安托万-洛朗·德·拉瓦锡(1743-1794)是法国化学家、生物学家和经济学家,被公认为“现代化学之父”。他通过推翻燃素说、系统阐述质量守恒定律和建立化学新命名体系,完成了一场深刻的化学革命。他出生于巴黎一个富裕的律师家庭,早年就读于马萨林学院,虽获法学硕士学位,却对科学产生浓厚兴趣。拉瓦锡科研生涯的转折点始于他担任皇家烟草委员会和火药总局官员期间,这些职务为他提供了稳定的资金和优越的实验室条件,使他能进行精确定量的化学研究。 拉瓦锡的核心突破在于他敏锐地认识到精确称量在化学研究中的决定性作用。通过一系列设计严密的实验,特别是在1772年开始的对燃烧和煅烧现象的长期研究中,他证明燃烧是物质与空气中某种成分结合的过程,而非燃素的释放。在获悉普里斯特利发现“脱燃素空气”后,他重复并完善了实验,最终将这种气体命名为“氧气”,并在此基础上于1777年正式提出了氧化理论,彻底推翻了统治化学界百年的燃素说。拉瓦锡的成就远不止于此。他在1789年出版的《化学基础论》中,首次清晰阐述了质量守恒定律(“物质既不能创生也不能毁灭”),系统性地定义了化学元素,并与同事创立了一套逻辑严谨的化学新命名法,许多术语(如硫酸、氧化物)沿用至今。他还参与了公制系统的创立,并研究了发酵、呼吸等生化过程。这位法国科学院院士的辉煌生涯因其曾担任旧制度下的包税官而戛然而止,在法国大革命期间被送上断头台。尽管生命悲剧性地终结,但他倡导的定量方法、系统分类和理论体系,为化学确立了现代科学的基本范式,其著作被视为现代化学的起点。#科学 #科技 #历史 #人物
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66663周前
在物理学中有一条铁律似乎永不动摇,那就是守恒定律。比如能量守恒,就是能量只能从一种形式转化为另一种,但总量不变。当你踢足球时,肌肉的化学能转化为球的动能,同时产生热能和声能。如果计算前后总能量,它始终相等。 或者你开车时,汽油中的化学能可以转化为汽车的动能,而动能又可以转化为热能。但无论如何转换,如果将所有形式加总能量,总量始终不变。此外还有动量守恒,动量包括包括线性动量和角动量,它是质量乘以速度的乘积。在孤立系统中,总动量保持不变。 比如你在打台球时,白球撞击彩球,其动量转移给彩球,但前后总动量相等。类似的原理也适用于角动量,描述系统的总旋转。当然还有其他守恒定律,如电荷守恒,也就是系统的总电荷量不会改变。电荷可以转移,但不能被创造或消灭。 以及将质量与能量结合的质能守恒。但无论是哪种守恒,长期以来,人们只是观察到这些定律的存在,却不知其所以然。直到后来科学家引入对称性的概念,一切才变得清晰。 在物理学中,对称性不是指蝴蝶翅膀或镜像对称,而是指物理定律在某些变换下保持不变。比如你今天做实验,明天重复相同实验,结果必然一致,这就是时间平移对称性,物理定律不因时间推移而变。同样,你在地球的两个地方做相同实验,结果相同,这就是空间平移对称性,也就是说,定律不依赖于位置。 宇宙没有特殊地点或特殊时刻,规则处处时时一致,就像镜像或旋转后的图形在外观上保持不变一样。物理学家和数学家将这种性质称为系统在该变换下具有不变性。1918年德国数学家艾米诺特提出,只要存在这样的对称性,就必然存在一种对应的守恒量,这一理论如今被称为诺特定理。 比如时间平移对称性导致能量守恒,空间平移对称性导致动量守恒。那么为什么能量会守恒呢?我们知道,在宇宙中,能量驱动运动,产生热,点亮光芒,甚至维系物质结构。它能从动能转为热能,或从电能转为声能,但能量从不凭空出现或消失。 为什么能量守恒?这就是因为宇宙的时间对称性。如果能量突然出现或消失,就意味着某个特殊时刻,定律在那时改变了,这违反了时间对称。那么宇宙就会像有魔法时刻一样混乱,每一次实验都有所不同。而现实中实验随时重复,结果都会相同,因此能量总量永恒不变。 接下来,我们再说说空间对称与动量守恒。空间平移对称性意味着物理定律在任何地方都相同,无论是地球还是银河系,或者遥远的仙女座星系。假设平静的水面上有两艘船,船上各有一个人。当其中一个人把篮球扔给另
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