热质说：热质是没有质量的

现在几乎每个上过学的人都知道，热是物质分子运动的体现，物质分子运动的速度越快，温度就越高，这就是「热动学说」，可是人类正确认识到这么简单的理论，也只有300多年的历史，这其中很大的一个绊脚石就是「热质说」。

什么是「热质说」呢？

「热质说」是热现象本质的一种假说，该理论认为热是一种特殊的物质，它无色、无形状、无质量，它可以无孔不入地进出其他任何的物质，当热质进入物体时，物体便会变热，当热质流出物体时，物体就会变冷，在热质流入、流出的过程中，热质总量保持守恒，在热质说中，热是一种看不见、摸不着的物质，它在物体与物体之间来回地穿梭，它去哪里哪里就会变热，把热看作一种独立的元素的观点，似乎是非常自然的。

我国商周时期所产生的五行说认为世界万物都是由金、木、水、火、土，5种元素构成的。

古希腊的一些哲学家对热的本质也有类似的猜测，与五行说相对应的是四元素说，赫拉克利特认为宇宙万物是由土、水、气、火，四种元素组成，这四种元素是一切自然现象的基础，它们的不同组合构成了宇宙万物。

无论是在西方还是东方，古人将火或者热看作是一种基本的物质，往往是因为依靠直觉的朴素猜想，是一种哲学上的思辨，和科学还挂不上边，但是到了16和17世纪，随着物质生产活动的发展和新兴资产阶级反对封建统治革命运动的进展，近代自然科学也在普遍的革命中诞生，同时古希腊的原子论思想在欧洲也逐步复兴，它理所当然地影响到了人们对热的本质的认识。

意大利的科学家伽利略接受并改造了古代哲学家的原子论，认为无限的永恒的物质世界中，一切具体的物体都是由绝对不变的原子组成的， 伽利略指出火就是一种具有一定体积、一定形状和一定速度的一群原子的特殊组合，伽利略的这种原子论观点，在法国著名的物理学家、天文学家和数学家伽桑狄(Pierre Gassendi ，1592年1月22日~1655年8月24日)又得到了充分的阐述。

伽桑狄认为，原子是原始的、最简单的、不可分割和不可消灭的世界基本要素，原子之间有大小、形状和重量的区别，因而由它们形成的物体就有了不同的性质。同样，冷和热也都是由特殊的冷原子和热原子所引起的，它们非常细致，有球的形状，十分活泼，因而能够渗透到一切的物体之中，这种观点既简单又直观很容易理解，自然就会把人们对热的认识引向「热质说」。

与伽桑狄同时期的英国物理学家和化学家罗伯特·波义耳(Robert Boyle，1627-1691)本来不是「热质说」的坚定拥护者，但他受到了伽桑狄的影响，果断放弃了「热动学说」，设想存在某种火粒子，并用这个理论成功解释了在真空发生的热辐射现象。

随后荷兰科学家波尔哈夫、英国物理学家布莱克、法国化学家拉瓦锡都进一步明确了热质说」，特别是拉瓦锡1787年他正式提出了「热质」这一概念，「热质说」也在那个时代达到了顶峰，「热质说」成功地解释了大量的热的现象。比如温度的变化，是由于热质的吸收或者释放，物体的热平衡，是由于热质的交换，「热质说」对热传递的三种方式都有相应的解释：

热传导，是由于热质的流动。热辐射，是由于热质的传播。对流，是由于热质的载体做定向的流动。此外，对更复杂的热现象也能给出一种说法，比如不同的物质有不同的比热，可视为它们对热质的吸收能力不同。摩擦生热，可视为热质被挤压使物体的比热变小，而物态的变化则可视为物质与热质发生了化学反应，使物质吸收或者放出潜在的热质。

