伦敦皇家学院的创始人——伦福德伯爵

伦福德伯爵

伦福德伯爵（Count Rumford of Bavaria，1753—1814），原名本杰明•汤姆逊（Benjamin Thompson），物理学家。生于美国。学于哈佛学院。因反对独立战争去英国。英国皇家学会会员。后又去德国，巴伐利亚选帝侯(Elector of Bavaria)曾授予他伦福德伯爵的称号。1800年后定居法国。

伦福德是个传奇人物。他出生在美国，但历经英、德、法等国显要之位，后来又娶了拉瓦锡的遗孀为妻。拉瓦锡（A. L. Lavoisier，1734—1794）是法国伟大的化学家，法国大革命中被处死。伦福德做了钝钻头钻孔的摩擦生热实验，确认热是运动的结果，并提出热的振动理论。他还发明了比影光度计，引进标准烛光这一发光度单位，创建伦敦皇家学院。

热质说是18世纪广为流行解释热的本质的一种错误理论。它认为，热是一种没有重量、可以在物体中自由流动的物质。热质说既然把热看作是一种物质，那就不可能存在着热和机械运动的转化。摩擦所以生热，只是由于摩擦把热质逼出来，使摩擦后的物体的比热比摩擦前小，所以温度升高，而热质的量并没有增加。

给热质说以沉重打击的是伦福德和英国化学家戴维（Davy，1778－1829）的工作。1789年，伦福德在慕尼黑兵工厂监造大炮时，注意到用钻子钻炮筒时，炮筒温度很高。钻头越钝，钻削的碎屑越少，所产生的热量却越多。这与热质说认为碎屑越少，金属释放的热质就越少的说法恰好相反。为了证明钻削时产生的热不是来源于热质的解释，伦福德把炮筒放在水槽里，用一支钝得几乎不能削出碎屑的钻头钻孔。几匹马拉着钻具钻了约两个半小时，槽内约18磅水竟然沸腾起来。没有任何东西供给热质，竟然源源不断地产生热。这些热是从哪里来的呢？实验说明“热只能来源于钻头的运动”。故他主张热是一种分子之运动。他向英国皇家学会提出了一个报告。他在笔记中写道：“看来在这些实验中，由摩擦产生热的源泉是不可穷尽的。不待说，任何与外界隔绝的物体或物体系，能够无限制地提供出来的东西，决不可能是具体的物质实体；在我看来，在这些实验中被激发出来的热，除了把它看作是‘运动’以外，似乎很难把它看作为其他任何东西。”1799年，戴维又做了冰摩擦实验。他用两块冰在真空中摩擦，并使整个仪器都保持在0℃。几分钟后，冰融化成水，但冰吸收的热是从哪里来的呢？唯一的可能是由机械运动转化而来。戴维由此断言“热质是不存在的”。在对粒子振动的思想犹豫了一段时间之后，1812年他终于明确提出：“热现象的直接原因是运动，它的转化定律和运动转化定律一样，同样是正确的。”伦福德和戴维的实验，打破了热质说的缺口，从而为能量守恒和转化定律的发现扫除了思想障碍。　　

伦福德和戴维的实验都支持了热是运动的看法，但这并没有结束热质说的历史。只有托马斯·杨在他1807年的那本书中对热质说进行了驳斥。但依然有很多其他人坚持着热质说。

伦福德的一大功绩是建立了伦敦皇家学院。它与英国皇家学会是两回事。前者先是英国数学家约翰•威尔金斯在1660年11月28日发起成立的英国“物理数学实验知识促进学会”，后来有波义耳、胡克等人加入，而成为一个有权威的国家科研机构。而皇家学院是1800年由伦福德伯爵在伦敦发起成立的，最初叫“发展科学和普及重要知识学会”，经费靠私人捐助，主要是为了普及科学知识，而不是进行教学，以后才逐渐变成专门科研机构。