(三)各种运动形式相互转化的发现

从 18 世纪末到 19 世纪前半期，包括物理学在内的自然科学进入到一个蓬勃发展的新时期。自然科学方面完成的一系列重大发现，日益揭示出各种运动形式之间的普遍联系和转化，这成为这一时期自然科学发展的一个显著特点。

各种自然现象之间的联系和转化的发现，使人们逐渐形成能量概念， 认识到各种运动形式是同一种能量的不同表现形式。能量概念给物理科学提供了一种新的统一的框架。能量守恒定律就是在对力、热、光、电、化学各种运动形式相互联系认识的基础上建立起来的。

1780 年意大利人伽代尼(A.Galvani)发现了动物电和电流，接着 1800 年，意大利人伏打(Volta)发明了电池，这是化学运动向电运动的转化。不久之后，人们就利用电流进行电解，实现了电运动向化学运动的转化。

1821 年，德国的塞贝克(Seebeck)发现温差电现象，这是热向电的转化。13 年后，法国的帕尔帖(Peltier)发现了它的逆效应，实现了电流向热的转化。

1820 年奥斯特(Oersted) 发现了电流的磁效应。1831 年法拉第

(Faraday)发现了电磁感应现象。他们的发现揭示了电和磁之间的相互联系。法拉第还发明了第一台直流发电机，实现了机械运动向电磁运动的转化。1845 年法拉第又发现了磁致旋光现象，揭示了电、磁、光三者之间的联系。

法拉第对自然界“力”的守恒性和统一性具有坚强的信念。他始终不渝地为证实各种现象之间的普遍联系而努力。他在关于偏振面的磁致偏转一文的开始就明确提出：“我早已持有一种见解，它几乎到达深信不疑的程度，而且我想这也是其他许多自然科学的追求者所持有的见解，即物质之力所表现出来的各种形式具有共同的起源，换言之，它们彼此是如此之互相依赖，以致于它们能够相互转化并具有力的当量。”他举出了电磁感应、电流的磁效应，电流的化学效应、电池的化学论思想，电化当量等为自己的观点提供例证。此外，他还考察过由不同的来源产生的各种形式的电的同一性。法拉第所作的每一个新发现，都使他坚信自然界不同运动形式之间有着无限多样的联系的观点的正确性。法拉第指出，在当时的认识水平上，要想弄清电磁效应、引力效应、光学效应等这些过程的具体机制， 是不可能的，但是无论如何他都坚信这种多种现象的统一性，坚信世界的物理图景的统一性。他还考虑过在引力和电力之间的可能联系。他写道： “有一个古老而不可改变的信念，即自然界的一切力都彼此有关，有共同的起源，或者是同一基本力的不同表现形式。这种信念常常使我想到在实验上证明重力和电力之间的联系的可能性。”[4]

各种运动形式相互联系和相互转化的发现使科学家们预感到存在着一种“能”(或“力”)，这种“能”按照各种情况以机械能、化学能、电能、光能、热能或者磁能的形式出现，所有这些运动形式的任何一种都可以转化为其它一种。人们期望找到这种“能”的一个共同量度，使这种“能” 成为概念上能够把握的东西。这就要求确定不同形式能量的数值当量或换算因子。