目前「超弦理论」只能用于解释事物为什么是这样，而不是谁真正地看到了那根弦，或者测量出了宇宙的维度，超弦理论看似能够解释许多事物，但是并不能够用于解释一切的事物，这里的一切指的是过去、现在还有将来的所有一切事物，「热质说」作为人们的一种认识，这种认识如果想要变成真理，就必然要经受所有的实验检验。到了18世纪末，「热质说」受到了严重的挑战，人们对它最大的质疑来自于它就像鬼魂一样，谁都没有见过它，如果热质是有质量的，那么一切问题就会迎刃而解了。但是这却给热质说带来了不少的麻烦。

最大的质疑·热质说

上述得到的化学家罗伯特·波义耳做过一个金属燃烧的实验，当金属燃烧以后它的重量会增加，因此波义耳认为热质是有质量的。在那个时代英国还有一位医生叫弗迪斯，他也做了一个实验，证明水在结冰以后重量增加了1/129000，因此他认为热质是有负质量的，这个医生如果活到现在，我们的统一称法应该称为“民科”，他的这个实验数据多半来自于误差。两组实验对热质的质量产生了两种完全不同的结论，那么热质到底有没有质量呢？

英国"伯爵"伦福德，此人生平比较传奇，他的原名叫汤普逊，出生于美国，1793年被巴伐利亚的君主授予"伯爵"的称号，伦福德做了一个比较有说服力的实验——他先将一瓶水银和一瓶纯水，分别放在天平的两端，然后放在16摄氏度的环境中，并保证天平的两端质量是相等的，一段时间以后将整个天平放在1摄氏度的环境下，并观察天平的变化。由于水的比热相比于水银更大，因此水所放出的热量应当比水银更多。如果热质是有质量的话，那么原来的天平就会失去平衡。

但是实验结果是在达到了新的热平衡以后天平的两端没有发生任何的变化，天平的两端一样平，因此在他的实验以后，承认热质说的人就必须承认热质是没有质量的。

上面的实验并不能否定热质的存在，只能否定了热质没有质量的而已，对热质说带来真正威胁的是几个关于摩擦生热的问题。

戴维还做了另外一组实验——在真空装置中使两块冰互相摩擦，并使得周围的温度比冰还要低，实验发现冰块摩擦以后就逐渐地融化了。

戴维分析指出，使得冰块融化的热不可能从周围的环境中来，因为周围空气的温度比冰还要低，这种热也不可能来自于潜热，因为冰块融化的时候是吸收潜热而不是放出潜热，戴维由此断言：热质是不存在的。

结语·热质说正式地退出历史舞台

应当说，伦福德和戴维的工作都证明了热是一种运动，但是热质说的基础仍未动摇。

1856年出版的《英国大百科全书》中，关于这热的解释仍然是热质说，而到了19世纪初期，各种自然现象的联系相继被发现。如，热和机械功的转换、电与磁的相互作用、电流的热效应、生物的化学现象等等。

当迈尔、焦尔、 赫尔姆霍兹等人发现 「能量守恒」与「转化定律」后，人们认识到热运动是宏观物体内部分子、原子、等微观粒子的一种永不停止的无规则运动，是物质的一种基本运动形式，热质说也正式地退出历史舞台了。

热质说在热力学发展的过程中占有非常特殊的地位：

一方面，它是一种错误的假说，曾经影响了许多科学家束缚了他们的思想，阻碍了他们在科学道路上的前进脚步。另一方面，它又使得人们发现了许多热现象的规律。热质说之所以有如此顽强的生命力，与它的贡献也是分不开的，在热质说的观点统治下，物理学也取得了一系列非常重要的发现。例如布莱克发现了比热和潜热。瓦特（JamesWatt,1736～1819）根据布莱克的理论改进了蒸汽机。傅立叶根据热质流动的观念建立了热传导理论。卡诺也创立了关于热机效率的卡诺定理。

科学的道路是迂回和曲折的，所谓的永恒的真理，需要在未来的实践中经受重重的考验，我们今天对热本质的认识也是远远没有穷尽的，探索的道路依旧漫长，我们对科学的认识永远不会停留在一个水平线上。