一、生平简介

迈尔，J．R．(Julius Robert Mayer,1814～1878)，德国物理学家，能量守恒定律的发现者之一，热力学与生物物理学的先驱。1814年11月25日生于符腾堡（今巴登-符腾堡）的海尔布隆，他的父亲是个药店主。1832年进蒂宾根大学医学系。1837年因参加一个秘密的学生团体而被停学一年，致使神经受到刺激。第二年复学后获得医学博士学位。

迈尔一生的遭遇很不幸，他的3个孩子在1846年和1848年相继夭亡。他的科学成就长期得不到社会的承认，甚至受到攻击。这些挫折使他在1850年5月的一个夜晚跳楼自杀，幸未致死，但患了精神错乱症，长期在哥廷根的精神病院中疗养，与世隔绝；以致李比希在1858年的一次演讲中宣称迈尔已经因病早亡。波根多夫的《手册》也正式记载迈尔的“去世”，而以后的更正却不为人们所注意。七八年之后，迈尔逐渐恢复了健康。他的科学成就逐渐为社会所承认。1858年瑞士巴塞尔自然科学院受他为荣誉院士。他在1860年左右开始出席科学会议。由于英国物理学家J．廷德耳的力争，迈尔的科学成就在英国也得到了承认。1871年，他晚于焦耳一年获得了英国皇家学会的科普利奖章。以后他还获得蒂宾根大学的荣誉哲学博士，巴伐利亚和意大利都灵科学院院士的称号。1878年3月20日因右臂结核感染在海尔布隆逝世。

二、科学成就

迈尔在物理学上的主要成就是建立了能量守恒原理。1840年迈尔随船队到达爪哇，在给病人作放血治疗的时候发现，病人静脉中的血液不寻常地呈鲜红色。这个现象促使他对整个生物热的问题开始作系统的研究。当时大家公认的拉瓦锡(1743-1794)理论认为，生物体通过吸进氧气的缓慢氧化，产生维持生命的热量。人肺的功能就是通过呼吸，吸进新鲜空气，流经肺叶的血液从中吸收氧气后变成鲜红色。迈尔想到，爪哇地处热带，体热的维持一定比较容易，因此维持体热所需要消耗的氧气也比较少。这样，血液自然比较红，即使是静脉中的血液也是这样。迈尔从爪哇回国后，在1842年五月写了一篇题为《论热的量和质的测定》的论文，于这年6月16日寄给由J．C．波根多夫主编的《物理学与化学杂志》。论文中迈尔根据G．W．F．von莱布尼兹“因等于果”的命题，认为力（即能）是自然界运动变化的原因，而因等于果，自然力在量上是不灭的，只是质发生变化。论文的思辨性较强，但用质量与速度的积来表示运动力（即动能），缺乏严密的科学论证。所以这家杂志拒绝发表，也未退稿（此稿36年后J．K．F．策尔纳才从编辑部取出发表）。

迈尔很快发现这篇论文的缺陷，决心进一步学习物理学和数学，在此基础上，于1842年写出《论无机界的力》，在J．von李比希主编的《化学与药学杂志》上发表了。在这篇论文中，他仍然因等于果的命题，论证一切自然力（即能量）是不灭的。他还论证了落体力（即势能）可以转化为运动（即动能），并开始用质量与速度的二次方的积来表示运动。他认为“有不能变为无”，运动一消失就转化为热，而蒸汽机则把热转化为运动。他利用热与气体的体积的关系，以及空气的定压比热容和定容比热容的比(cp∶cv)为1．421，推算出1g水从0℃至1℃时吸收的热量等于相同质量的水下降365m所做的功，即1cal=365gf·m，但文中没有阐明推导过程。因此迈尔是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热功当量的人。但这篇文章当时未引起注意，以后J．P．焦耳、L．A．科耳丁、H．von亥姆霍兹等人又独立地作出了各自的发现。

三、趣闻轶事

“正是那样！”

一个新理论要被世人承认，有时要做出艰苦的努力。迈尔的能量守恒思想被世人承认经历了漫长过程。传说迈尔《论无机界中的力》发表不久，著名物理学家约利在海德尔堡和迈尔相遇，他带着嘲讽的口吻对迈尔说：“如果你的理论是正确的话，水就能够被晃动而加热。”迈尔听了很生气，一句话也没说就走了。过了几个星期，迈尔专程前往约利住处，一进门就大声说：“正是那样！正是那样！”约利感到不解。胸有成竹的迈尔详细地向约利说明了自己的理论，这才使约利从摇头开始变为点头。

迈尔始终没有停止能量守恒问题的研究。他认识到，为了让别人接受自己的理论，必须要确定热和运动之间的定量关系，就是求出产生一定量的热需要多少运动，或者反过来，产生一定量的运动需要多少热。迈尔根据气体的定容比热总是小于定压比热这一个事实，以及有关实验资料，推算出“物体从365米高的地方下落，相当于把同等质量的水从0℃加热到1℃。这相当于1千卡=365公斤米，1公斤米=9．8焦耳。据说迈尔曾经在一家造纸厂设计了一个实验，他有一匹马拉着搅拌棒转圈子来搅拌大锅里的纸浆，只要测出纸浆的温度升高了多少，就可以得出马做一定量的机械功所产生的热是多少。不过他的实验作得很不精确。1848年迈尔发表了第三篇关于守恒问题的论文，把能量守恒和转换的思想扩大到电学、磁学和化学等现象，从而上升为普遍规律。由于迈尔作出了这些开创性的研究，他被后人公认是科学史上第一个提出能量守恒原理的科学家。