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能量之天问

已有 5792 次阅读 2010-5-25 17:39 |个人分类:教育镜像|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 能量, 光子, 动量, 意识, 内能

        这个问题放在脑海里很久了,不敢轻易著之笔墨,就是怕贻笑大方。今天终于忍不住,就算我是外行人来提问了,是摸不着头脑且没有方向的问,因之称其为“天问”。不过偶先要申明一下,偶一个学物理的,天天在讲台上给学生讲物质与能量的问题,今天来问能量,实在是有些犯糊涂,用人家的台词就是“内行人不懂,外行懂。”求大家拍砖轻一点啊。

       问题是从动能和动量的概念出来的。我说啊,动能是mvv/2,动量是mv,这从物理实质上怎么分开呢,不都是运动着的物质所具有的吗,一个事物的不同角度?错了吗-------搞不清楚,为啥呢?碰撞过程中可就后动量守恒而动能不守恒的问题,把谁碰少了?v还是m?搞不赢吧!

       再进一步。俺小时候在农村老家,和一个表叔一起读初中,另一个表叔是高中的好学生,初中表叔用土块扔下高坡打羊,高中表叔说,你用劲小一些,那么高,下去劲很大,小心打出毛病。俺就觉得神秘又奇怪。现在学了物理知道了,那是势能转化成了动能,动能大了,动量就大了,动量变化得到的等量冲量就大,于是,羊羊受到的平均冲力就大了........一条龙分析下来,那什么动能不是就转化成平均冲力了嘛,它又和动量什么关系?

        对了,可以说是碰撞中损伤的动能转化成热能了,不过是少了v还是少了m也都没解决,可能这个问题很白痴。那就接着看看热能,这个能又是什么呢?组成宏观物体的微观粒子的热运动能与粒子间势能的综合,呵呵,是力学中两种能量的微观综合。那再看看势能是什么东东(我自信这很叫人晕晕)。不用说,势能就是由于两个个体都有m,在相互位置上又有些变化,表现得或者排斥或者吸引的力,由此导致的那个能,它的大小就由mm和距离决定,这距离嘛,说专业一点就是位置嘛,而动能表达式里的v不就是位置对时间的一阶导数吗。于是,势能和动能都是来自m和位置,一个事物的两个方面,只是表达式不同?

       那碰撞中的形变都低怎么拿走动能的?分子势能增加了,抑或是改变了微观局域的温度,使其微观上的动能有所改变?好像还挺有道理,可为什么没有在参数m或v的动量计算中体香出来?更何况,到目前为止,我们讲解热能从来都不考虑机械能的问题,这好像是两个世界的问题,怎么扯到一起呢?凭什么内能的大小就和宏观物体的运动状态无关(v和r是描述运动状态的量)?我们要解决的是微观结构与宏观性质的关系,但是咱们只分析了压强和温度,能量呢?哪里去了呢?

       这还简单。电磁能又是什么东东?俺们以静电场和稳恒磁场有能量为理由说它们是物质实在,那它们的能量是什么呢?不知道,认为它们有能量是因为咱们可以用它“做功”,可以让它转化成我们需要的所谓“机械功”或者“热能”,于是,从转化与守恒出发咱说电磁场具有能量、动量云云。如此,电磁波自然而然产生了。可是,究竟是因为是物质才具有能量,还是因为具有能量才是物质?也许这个问题更白痴。

      那就更高等次的白痴一下。能量量子化了,来到光子的问题,声子的问题。光子还好一些,毕竟它有基础光学在那里撑腰,最不行就认为它是电磁波列,那声子呢?这个概念就是来自光子的概念,说是格波的能量子,可到底是什么?现代科学发展到物质波的概念,那么说它是能量,物质在哪里?非物质会有能量吗?有一次听学术报告,上面老师讲解溶液中大分子的断裂过程,说是当能量传递到化学键的位置,会导致什么什么。可我更关心的是,溶液中能量是以什么形式传递的呢?热流、光子或者声子?那么,激发这些能量的条件又该怎样设定?我相信,这个能量传递的问题悬而未决。

       有一年我们去祁连山野游,坐在高高的山岗上,面前是层层叠叠的松树,每颗松树的树枝都是一层一层铺展开的。同行的老大哥给我们扫盲,说松树每年只长一层,有多少层就说明它长了多少岁了。这个先生是共产党员,唯物主义者,学物理的,他在哪里思考了一会突然说;“意识不是物质,可有很多奇怪的事,你说人给这世界整出来那么多东西,它都哪里来的?”俺仔细思考了这个问题,把它归结到物质和能量问题上来。当人类带着乳香味来到这个世界的时候,咱们的地球是没有高楼大厦、钢筋铁骨的,它们哪里来的?就是原子分子的重新组合?那思维的方式哪里来的?来自人们吃进去的粮食?-------那好,一切来自物质,物质转化成了能量。如此,物质就是能量的基础和本质,物质即能量,物质的一切都是能量包括它的存在形式和结构,那么,能量反过来也是物质吗?好像是的,可是,好像还有很大问题.........



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