王虹

什么是“能”？

鐵錘打樁，錘在半空中落下來，把木樁打入地下，這是鐵錘的能力；開動鍋駝機，能把井水抽上來澆地灌園，這是鍋駝機的能力；煤能生火，就用它來燒飯做菜，這是煤的能力……。一切物體、機器和機械之所以能夠工作，就是因為利用它的能力的緣故。這種能做工作的本領，在物理學上就管它叫“能”。能在我們的生活里占著極其重要的地位。天下萬物所以對咱們有用，就因為它蘊藏有能在里面。人類社會的生產(chǎn)技術水平不斷提高，就是由于人們對物質(zhì)“能”的利用的不斷提高。咱們今天正在轟轟烈烈全面進行的技術革新和技術革命運動，實際上也就是對物質(zhì)“能”的進一步發(fā)現(xiàn)和合理使用。

“能”是怎樣變化來的？

鐵錘懸在半空中沒有下落的時候，鐵錘也有把木樁打入地下的能；同樣，沒有燒著的煤，它里面也蘊藏著燒飯做菜的能。當鐵錘下落的時候，當生火燒著了煤，能也就表現(xiàn)出來了。鐵錘下落，生火燒煤，這都是物質(zhì)運動的表現(xiàn)；當物質(zhì)運動了，能也就表現(xiàn)出來了。所以能是物質(zhì)運動變化而來的，是物質(zhì)運動的結(jié)果。

那么，天下有多少種“能”呢？鐵錘下落是能；燒煤發(fā)火也是能；火車開動是能；機器轉(zhuǎn)動也是能……。為了便于了解，人們把無窮無盡的能歸了一下類，凡是機械運動產(chǎn)生的能，象鐵錘下落，火車開動，總名叫做 “機械能”；電燈、電車等由電來發(fā)生的能，總名叫“電能”；由熱產(chǎn)生的能，總名叫“熱能”；由光產(chǎn)生的能，總名叫“光能”；由化學變化產(chǎn)生的能，總名叫“化學能”；由原子核變化產(chǎn)生的能，總名叫“原子能”；由聲音產(chǎn)生的能，總名叫“聲能”。機械能、熱能、聲能、電能、化學能、光能、原子能，這七個大類，大致就包括了咱們?nèi)粘Ｓ龅降那f萬的能了。

物質(zhì)運動的秘密

一張桌子是木頭做成的；一座房子是磚、瓦、灰砌成的；一部機器是鋼鐵和其它金屬制成的。木頭、磚、瓦、灰、鋼鐵，就是構(gòu)成桌子、房子、機器的基本物質(zhì)。但是，這些基本物質(zhì)它們卻又都是由更小、更單純的基本物質(zhì)所組成的。拿木頭來打比：木匠鋸下來的木屑就要比整塊木頭小多了，木頭就是這些木屑組成的，別看木屑已經(jīng)很小，可是還能把它分得更小，小得眼睛看不見，顯微鏡也看不見，但是它們都有木頭的性質(zhì)。木頭就是由這些小得看不見的木頭微粒所組成的。其它天下萬物，也都和木頭一樣，也都是由和它本身性質(zhì)相同的微粒所組成的，這種微粒有個共同的名字，叫做“分子”。物質(zhì)都是由它自己的分子組成的。辣椒嗅著有辣味，就是因為有無數(shù)辣椒的分子在向外運動，咱們嗅到了這些分子，就感到了辣味；衛(wèi)生球放在屋里，滿屋都有一股衛(wèi)生球味，這也是衛(wèi)生球的分子在向外運動，運動到咱們鼻子里，咱們就嗅到了它的氣味。

分子要算是很小很小的了，可是它還不是構(gòu)成物質(zhì)的基本單位。若是把分子再分下去去，就能出現(xiàn)比分子更簡單的微粒，這些微粒叫做“原子”。原子和原來分子的性質(zhì)不同，它是構(gòu)成分子的基本粒子。比如，每一個木頭分子又是由數(shù)量不等的碳原子、氧原子、氫原子所組戲的。別看天下萬物，無奇不有，若拿構(gòu)成物質(zhì)的原子來說，品種是并不多的，為數(shù)不過一百單一種。

