还原论与经典物理(3)

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牛顿第一定律是研究动力学问题的出发点，也是牛顿第二定律的基础。没有第一定律就没有惯性、惯性参考系，那么第二定律也就无从谈起,牛顿第二定律是牛顿定律的核心, 牛顿第三定律是对牛顿第一、二定律的必要补充。这三个定律结合起来，构成了整个力学的基础。牛顿三大运动定律是动力学的基本规律[3]，为解决各种经典运动和力学问题提供了理论。

万有引力定律在人类历史上第一次把天上的运动和地上的运动统一起来，使自然科学研究终于挣脱宗教枷锁。

牛顿三定律和万有引力的发现完成了物理学史上第一次大的综合，经典力学最终形成。

1.2 经典热力学的发展

热现象一直以来是人类关心的自然现象之一。传说中的远古时代燧人氏钻木取火，就是由机械功转化为内能，温度升高而发生燃烧的过程。但是，人类对热的认识逐步形成一门科学却是近三百年来的事情。从观察和实验总结出来的热现象规律，构成热现象的宏观理论，被叫做热力学。热力学总结了物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构范围和微观粒子之间的相互作用[4]。因而是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。十九世纪中期，多位科学家共同努力把生产实践和实验结果提到理论的高度，确立了关于能量转化和守恒的热力学第一定律以及关于热效率的热力学的第二定律。而在二十世纪初，随着物理学化学在低温的研究，热力学第三定律被发现。热力学成为一门专门独立的经典物理学的重要分支。

1842年，迈尔提出能量守恒的学说，他认为热是能的一种形式，能和机械能相互转化。同时，通过大量的英国物理学家焦耳热有关的实验发现，最后的结果都是一样的，在此基础上，焦耳提出：自然界的能量是不会消失的，消耗一定的机械能，总能得到相当的热量，热只是一种形式。迈尔和焦耳的理论被证明是一致的，即热力学第一定律。它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式或者从一个物体转移懂另一个物体时普遍遵从的一个宏观规律，也被称为能量守恒与转换定律，是自然界最普遍、最基本的规律之一。它指出，自然界中的一切物质都具有能力，能量有各种不同的形式，这种不同形式的能量都可以转移（从一个物体传递到另一个物体），也可以相互转换(从一种能量形式转变为另一种能量形式)，但在转移和转换过程中，它们的总量保持不变。热力学第一定律是人类在实践中积累经验的总结。源^自·751{文·论[文'网]www.751com.cn

热力学第二定律事实上是在第一次工业革命热机使用改进中最终得到的。1705，英国铁匠纽可门发明了第一台蒸汽机。1765年，瓦特对蒸汽机进行多次改良，最后把蒸汽的冷凝过程安排在汽缸外进行，实现了汽缸的恒温。瓦特的工作使蒸汽机技术逐渐成熟，在国民经济各个领域得到广泛的应用。1785年，蒸汽机作为织机的动力机，极大的提高了工作效率。1798年，福伦特提出热的运动说。1824年，卡诺设计出理想的热机并提出卡诺定理。受卡诺定理的启发开尔文开尔文表述为“不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功，而不产生其它影响”。另一方面克劳修斯于1854对于任意的循环过程，不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它的变化。这两种说法的结论被证明是一致的，分别被成为热力学第二定律的开氏说法和克氏说法。热力学第二定律的另一种简单表述为：第二类永动机是不可能造成的。