1796年6月1日，薩迪·卡諾在巴黎小盧森堡宮降生，時(shí)值法國(guó)資產(chǎn)階級(jí)大革命之后和拿破侖奪取法國(guó)政權(quán)之前的動(dòng)亂年月。

　　卡諾的父親拉扎爾·卡諾（Lazare Carnot）在法國(guó)大革命和拿破侖第一帝國(guó)時(shí)代擔(dān)任要職。他先后是羅伯斯庇爾（Robe-spierre）的十二人公安委員會(huì)的成員之一、拿破侖第一執(zhí)政手下的戰(zhàn)爭(zhēng)部長(zhǎng)及滑鐵盧戰(zhàn)爭(zhēng)前百日政權(quán)的內(nèi)政部長(zhǎng)。當(dāng)拿破侖帝國(guó)在1815年被傾覆后，拉扎爾被流放國(guó)外，直至1823年病死于馬格德堡。拉扎爾的民主共和的思想給卡諾打上了深刻的烙印，他后來(lái)遭受的厄運(yùn)給卡諾造成了巨大的精神創(chuàng)傷，并導(dǎo)致了社會(huì)對(duì)卡諾的歧視。

　　拉扎爾不僅是一位政治家，而且也是一位科學(xué)家。他于1782年、1787年和1803年先后發(fā)表過(guò)《通用機(jī)器》、《拉扎爾．卡諾數(shù)學(xué)全休》、《運(yùn)動(dòng)和平衡的基本原理》；在熱學(xué)及能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)上，均有所貢獻(xiàn)。1807年，他辭去戰(zhàn)爭(zhēng)部長(zhǎng)的職務(wù)，專(zhuān)事對(duì)卡諾和卡諾的弟弟伊波利特．卡諾（Hippolyte Carnot）進(jìn)行科學(xué)教育。

　　1812年，薩迪·卡諾考入巴黎理工學(xué)院，在那里受教于泊松．蓋－呂薩克、安培和阿拉果（D．F．Arago）這樣一批卓有成就的老師。他主要攻讀了分析數(shù)學(xué)、分析力學(xué)、畫(huà)法幾何和化學(xué)。

　　1819年，他考上了巴黎總參謀軍團(tuán)。該軍團(tuán)處于初創(chuàng)期，組織還十分松散，卡諾借此機(jī)會(huì)一邊進(jìn)行科學(xué)研究，一邊在法蘭西學(xué)院聽(tīng)一些新課程。這時(shí)他對(duì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了濃厚興趣，他走訪了許多工廠，研究了政治經(jīng)濟(jì)學(xué)的最新理論。他發(fā)現(xiàn)，熱機(jī)效率低是當(dāng)時(shí)工業(yè)的一個(gè)難題。這個(gè)問(wèn)題此導(dǎo)他走上了熱機(jī)理論研究的道路。

　　由于蒸汽機(jī)的發(fā)明，工業(yè)革命在歐洲逐步興起來(lái)了。蒸汽機(jī)正在使法國(guó)和蒸汽機(jī)的故鄉(xiāng)——英國(guó)日益工業(yè)化，為它們?cè)黾恿藝?guó)力和財(cái)力。作為法國(guó)人的卡諾親身經(jīng)歷了這場(chǎng)蒸汽機(jī)革命的沖擊，親眼看到了蒸汽機(jī)是怎樣促進(jìn)人類(lèi)文明向前發(fā)展的。然而，他也看到：人們是知道怎樣制造和使用蒸汽機(jī)，而對(duì)蒸汽機(jī)的理論卻了解不夠。

　　當(dāng)時(shí)的熱機(jī)工程界對(duì)這樣兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行著熱烈的討論：（1）熱機(jī)效率是否有一極限？（2）什么樣的熱機(jī)工作物質(zhì)是最理想的？

　　在對(duì)熱機(jī)效應(yīng)缺乏理論認(rèn)識(shí)的情況下，工程師只能就事論事，從熱機(jī)的適用性、安全性和燃料的經(jīng)濟(jì)性幾個(gè)方面來(lái)改進(jìn)熱機(jī)。他們?cè)�盲目采用空氣、二氧化碳，甚至采用酒精�?lái)代替蒸汽，試圖找到一種最佳的工作物質(zhì)。這種研究只具有針對(duì)性，而不具備普遍性；從某一熱機(jī)上獲得的最佳數(shù)據(jù)不能套用于另一熱機(jī)。這就是當(dāng)時(shí)熱機(jī)理論研究的狀況�？ㄖZ采用了截然不同的途徑，他不是研究個(gè)別熱機(jī)，而是要尋一種可以作為一般熱機(jī)的比較標(biāo)準(zhǔn)的理想熱機(jī)。