原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單位，但還不是最小的單位。每一個原子中心都有一個核，核里面有數(shù)量不同的“中子”和“質(zhì)子”，核外面又有圍統(tǒng)著的“電子”。中子、質(zhì)子、電子，才是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子。

物質(zhì)運動就能產(chǎn)生“能”。原子核，電子、分子、以及由物質(zhì)構(gòu)成的工具和機器部件，大大小小物質(zhì)，它們都有自己的運動形式，有它自己的能。

原子能

由小到大，先來說原子核里中子、質(zhì)子運動產(chǎn)生的原子能。

前面說過，在原子核里有兩種粒子，一種叫“中子”，另一種叫“質(zhì)子”。中子是既不帶正電，也不帶負電，本身是一個中性體；質(zhì)子卻是帶正電的粒子。電有這樣一個特性，同性電互相排斥，異性電互相吸引，既然核里的質(zhì)子都帶的是正電，因此它們互相就有一股排斥的力量；但是，原子核里還有一股特別的吸引力量，叫核子力。這種吸引力是非常大，它能使核里的中子、質(zhì)子緊緊地聚在一起，它們互相間的吸引力就勝過了排斥力。在一個原子核里就同時存在著這兩種力量，一種是排斥力，另一種是核子力，假如能想辦法把核里的排斥力或核子力放出來，這就是我們說的“原子能”。

現(xiàn)在人們已經(jīng)掌握了兩種釋放原子能的方法，一種是設法把兩個原子核并成一個核，這樣，核子力就能被放了出來；另一種辦法是設法把一個原子核分裂成兩個核，這樣，排斥力就能被放了出來。這兩種辦法都是人們得到原子能的辦法。

有一種叫“鈾”的金屬，它的原子核特別容易分裂，很容易獲得大量的原子能。因此提取鈾中的一種“中鈾”，使它連續(xù)分裂，就是現(xiàn)在通常取得原子能的方法。原子能的力量是非常大的，一錢中鈾分裂的能量，差不多能抵上萬把斤好煤的能量，所以原子能是一種好的能力泉源。

原子能的能力很大，可以把它用在各個方面作為基本原動力。人們已經(jīng)正式利用的已經(jīng)有好多種，比如用原子能來發(fā)電、開船和制成不用加燃料的潛水艇，目前還正在設計作為宇宙飛船的原動力。

電子運動產(chǎn)生的能

原子象個桃兒又象個杏兒，中間的核是原子核，外邊皮肉，就是包圍在原子核外面的一層層的電子。皮、肉、核、核仁，合起來是個整桃兒；電子、核、質(zhì)子、中子合起來是個整原子。質(zhì)子帶的是正電；圍在外面的電子帶的是負電。正電和負電是互相吸引的，電子就被核里的質(zhì)子吸引在它的周圍，繞著核按一定的軌道旋轉(zhuǎn)。當外來的能量激動它時，里層的電子跌落到外層來，它就離開原來的軌道。當外來的激動停止時，電子又馬上跳回原來的軌道。電子跳回原來的軌道時，就要放出能量。這種能量大到一定程度就可以發(fā)光。這就是光能。如果激動電子的能量是熱能，那么發(fā)光體本身也就很熱。例如火光、燈光、太陽光等。如果激動電子的是化學能、電能，發(fā)光體本身并不熱。如夜光表的發(fā)光和螢火蟲的發(fā)光。

太陽放出的光能，地球上的生物就是靠著這種能來生長發(fā)育。晚上點燈照亮，這也是對光能的利用。尤其是太陽光中有一些看不見的光，比如紫外線就是殺菌、促進化學變化的有力的能，紅外線就是熱能的化身，X射線是醫(yī)療、金屬探傷不可缺少的武器……。

