《科学是什么》第八章：能量与热力学

本节讨论能量守恒定律的建立及其作为科学法则的地位。赫尔姆霍兹提出，自然界的一切变化都归结为动能与势能：动能与势能之和恒定，且系统在两个时刻间的过程等于这两种能量变化之差。

本节讨论能量守恒定律的建立及其作为科学法则的地位。赫尔姆霍兹提出，自然界的一切变化都归结为动能与势能：动能与势能之和恒定，且系统在两个时刻间的过程等于这两种能量变化之差。在最简单的情形下，即孤立质点系统中力只与相对位置有关，可以清楚地把与位置有关的部分定为势能、与速度平方成正比的部分定为动能。但一旦力还与速度、加速度有关（如韦伯对带电分子的假设），两者的区分和能量本身的定义就变得困难；引入热能、化学能、电能等内能后，各种形式的能量相互纠缠，如何选取表示能量的函数也失去唯一依据。

作者进一步追问能量守恒定律的性质：它究竟是可由实验验证的结论，还是关于宇宙中存在永恒不变之量的断言？若上升到普遍层面，这一定律不过是同一句话的重复，无法指出哪些量构成能量；在决定论的框架下它近乎无意义，而在非决定论者眼中仍有意义。作者认为，这类定律与几何公理相似——它们的真理性无法由实验直接判定，但因实验表明其极为实用而被当作研究基础。因此，力学应作为实验科学来教授，从特殊到一般地认识其客观性，而非将其抽象为不可动摇的教条。