能量守恒和轉化定律被看作是19世紀重要的科學(xué)發(fā)現之1，并且對于人類(lèi)科學(xué)向物質(zhì)世界進(jìn)軍的過(guò)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(jià)值在于對未知的物質(zhì)運動(dòng)變化建立1種等量的關(guān)系。在近代科學(xué)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(lǐng)域中的中微子的發(fā)現，似乎都包含著(zhù)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(xué)已經(jīng)不是1個(gè)世紀以前的科學(xué)，它不論從科學(xué)理論的本身還是從科學(xué)應用的本身來(lái)說(shuō)，都已經(jīng)進(jìn)入到物質(zhì)世界微觀(guān)個(gè)體的本身。如果說(shuō)能量守恒和轉化定律促進(jìn)了19世紀到20世紀中期的科學(xué)發(fā)展，那么，能量守恒定律在現今來(lái)說(shuō)，卻在阻礙著(zhù)科學(xué)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(dòng)（本站）中找到。今天在這里給大家介紹1個(gè)已經(jīng)獲得實(shí)驗證實(shí)的能量不守恒現象——磁場(chǎng)中的電化學(xué)效應。這個(gè)試驗是由重慶的劉武青先生完成的，并已經(jīng)獲得多項專(zhuān)利。關(guān)于這個(gè)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(guān)于這個(gè)試驗的細節問(wèn)題，物理科學(xué)觀(guān)念與評論中違反能量守恒的1個(gè)試驗——磁場(chǎng)的電化學(xué)反應，是劉先生撰寫(xiě)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?jì)善�鐵片之間的電流，可以看到有電流的產(chǎn)生�！�

  “我是這樣看這個(gè)問(wèn)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(xiàn)接通時(shí)，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(chǎn)生�？梢杂没瘜W(xué)上氧化－還原反應定律來(lái)看這個(gè)問(wèn)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(méi)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(méi)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(méi)有處在磁埸那1端的鐵片失去電子（氧化）變?yōu)殍F離子進(jìn)入硫酸鐵溶液中”

           選自《違反能量守恒的1個(gè)試驗——磁場(chǎng)的電化學(xué)反應》

    雖然磁場(chǎng)的電化學(xué)效應所產(chǎn)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(chǎn)生這種電流。這個(gè)試驗已經(jīng)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科學(xué)有著(zhù)非常重要的關(guān)系，那么下面我們就來(lái)看看能量守恒和轉化定律和傳統科學(xué)的關(guān)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科學(xué)的關(guān)系

    1、能量守恒定律和力學(xué)的關(guān)系——能量與運動(dòng)總量

    （1）經(jīng)典的描述依據

    從定量的意義上來(lái)說(shuō)，描述物體的運動(dòng)變化得自于力學(xué)。使物體進(jìn)行運動(dòng)變化我們通常都歸到物體作用的本身，或者精確的說(shuō)，叫做作用力。這是描述物體運動(dòng)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(jīng)驗事實(shí)的結論上，就是運動(dòng)總量的問(wèn)題。

    我們知道，力學(xué)是1門(mén)古老的學(xué)科，這門(mén)學(xué)科是建立在大量經(jīng)驗事實(shí)基礎上的1種理論。運動(dòng)總量在幾百年前我們最經(jīng)常接觸的是兩種現象，1種是勢能，另1種則叫做動(dòng)能。

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

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

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

mgh=(1/2)mV²

（1/2）kx²=(1/2)mV²

      其中，m為質(zhì)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(shuō)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(guān)念，很自然的，(1/2)mV²則成為動(dòng)能的描述模式和單位。

    （2）經(jīng)典的描述中出現的問(wèn)題

    在上述對兩種能量的模式進(jìn)行描述的過(guò)程中，從表面上來(lái)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(lái)，則發(fā)現采用這樣的定量模式是不合理的。我們先來(lái)看1下能量轉化的條件：

