1. 《论火的动力》(Réflexions sur la puissance motrice du feu),卡诺(Sadi Carnot)著;
“近世的西洋技术,以蒸汽机为第一。只要背靠着煤山,投入一吨之煤,无需人力,就可以得到百倍万倍的回报。让一个人在战斗中同时战胜三个人都弥足困难,何况百万人之力呢?所以西洋诸国都因此强盛起来,东洋诸国因此而衰败。最近有一些国民以他们的聪明才智想要学会蒸汽机的制造,可是最终只落得个外形,内部的机巧却远远比不上人家,这是因为没有学会此种的道理秘法而导致的。在制造机器的诸多原则中,没有什么比《论火的动力》更为幽深精妙,为万国之士所一直推崇的。因此诸有志于国事者,若得此书细细研读,通其真意,必定可以真正超越西洋诸人……“(《玉木新闻》,建兴元年一月廿二,广告版)
我们并不在这里重新追叙卡诺在热力学上面取得的成就,包括一直因为热寂说而在流行文化中广受推崇的热力学第二定律。笔者在这里只想谈论几个有趣的细节:
1. 虽然卡诺的分析结果是完全正确的,不过非常有趣的一点是,正确的结果却使用了一个被物理学家认为是错误的假设,也就是热质说。我们现在知道,热主要是作为物体的热运动的性质而得以存在,而不是作为一种独立的物质。然而非常奇特的是,即使是在二十一世纪的今天,都可以说数学方法秉承着某种“热质说”,换而言之,将热量作为一种数量的属性、物质的量作为一种数量的属性、和将质量作为一种数量的属性相提并论。不过如果我们用相反的眼光来审视的话,无论是物质的量,还是质量,它们远远不是物质本身,相比之下热质说因为错误更为明显反而危害不是那么大(逃)。
2. 在卡诺死后的1878年才最终发表的手稿中,可以看到他已经在捉摸着功与热质之间的直接关系了。对他来说,他希望能够使用一种如同焦耳测定热功当量的实验来验证这一点。然而卡诺在被科学界广泛认可之前的1832年就逝世了。(在此之前虽然他的作品受到了工程学界的欢迎,但是由于只将这个作品看做是对实验的理论“完成”,所以不能指望着工程界继续他的研究)直到1834年克拉培龙(Émile Clapeyron)在综合理工(l'École Polytechnique)做了演讲后,他的研究才在科学界中流行开来。而直到人们真正意识到卡诺的天才的时候,手稿中有价值的洞见,已经在之前通过焦耳与开尔文勋爵的工作广为接受了。
补充:
1. 综合理工是卡诺在大革命时期的母校,同时也是没有对卡诺作品发表回应的科学界代表之一。也称为l'X,这个字母在后来被画在了综合理工的校徽里,不过为了语法正确,在校徽的左下角增加了作为定冠词的l'(对法语的纯净和正确执着的法国人)。顺带一提,在后来的年岁中,综合理工也是另一批科学家悲剧故事的始作俑者,这就是下一篇要谈到的内容。(不过制造悲剧的故事是下面两篇会谈到的)
2. 今日乳法,特别是波旁王朝和七月王朝时期的法。大革命的法还是不能辱。(卡诺的父亲是当时的最高长官之一,被称为胜利组织者,而卡诺本人也是在革命时期接受的教育。)