　　當(dāng)拉扎爾在1823年8月病故后，卡諾的弟弟回到巴黎，協(xié)助卡諾完成了《關(guān)于火的動(dòng)力》一書(shū)的寫(xiě)作，使它在1824年6月12日發(fā)表出來(lái)�？ㄖZ在這部著作中提出了“卡諾熱機(jī)”和“卡諾循環(huán)”的概念及“卡諾原理”（現(xiàn)在稱(chēng)為“卡諾定理”）。

　　根據(jù)卡諾熱機(jī)理論，“卡諾熱機(jī)”是一切工作于相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗�間的熱機(jī)中效率最高的熱機(jī)，是一種理想熱機(jī)；“卡諾循環(huán)”是一種可逆循環(huán)，按照現(xiàn)在的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，是熵保持不變的循環(huán)�！翱ㄖZ原理”是說(shuō)：“熱動(dòng)力與用來(lái)產(chǎn)生它的工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，它的量唯一地由在它們之間產(chǎn)生效力的物體（熱源）的溫度來(lái)確定，最后還與熱質(zhì)的輸運(yùn)量有關(guān)”。

　　值得注意的是，卡諾在1824年論著中借用了“熱質(zhì)”的概念，這是他的理論在當(dāng)時(shí)受到懷疑的一個(gè)重要原因。卡諾之所以要借助于“熱質(zhì)”，是為了便于通過(guò)蒸汽機(jī)和水輪機(jī)的形象類(lèi)比來(lái)發(fā)現(xiàn)熱機(jī)的規(guī)律。在卡諾看來(lái)，“熱質(zhì)”正如水從高水位流下推動(dòng)水輪機(jī)一樣，它從高溫?zé)嵩戳鞒鲆酝苿?dòng)活塞，然后進(jìn)入低溫?zé)嵩�。在整個(gè)過(guò)程中，推動(dòng)水輪機(jī)的水沒(méi)有量的損失；同樣，推動(dòng)活塞的“熱質(zhì)”也沒(méi)有損失。為了避免混亂，卡諾在談到熱量、或熱與機(jī)械功的關(guān)系時(shí)，就不用“熱質(zhì)”一詞，而改用“熱”；況且在他后來(lái)的研究記錄中，他就徹底拋棄了“熱質(zhì)”一詞。在一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，不少人說(shuō)卡諾是“熱質(zhì)”論者，其實(shí)是沒(méi)有根據(jù)的.

　　在《關(guān)于火的動(dòng)力》發(fā)表后，卡諾繼續(xù)研究熱機(jī)理論。由于巴黎總參謀軍團(tuán)的改組，他被調(diào)回部隊(duì)。他在部隊(duì)的時(shí)間不到一年，就永遠(yuǎn)辭去了職務(wù)，加在到巴黎在他父親遺留下來(lái)的私寓里長(zhǎng)期定居下來(lái)�？ㄖZ性格孤僻而清高，他一生只有可數(shù)的幾位好友。在學(xué)派林立的巴黎學(xué)界，卡諾的厭世情緒越來(lái)越嚴(yán)重。

　　他父親的革命思想對(duì)他的影響至深，以致使他不滿(mǎn)時(shí)局而與時(shí)代格格不入，這就更加惡化了他與社會(huì)的關(guān)系。七月革命爆發(fā)了，他一度表現(xiàn)積極，但很快又失望了。由于他父親的名氣，七月革命黨人提名他為巴黎內(nèi)閣成員。他厭惡這種官銜世襲的作法，而毅然拒絕了。最后他仍回到自己的書(shū)桌前從事科學(xué)研究。1831年，卡諾開(kāi)始研究氣體和蒸汽的物理性質(zhì)。1832年6月，他患了猩紅熱，不久后轉(zhuǎn)為腦炎，他的身體受了致命的打擊。后來(lái)他又染上了流行性霍亂，竟于同年8月24日被奪去了生命。

　　卡諾去世時(shí)年僅36歲，按照當(dāng)明的防疫條例，霍亂病者的遺物應(yīng)一律付之一炬�？ㄖZ生前所寫(xiě)的大量手稿被燒毀，幸得他的弟弟將他的小部分手稿保留了下來(lái)。這部分手稿中有一篇是僅有21頁(yè)紙的論文----《關(guān)于適合于表示水蒸汽的動(dòng)力的公式的研究》；其余內(nèi)容是卡諾在1824－1826年間寫(xiě)下的23篇論文，它們的論題主要集中在這樣三個(gè)方面：（1）關(guān)于絕熱過(guò)程的研究；（2）關(guān)于用磨擦產(chǎn)生熱源；（3）關(guān)于拋棄“熱質(zhì)”學(xué)說(shuō)。卡諾這些遺作直到1878年才由他的弟弟整理發(fā)表出來(lái)。

