276 热是物质，还是能量

　　瀑布飞流直下，激起晶莹的水花，映着阳光，现出五颜六色的彩虹。一个青年人拿着一支温度计，一会儿急急跑上瀑布的源头，一会儿又跑到瀑布的脚下，忙忙碌碌地不知在做什么?

　　这个青年人就是詹姆斯·普雷斯各·焦耳，后来成为英国大物理学家。他正在测量瀑布顶端和底部的水温，为了证实他的一个想法。

　　焦耳出生在一个啤酒酿造商的家庭里，少年时代勤奋好学，喜欢思索问题。上学以后，他受到教师——著名化学家道尔顿的影响，更加热爱科学实验，有了问题，总想通过实验求得解决。在焦耳生活的那个时代，人们普遍认为，热是包含在物体中的一种物质，物体的温度越高，包含的热越多。这种关于热的本质的学说，叫“热质说”。根据“热质说”，可以解释热从温度高的物体传导到温度低的物体的现象，就是说：热质从温度高的物体流到温度低的物体中去了。但是，假如“热质”是一种包含在物体里的物质，那么两个本来没有热质的物体互相摩擦，温度会升高，也就是摩擦可以生热，它们的“热质”是从哪里来的呢?这一点，用“热质说”就解释不通了。因此，一些人产生了怀疑，他们认为，热不是一种物质，而是能量的一种形式。焦耳就是这样想的。早些时候，人们已经注意到，电流通过导线，有热放出来。焦耳想：在这个现象里，热量是和电流导体、时间这样几个因素联系在一起的。它们相互之间有些什么关系呢?焦耳做了许多实验来分析它们的关系。他发现，电流强，发出的热量就多，热量和电流强度的平方成正比;导体的电阻大，通电的时间长，发出的热量也多，热量和电阻、时间也成正比。经过多次测量，焦耳把热量和电流、电阻、时间的关系归纳成为一个公式。第二年，俄国一位名叫楞次的物理学家，也发表了这个公式。所以这个公式就被命名为焦耳——楞次定律。

　　焦耳——楞次定律说明热不是一种物质，而是一种能量。电流通过导体可以生热，那是电能转化成为热能;摩擦可以生热，压缩气体也可以生热，那是机械能转化成为热能。既然这样，是不是所有的能都可以转化成为热能呢?焦耳想到：高处的水，是有一定的热能，落到底下，热能转变为动能，如果能量都可以转化为热能的话，那么，这些能量冲击岩石后应转变为热能，水温应该升高。他在瀑布的上下忙来忙去测量水温，就是为了验证这个想法是不是正确。