6.1 “死力”和“活力”之争

“能量”这个词有着悠久的历史，其源头可以追溯到古希腊。亚里士多德将能量定义为：“是使某种事物得以履行其职能的东西。”在1842年出版的《大不列颠百科全书》中，对“能量”一词的解释是：“一个源于古希腊的词，表示一件事情的能力、优点或效能。”

“能量守恒”的思想则源于运动守恒，机械能守恒是能量守恒在机械运动中的一个特殊情况，早在力学初步形成时期，人们就已有了这一概念的萌芽。

在17世纪初，伽利略已经注意到这样的事实，用滑轮“提升重量所需的力乘以作用力所经过的距离是保持不变的，尽管两个因子本身都可以变化。”显然，在伽利略的思想中已经有了功的概念。另外，斯蒂芬研究杠杆原理、惠更斯研究弹性碰撞时，也已涉及能量守恒问题。惠更斯在观察落体运动时认识到，下落的物体能够跳回到原来的高度，但不会跳得更高。毫无疑问，这里已经包含了机械能守恒的思想。

不过，限于当时科学发展的水平，伽利略、惠更斯等人都不可能赋予上述现象更重要的意义。直至17世纪下半叶，牛顿理论建立后，人们开始探求用什么物理量来量度运动的问题。在这以后长达100多年的时间里，物理学家围绕着运动的度量问题展开了一场激烈的争论，这场争论就是物理学史上著名的笛卡尔-莱布尼茨论战。

这场争论时间之长、规模之大，在科学史上是罕见的，许多科学家都卷了进来，正是在这场争论中，能量这个概念引入到物理学中。

在17世纪30年代，笛卡尔（见图6-1）提出了动量守恒的原理。笛卡尔认为，物质的运动是永恒的，它既不能创造，也不能消灭。他把运动物体的质量和速度的乘积（mv），作为物体运动的量度。动量守恒定律是力学的一个基本定律，它告诉我们，任何物质系统在不受外力作用，或者所受外力之和为零时，它的总动量保持不变。

图6-1 笛卡尔

图6-2 莱布尼茨

以碰撞问题为例，设有质量为m₁和m₂的两个球，分别以v₁和v₂的速度沿着一直线作同向运动，在碰撞后，两球各以u₁和u₂的速度沿着原方向运动，那么，两个球在碰撞前的动量之和等于碰撞后的动量之和，即

后来，惠更斯发现在弹性碰撞前后，两碰撞物体的质量和速度的平方的乘积（mv2）之和，也是不变的。于是引出一个问题，究竟应该用mv还是mv2来度量物体的运动呢？

莱布尼茨（见图6-2）在研究落体运动时注意到：“把四磅重的物体举起一英尺和把一磅重的物体举起四英尺，需要同样的力；但是物体所经过的距离是和速度的平方成正比的，因为，当一个物体落下四英尺的时候，它就获得两倍于它落下一英尺时的速度。但是，物体下落时获得了把物体举高到它开始下落时的高度所需要的力；所以这两种力都与速度的平方成正比。”

由此莱布尼茨认为不应该用mv，而应该用mv2来度量物体的运动。

当时，牛顿已经创立了“力”的概念，人们也习惯于广泛的使用“力”这个名词。莱布尼茨把mv称为“死力”，而把mv2称为“活力”。因此，历史上把笛卡尔-莱布尼茨的这场争论，也称为“死力”和“活力”之争。

1743年，达朗贝尔发表了《动力学论》这部著作，想对死力和活力之争做出评价，但由于达朗贝尔始终局限在机械运动范围内考虑问题，因此，他并未真正平息这场争论。1746年，康德这位伟大的思想家，将他的一部巨著《关于活力之正确评价的意见》贡献给这场论战。

这场旷日持久的争论，在当时是势均力敌，不分胜负。从今天的角度看，这场争论是由于当时人们滥用“力”这个概念所造成的混乱。莱布尼茨所说的，“把物体举高到它开始下落时的高度所需要的力”，实际上就是物体在地球引力场中的势能。因此，只有引入能量概念后，这场争论才能得以解决。能量守恒这个概念就是在“死力”和“活力”的论战中引入到物理学中来的。

1695年，莱布尼茨以“力和路程的乘积等于活力的增量”这一形式，提出了类似于现今动能定理的表述。不过，莱布尼茨的活力是mv2，而不是动能，所以莱布尼茨的论述是不准确的。1807年，英国物理学家托马斯·杨首先提出用“能量”一词来代替活力。但托马斯的提议没有被广泛采用，人们仍然滥用“力”这个概念。