اصل پایستگی یا بقای جرم
قانون لاوازيه يا اصل بقاي ماده
لاوازيه حقيقتي را اعلام كرد كه كاملاً تازگي داشت و هنوز هم شايد متقدمين ما منكر آن باشند:
در اين دنيا هيچ چيز معدوم و هيچ چيز موجود نميشود
تفسير اين كلام در مقابل زوالها و محو شدهها و رفتهها اين است: هرچه هست تبديل و تحول است.
قبلاً تصور ميكردند علفي كه گاو خورد مجذوب بدن او شده است. هيزمي كه در اطاق ميسوزانند و با ترازو به قدر يك من مثلاً از دكان علّاف خريدهاند تبديل به يك جرم لطيف بيوزن كه آتش است شده و اندكي «دخان» از آن برخاسته متفرق و معدوم گشته است و تنها سفلي كه باقي مانده مختصر خاكستر ته اجاق ميباشد. لاوازيه ثابت كرد كه چنين نيست. اجرام از بين رفتني نيستند. حاصل جمع اوزان اجسامي كه در يك فعل و انفعال شيميايي «يا حياتي» وارد و خارج ميشود از دو طرف مساوي است. فعل و انفعالهاي شيميايي و پديدههاي فيزيكي و آثار حياتي نه چيزي را معدوم و فاني ميكنند نه بر وزن عالم مثقالي ميافزايند: عالم از لحاظ جرم يا بعرف ما از لحاظ وزن ثابت است ولي البته صورتها در حال تكوين و فنا ميباشد.
اين قانون يا اصل را كه در حقيقت اولين نداي انكار فنا و اعلام ابديت به زبان بشر است اصل بقاي ماده ميگويند
اصل اول ترموديناميك يا اصل بقاي انرژي
تقريباً صد سال بعد از لاوازيه يك شيميست ديگر فرانسوي موسوم به برتلو به قانون تجربي ديگري برخورد كه به نام قانون «حالت ابتدايي و حالت انتهايي معروف شد.
به موجب اين قانون براي انجام يك فعل و انفعال شيميايي مفروضي مثلاً براي تهيه يك واحد شيئي كه بايد از تركيب دو جسم الف و ب درست شود هميشه بايد يك مقدار حرارت معين ثابتي صرف كرد اعم از آنكه اين عمل را در حالت محلول يا در حالت خشك، در سرما يا در گرما سريع يا بطئي و به هر طريق و واسطهاي كه بخواهيم انجام دهيم. و بالعكس وقتي شيئي مجدداً با اجسام تركيب كننده يعني الف و ب برگشت داده شود عيناً همان مقدار حرارت را پس خواهد داد. به طوري كه در آخر عمل و بازگشت به حالت اوليه نه حرارتي توليد و نه حرارتي ضايع گرديده است.
از اينجا نتيجه گرفتند كه حرارت نيز ثابت و باقي است و مانند ماده نه از بين ميرود و نه خلق ميشود.
نظير اين حرف را لاپلاس دربارهي «كار» يا انرژي مكانيك زد و قانون «ثبات كار» را اعلام نمود. به موجب قانون ثبات كار كه قانون تجربي است هيچ دستگاه مكانيك و ماشين نميتواند ايجاد كار نمايد. اگر ما به وسيله يك اهرم موفق ميشويم با بازوي ضعيف خود يك سنگ صد مني را از جاي خود تكان دهيم درست است كه بر آن طرف اهرم با دست خود زور كمتر از صد من وارد آوردهايم ولي در عوض دست ما مسافت بيشتري را پيموده است به طوري كه حاصل ضرب قوه در مسافت طي شده در هر دو طرف اهرم يكسان ميباشد و عيناً آنچه بازوي ما كار كرده است سنگ گرفته است. ضمناً عين اين كار را در صورت برگشت و سقوط به زمين ميتواند پس بدهد.
اين دو قانون - ثبات حرارت و ثبات كار - هر يك در جاي خود يعني در مواردي كه فقط يكي از دو عامل حرارت يا كار در ميان ميآمد صحيح بود ولي در حالت كلّي يعني در اسبابهايي كه مانند موتور اتومبيل و ماشين يخسازي هم حرارت مصرف ميشود و هم كار توليد ميگردد، حرارت و كار هيچ يك به تنهايي ثابت و باقي نميمانند و قوانين فوق صدق نميكند بلكه ممكن است مثلاً حرارت معدوم و كار پديدار شود يا كار به مصرف رسيده حرارت ايجاد گردد. ولي تجربه نشان داده است به جاي چيزي كه ناپديد ميشود معادل آن از نوع ديگر توليد ميگردد. به طوري كه مجموعه كار و حرارت كه هر دو منبع قدرت يا انرژي ميباشند در طبيعت ثابت است.
اين اصل كه بعداً به كليه انواع انرژيها اعم از انرژي حرارتي و كار و انرژي الكتريك و نور و صوت و غيره تعميم داده شد و يكي از پايههاي علم ترموديناميك ميباشد اصل ثبات انرژي ناميده ميشود.
مفهوم اصل چنين است: انرژيها ممكن است به يكديگر تبديل شوند ولي مقدار كلّ انرژي موجود در دنيا ثابت و لايتغير است.
مثلاً بخار آبي كه در نتيجهي تشعشع خورشيد از سطح درياها به بالاي جوّ رفته ابرها را تشكيل داده است بهصورت باران به زمين ميريزد و رودخانهاي راه ميافتد. انسان از سقوط آب استفاده انرژي نموده آسيابي را ميگرداند يا توليد برق ميكند اين برق را به شهر ميفرستد. در آنجا برق را به مصرف متعدد ميرساند در چراغ تبديل به روشنايي يا در بخاري تبديل به حرارت ميكند و يا آنكه به وسيلهي موتور واگونها و ماشينهاي سنگين را به حركت درميآورد... همه اينها همان انرژي تشعشعي خورشيد است كه در تسخير انسان درآمده است و پس از مصرف باز معدوم نميشود. مثلاً روشنايي چراغ وقتي به اشياء ميرسد به صورت حرارت جذب ميشود. كار ماشينها نيز يا يا در نتيجه بالا بردن شيء سنگيني در آنجا ذخيره ميشود و يا اغلب اوقات در اثر اصطحكاك و غيره به صورت حرارت درميآيد. كليه اين حرارتها نيز يا در يك محيطي محفوظ ميماند و يا متفرق و منتشر ميگردد به طوري كه ديگر براي ما محسوس نخواهد بود ولي در هر حال معدوم نميگردد.
موقعي كه اصل ثبات انرژي در دنيا اعلام شد بيشتر از يك قرن از اعلام اصل ثبات ماده گذشته بود و دانشمندان متعددي از ملل مختلف فرانسه، انگلستان، آلمان در اين زمينه كار ميكردند كه بعضي از آنها مسيحي خداپرست و برخي بيعقيده بودند ولي هيچ يك با اين قصد و احتمال كه جاده قيامت را پاك ميكنند نبودند!