    在重力勢能轉化為動(dòng)能的過(guò)程中，物體受到它本身在引力場(chǎng)中的重力之外，在我們處理的過(guò)程中，并沒(méi)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(guò)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(dòng)過(guò)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(shí)，物體下落的時(shí)間也是必然確定。那么在我們采用定量的模式來(lái)對物體的運動(dòng)狀態(tài)變化量來(lái)進(jìn)行定量，從使物體運動(dòng)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(guò)的距離。另1種描述模式則是物體在作用力的作用下經(jīng)過(guò)的時(shí)間。對于給定條件之后，兩種描述模式對于物體的定量來(lái)說(shuō)是等效的。那么從方法論上來(lái)說(shuō)，定量能量在引力勢能引起的物體的運動(dòng)變化過(guò)程中，則可能存在兩種定量模式。當然，在傳統的科學(xué)中則選擇的是作用力和作用距離的乘積的模式。

    動(dòng)能和勢能間的轉化雖然采用作用力和作用距離的乘積來(lái)進(jìn)行描述雖然可以認為是合理的，但是在物質(zhì)世界中的物質(zhì)的運動(dòng)變化并不僅僅限于勢能和動(dòng)能間的轉化的運動(dòng)模式，還存在摩擦運動(dòng)、彈性碰撞等等運動(dòng)模式。在彈性碰撞種，由于物體的運動(dòng)狀態(tài)間的變化都得自于彈性勢能和動(dòng)能間的轉化，這1點(diǎn)應該也是沒(méi)有問(wèn)題的。(注：我最初認為彈性碰撞過(guò)程中能量能量的定量也會(huì )存在問(wèn)題，或者說(shuō)能量不守恒，這1點(diǎn)已經(jīng)有g94426先生采用數學(xué)的方法進(jìn)行證明過(guò)了，可參見(jiàn)本站觀(guān)點(diǎn)糾正中關(guān)于彈性碰撞的內容）那么摩擦運動(dòng)則不同了。

    摩擦過(guò)程中，物體的動(dòng)能會(huì )轉化為熱能。我們這里僅采用1個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如果您想詳究這個(gè)問(wèn)題，可以參見(jiàn)——機械運動(dòng)——機械運動(dòng)的能量體系）那里有較為詳細的說(shuō)明。

    1個(gè)物體在地面上進(jìn)行摩擦運動(dòng)，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(gè)常數(我們這里假設為低速運動(dòng)，高速運動(dòng)則不為常數）。為了更方便的來(lái)確定我們采用的定義體系和物體的運動(dòng)變化間的關(guān)系，我們這里采用勻速運動(dòng)。我們來(lái)考察1下能量的定量和物體運動(dòng)過(guò)程中的幾種物理量的關(guān)系。

    推動(dòng)1個(gè)物體運動(dòng)，首先我們要選用1個(gè)動(dòng)力裝置。并且單位時(shí)間里輸出的作用力相同的1個(gè)機器�；蛘邠Q句話(huà)說(shuō)，功率相同。（關(guān)于機器的選定問(wèn)題，由于存在1個(gè)相對參照系的問(wèn)題，這樣1個(gè)輸出標準的機器采用機械轉動(dòng)的裝置實(shí)際上是沒(méi)有的，但并不等于沒(méi)有這種輸出能量的機器，我們可以采用萬(wàn)有引力、火箭發(fā)動(dòng)機、電磁驅動(dòng)等等，于物體所受到的作用力與慣性參照系無(wú)關(guān)的作用模式）

    如果我們采用推動(dòng)物體運動(dòng)在地面上運動(dòng)1段距離來(lái)判定能量的量值，那么我們只要采用不同的運動(dòng)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(dòng)速度里是相同的，只要運動(dòng)的距離是相同的，那么摩擦所產(chǎn)生的熱量則是相同的。1個(gè)物體進(jìn)行摩擦運動(dòng)，如果物體的質(zhì)量的改變我們可以忽略不計（磨損），那么摩擦產(chǎn)生的能量完全轉化為熱能。

    在計量過(guò)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(shí)間的乘積，那么我們都無(wú)法采用1個(gè)確定的量對我們所推動(dòng)物體的能量所進(jìn)行的轉化進(jìn)行描述。因為我們所付出的1個(gè)確定的能量，然而確轉化出不同的能量。