　　卡諾拋棄“熱質(zhì)”學(xué)說(shuō)的原因，首先是受菲涅耳（A．J．Fresnel，1788－1827）的影響。菲涅耳認(rèn)為光和熱是一組相似的現(xiàn)象，既然光是物質(zhì)粒子振動(dòng)的結(jié)果，那么熱也應(yīng)當(dāng)是物質(zhì)粒子振動(dòng)的結(jié)果，是物質(zhì)的一種運(yùn)動(dòng)形式，而不是什么虛無(wú)縹緲沒(méi)有質(zhì)量的東西�？ㄖZ接受了菲涅耳的設(shè)想，他一方面運(yùn)用熱的動(dòng)力學(xué)新概念重新審度他在1824年提出的熱機(jī)理論，發(fā)現(xiàn)只要用“熱量”一詞代替“熱質(zhì)”，他的理論仍然成立。另一方面，他又深入研究倫福德伯爵（C．Rrmford）和戴維（H．Davy）的磨擦生熱的實(shí)驗(yàn)，并計(jì)劃用實(shí)驗(yàn)來(lái)揭示在液體或氣體中的磨擦熱效應(yīng)的定量關(guān)系，他計(jì)算出熱功當(dāng)量為3.7焦耳/卡，比焦耳（J P Joule）的工作超前將近20年。

　　在卡諾去世兩年后，《關(guān)于火的動(dòng)力》才獲得了第一個(gè)認(rèn)真的讀者----克拉珀龍（Emile Claperon）。他是巴黎理工學(xué)院的畢業(yè)生，只比卡諾低幾個(gè)年級(jí)。1834年，他在學(xué)院出版的雜志上發(fā)表了題為《論熱的動(dòng)力》的論文，用P－V曲線翻譯了卡諾循環(huán)，但未引起學(xué)術(shù)界的注意。10年后，英國(guó)青年物理學(xué)家開(kāi)耳芬在法國(guó)學(xué)習(xí)時(shí)，偶爾讀到克拉派隆的文章，才知道有卡諾的熱機(jī)理論。然而，他找遍了各圖書(shū)館和書(shū)店，都無(wú)法找到卡諾的1824年論著。實(shí)際上，他在1848年發(fā)表的《建立在卡諾熱動(dòng)力理論基礎(chǔ)上的絕對(duì)溫標(biāo)》一文，主要根據(jù)克拉珀龍介紹的卡諾理論來(lái)寫(xiě)的。1849年，開(kāi)耳芬終于弄到一本他盼望已久的卡諾著作。十余年后，德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯（R．Clausius）也遇到了同樣的困難，他一直沒(méi)弄到卡諾原著，只是通過(guò)克拉珀龍和開(kāi)爾文的論文熟悉了卡諾理論。

　　這些事實(shí)表明，在1824年至1878年間，卡諾的熱機(jī)理論一直沒(méi)有得到廣泛傳播�？ㄖZ生前的好友羅貝林（Robelin）在法國(guó)《百科評(píng)論》雜志上曾經(jīng)這樣寫(xiě)道：卡諾孤獨(dú)地生活、凄涼地死去，他的著作無(wú)人閱讀，無(wú)人承認(rèn)。

　　現(xiàn)在很難說(shuō)清學(xué)術(shù)界是什么時(shí)候開(kāi)始公認(rèn)卡諾熱機(jī)理論的，因?yàn)樵谒�去世后，沒(méi)有任何學(xué)術(shù)團(tuán)體或?qū)W校授予卡諾任何稱(chēng)號(hào)。可以這樣說(shuō)，卡諾的學(xué)術(shù)地位是隨著熱功當(dāng)量的發(fā)現(xiàn)，熱力學(xué)第一定律、能量守恒與轉(zhuǎn)化定律及熱力學(xué)第二定律相繼被揭示出來(lái)的過(guò)程慢慢地形成的；卡諾的理論除了對(duì)克拉珀龍、開(kāi)爾文和克勞修斯等少數(shù)幾位物理學(xué)家產(chǎn)生過(guò)影響外，它在整個(gè)物理學(xué)界未曾引起過(guò)反響。直到1878年他的《關(guān)于火的動(dòng)力》第二版和他生前遺稿發(fā)表后，物理學(xué)界才普遍知道了卡諾和他的理論。不過(guò)，那時(shí)熱力學(xué)已經(jīng)有了迅速發(fā)展，他的著作就成了歷史遺物，除少數(shù)科學(xué)史家和教科書(shū)編纂者偶爾翻翻外，沒(méi)有更多人去認(rèn)真讀它。

