机械运动转化为热的定量的关系，因此这种比较正确的观点当时没有被普遍接受。

  一八四二年起，英国的物理学家焦耳做了大量比较精确的实验，他用了各种不同的机械运动转化为热运动的方法，找出了机械能转化为热能的定量的关系，即热的机械当量。几乎与焦耳同时，丹麦工程师柯尔丁和德国医生迈尔，也分别从不同的途径找到了机械运动和热运动相互转化的定量关系。

  计算热能的单位是卡，一卡就是表示1克水从摄氏14.5度升到15.5度所需要的热量。1卡热能相当于把1公斤重的物体举高到0.4269米所需要的机械能。所以，以1千卡来计量热的机械当量就是426.9公斤米。

  热的机械当量被发现以后，热是物质的一种运动形式的结论方为大家广泛接受，热素说也就破产了。后来英国的物理学家格罗夫等人对此又进行了总结，把热和物体的分子运动联系了起来，提出热之唯动说。热之唯动说认为，组成物体的分子是在不断地运动的，热运动就是组成物体分子的无规则的混乱的运动。恩老师对此曾指出：“热之唯动说    按照这种学说，热就是物体的那些活动的最小粒子（分子）按照温度和聚集状态而发生的或大或小的振动。这种振动在一定条件下能够变为任何其他的运动形式    把这一点解释为消失的热已经做了功，已经转变为功。”因此，物体内部的分子运动得愈厉害，物体就愈热，它的温度就愈高。所以，温度也就是组成物体的分子的混乱运动的剧烈程度的度量。

  物体内部的分子具有两种能量，一种是分子本身具有的动能，另一种是和分子之间的相对位置有关的位能。物体的温度高低和物体内部分子的动能直接有关。物体内部分子的平均动能愈大，物体温度就愈高。而冰变成水和水变成水蒸汽时需要的潜热，则是由于物体状态的变化引起物体内部分子之间的联系的变化，即物体内的分子的位能发生变化的缘故。拿冰和水来说，冰中的分子间的联系要比水中的分子间的联系来得紧密，也就是说，冰中的分子的位能要比水中的分子的位能来得小，因而是固态。当冰融化变成水时，就要消耗一部分能量来拆开冰中的分子间的紧密联系，增加分子的位能，由固态变为液态。这部分能量就表现为潜热。当水凝固成冰时，分子的位能要减少，同样多的热量就被释放出来了。因此，恩老师曾指出：“显然，物体的各个分子在气体状态下所具有的能，比在液体状态下大得多，而在液体状态下所具有的能又比在固体状态下更大。”从冰变成水所消耗的能量“采取了分子张力的形式”，亦即增加了分子的位能。

  当时的热之唯动说虽然还有不少缺点，它对热运动的本质的揭示还比较粗糙，不够全面，后来随着自然科学的发展，人们对热运动的认识还在不断深化。但是它证明了热是物质的一种运动形式，初步揭示了热的本质，而且说明了不同的运动形式之间是可以相互转化的。热运动既能由其他运动形式转化而来，也能转化为其他的运动形式。摩擦生热，就是物体的机械运动转化为物体的热运动；蒸汽机，就是将煤燃烧的化学运动转化为水分子的热运动，又由蒸汽的热运动转化为活塞的机械运动；热电偶就是利用了热和电这两种运动形式的相互转化。总之，在我们看来似乎是一种运动形式消失了，其实运动并没有消灭，而是转化为另一种运动形式。运动是物质的存在方式，它既不能创造，也不能消灭的，只能转化。这就支持和证明了十九世纪三大发现之一的能量守恒和转化定律，“这肯定是它的巨大成果”[i]。

  形而上学者杜自以为热之唯动说在解释潜热问题上有困难，为他的“物质的不动的状态”从不动到动辩解。这实际上不仅是说明了他对热之唯动说的无知，也更暴露了他要从绝对不动到动，就是要靠神秘的力量来创造出运动，就只能求助于上帝的推“动”。

注：

[i]《自然辩证法》。