    實(shí)際上，不論我們如何得對這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行調整，都不可能在能量守恒和轉化定律的基礎上得到滿(mǎn)意的定義模式。這1點(diǎn)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(zhù)問(wèn)題，并且這個(gè)矛盾是不能調和的。

    在現在的科學(xué)中采用1種折中的方式對這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行調諧。采用兩種能量定義體系對這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行調諧：1種定義模式是（1/2）mv²是動(dòng)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(lèi)的實(shí)際應用上通常叫做功，后者則表示單位時(shí)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(méi)有區別的。

    我并不認為采用兩種能量的量綱對能量進(jìn)行描述是合理的。

    2、能量守恒定律和熱學(xué)的關(guān)系

   1827年自英國植物學(xué)家布朗先生發(fā)現布朗運動(dòng)之后，人類(lèi)探索的物質(zhì)世界的范圍逐漸的從宏觀(guān)到微觀(guān)轉移。到109世紀中葉開(kāi)始建立了宏觀(guān)和微觀(guān)聯(lián)系的分子運動(dòng)論。摩爾概念的建立，從定量的意義上建立了物質(zhì)概念在宏觀(guān)和微觀(guān)上的關(guān)系。這些都給與19世紀熱力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎。

    然而，從人類(lèi)研究宏觀(guān)物質(zhì)世界的方法和微觀(guān)物質(zhì)世界的方法是絕對的不同，不能將研究宏觀(guān)物體運動(dòng)變化的規律應用到微觀(guān)物質(zhì)世界中去。我們不能象宏觀(guān)世界中研究物體的運動(dòng)變化1樣，采用試驗的方法來(lái)確定微觀(guān)物質(zhì)世界的運動(dòng)變化。因為這是所面對的大量的不能進(jìn)行觀(guān)測的微觀(guān)物質(zhì)分子的無(wú)規則運動(dòng)。在這種情況下，微觀(guān)統計學(xué)就誕生了。當然，這是后話(huà)。

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

    在宏觀(guān)的物質(zhì)運動(dòng)變化的描述和微觀(guān)物質(zhì)運動(dòng)變化的描述中，建立1種等量關(guān)系對于宏觀(guān)描述和微觀(guān)描述來(lái)說(shuō)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(dòng)了熱力學(xué)的發(fā)展，間接的推動(dòng)了19世紀的工業(yè)革命。反映在直接的應用上，則是守恒觀(guān)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(guān)于火的動(dòng)力的思考》，當然，最初始，支配他對這個(gè)領(lǐng)域探討的并不是能量守恒和轉化定律，而是熱質(zhì)的守恒，卡諾的日記表明，大概在1930年左右拋棄了熱質(zhì)說(shuō)。不論采用熱質(zhì)守恒的觀(guān)念還是能量守恒的觀(guān)念，它們對于解決物理問(wèn)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(guān)于熱機效率的維象理論里，兩種守恒的觀(guān)念對于熱機量間的轉化關(guān)系是等效的。這1點(diǎn)是需要說(shuō)明的。

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

    從種種的跡象來(lái)看，能量守恒和轉化定律是1個(gè)錯誤的定律。能量的觀(guān)念和能量守恒和轉化定律在力學(xué)的體系中就已經(jīng)存在問(wèn)題，那么采用能量的量綱的概念延伸到微觀(guān)物質(zhì)的描述中，無(wú)疑是存在問(wèn)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(chǎn)生的壓強和氣體分子運動(dòng)速度的關(guān)系。另1種則是溫度和微觀(guān)物質(zhì)分子運動(dòng)速度的關(guān)系。關(guān)于這些看法，在機械運動(dòng)的能量體系中已經(jīng)有了較為詳細的說(shuō)明。請參見(jiàn)。

    3、能量守恒定律和物理哲學(xué)的關(guān)系

    能量守恒和轉化定律在誕生后，1個(gè)直接的作用

[1]  

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