　　卡諾的理論不僅是熱機(jī)的理論，它還涉及到熱量和功的轉(zhuǎn)化問(wèn)題，因此也就涉及到熱功當(dāng)量、熱力學(xué)第一定律及能量守恒與轉(zhuǎn)化的問(wèn)題。可以設(shè)想，如果卡諾的理論在1824年就開(kāi)始得到公認(rèn)或推廣的話，這些定律的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)提前許多年。這種估計(jì)不算過(guò)分，根據(jù)前面的分析，卡諾至遲在1824－1826年間就計(jì)算過(guò)熱功當(dāng)量，這比焦耳的工作要早17~19年。雖然他的計(jì)算不夠精確，但他的理論見(jiàn)解是正確的。我們有理由相信，在他那些被燒毀的手稿中可能還有關(guān)于熱功當(dāng)量的更精確的計(jì)算。

　　英國(guó)著名物理學(xué)家麥克斯韋（J．C．Maxwell，1831－1879），對(duì)卡諾理論作過(guò)高度評(píng)價(jià)。他說(shuō)：“卡諾的理論是“一門(mén)具有可靠的基礎(chǔ)、清楚的概念和明確的邊界的科學(xué)”�？墒�，這個(gè)理論的創(chuàng)立者不論在法國(guó)學(xué)術(shù)界還是在法國(guó)社會(huì)里都未曾獲得多數(shù)人的支持。通過(guò)對(duì)卡諾的歷史分析，我們讓為卡諾理論的蒙難有如下幾個(gè)原因：（1）社會(huì)的政治壓抑；（2）卡諾的早逝；（3）卡諾生前未能進(jìn)入某一學(xué)派。

　　拉扎爾．卡諾是法國(guó)18世紀(jì)著名科學(xué)家，不論在科學(xué)家傳記上還是在各種大百科全書(shū)中，現(xiàn)在都有關(guān)于他的生平和貢獻(xiàn)的記載。按理說(shuō)，這對(duì)于薩迪．卡諾躋身于法國(guó)學(xué)術(shù)界是一個(gè)極為有利的條件。但是，正如前面所說(shuō)，拉扎爾晚年的不幸以致客死異鄉(xiāng)，在政治上給卡諾以巨大的壓抑，加上社會(huì)對(duì)卡諾的歧視，迫使卡諾加避社會(huì)而遠(yuǎn)離了他應(yīng)當(dāng)加入的社會(huì)或科學(xué)團(tuán)體，使他變成一位不歸附任何名門(mén)的游離分子。孤獨(dú)地生活、勤奮地工作又摧毀了他的身心。致使他過(guò)早去世。去世后，也沒(méi)有一位法國(guó)學(xué)術(shù)權(quán)威對(duì)他的工作作過(guò)任何評(píng)價(jià)，而克拉珀龍?jiān)诋?dāng)時(shí)只不過(guò)是一個(gè)“無(wú)名小卒”，他對(duì)卡諾理論的翻譯和解釋在法國(guó)沒(méi)有產(chǎn)生反響。19世紀(jì)初，法國(guó)物理學(xué)界中頗具影響的人物一般集中在巴黎理工學(xué)院和法蘭西學(xué)院，他們之中威望最高的要數(shù)拉普拉斯（P．S．Laplace，1749－1827）；以拉普拉斯為首的物理學(xué)派左右了法國(guó)物理學(xué)的方向，凡是比較成功的理論幾乎都經(jīng)過(guò)拉普拉斯的評(píng)閱和推薦。最明顯的例子是畢奧（J．B．Biot）??薩伐爾（F Savart）定律，這個(gè)定律是在拉普拉斯指導(dǎo)下，由他的學(xué)生畢奧和薩伐爾通過(guò)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，一經(jīng)公布就得到推廣，很快就在教科書(shū)里出現(xiàn)了。另一個(gè)例子是菲涅耳的光波動(dòng)理論。雖然菲涅耳也死得過(guò)早，但他在生前已與法國(guó)物理學(xué)界取得聯(lián)系，得到像阿拉果這樣一些權(quán)威人士的贊助，因此菲涅耳理論能夠產(chǎn)生及時(shí)的影響。

　　卡諾理論的蒙難歷史告訴我們，為了科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我們不僅要加倍注意人才的開(kāi)發(fā)，而且要給與那些還沒(méi)有確定社會(huì)地位的已經(jīng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)來(lái)的人才以熱情的支持和鼓勵(lì)。社會(huì)還要切實(shí)注意中、青年科學(xué)家的身體狀況。各學(xué)術(shù)團(tuán)體、各位有聲望的科學(xué)家，要克服門(mén)戶(hù)之見(jiàn)，推薦和提拔卓有貢獻(xiàn)的青年科學(xué)家，對(duì)他們的成果作出及時(shí)的鑒定、宣傳和推廣，以促進(jìn)科學(xué)事業(yè)的不斷繁榮。