外層的電子，受到外力吸引也可以發(fā)生互相位置的移動，這就能放出另一種“能”來，這種能，就是咱們熟悉的“電能”。電能的用處咱們都知道，真可算是一位“萬能博士”。

電子一層層圍著原子核，而每一層電子的數(shù)目都是有一定的。它的第一層是2個，第二第三層是8個，第四第五層都是18個。可是，大多數(shù)原子的最外層的電子，都是夠不上規(guī)定數(shù)的。由于兩個原子的結(jié)合和分離，原子的外層電子的位置和運動就發(fā)生了變化，同時放出一定的能量。這種化學變化所放出的能叫做化學能。在化學變化過程中，原子核并不起什么變化．

化學能的用處也是很大的，我們?nèi)粘Ｓ玫臒?、燒柴、火藥爆炸等都是利用化學變化產(chǎn)生的化學能。

分子運動產(chǎn)生的能

前面說過，任何物質(zhì)都是由同性質(zhì)的微粒分子所組成的，平時這些分子并不是安安穩(wěn)穩(wěn)，老老實實不動的，它們時時刻刻都在運動。不過它們的運動有的快，有的慢，有的不快不慢。分子運動得慢，就物質(zhì)外表看，它是硬崩崩有棱有形的“固體”，分子運動得快，就是到處亂跑幾乎不受約束的“氣體”，運動得不快不慢，就是流動的“液體”。拿水來作比，水分子動得慢的時候就是冰；動得快就化成了氣；不快不慢就是天天見面的水。

分子之間有一種引力聯(lián)著它們，這種力叫做分子力。在固體中分子力最大，液體分子間的吸引力就比較小，而氣體分子吸引力就更小了。把這種吸引力放出來，就能產(chǎn)生一種“能”，叫做“熱能”。

分子運動另外還能產(chǎn)生一種“能”，這種能叫“聲能”。物體發(fā)生振動以后，就使周圍的空氣分子也隨著振動，空氣的振動傳到了人的耳朵，就使人的耳朵中的鼓膜也隨著振動，因而感覺有聲音，也就是聲能的作用。我們不但可以利用聲能來傳達語言和音樂，而且可以利用聲音的反射來測量距離，探查航程前面是否有暗礁；醫(yī)生用來診斷病人的病情；通訊的信號、無線電擴音機，更是利用聲能的常用的工具了。有一種振動頻率很高，人聽不到聲音的聲能，它的能力更大，用處更多，這就是“超聲波”。

物體運動產(chǎn)生的能

水沖擊到水車上就能帶動機器轉(zhuǎn)，這是水在運動中產(chǎn)生的能；風刮在風車上也能帶動機器轉(zhuǎn)，這是風在運動中產(chǎn)生的能；石塊從高處落下來能把木樁打入地下，這是石塊在下落時產(chǎn)生的能。象這種由物體運動產(chǎn)生的能，總的叫做“機械能”。在機械能里還有兩種，凡是由外力促進物體運動產(chǎn)生的能，叫它“動能”。如水流的能，風吹的能，都是動能。石塊自高處下落，這是由于地球?qū)λ奈Χa(chǎn)生的能，叫它“勢能”，也叫“位能”。、

能雖然有各種各樣，但是都可以互相轉(zhuǎn)化的。能是不能單獨產(chǎn)生的。這是自然界的基本規(guī)律之一。拿鍋駝機來說，鍋駝機抽水靠的是水泵，水泵的轉(zhuǎn)動是靠鍋駝機的“機械能，鍋駝機的機械能又是燒煤發(fā)熱的“熱能”傳來的。能是物質(zhì)在運動中產(chǎn)生，天下萬物永遠在運動，因此能是無窮無盡的，都是可以互相變化的。因此咱們利用能，一方面固然應該找出沒有被發(fā)現(xiàn)的能來，擴充咱們動力的泉源；而更重要的一方面，是要找出它們互相間變化的關系，充分地利用它們來為人類謀福利。