《能源超限戰》連載四：緣起：“能”的本質、形式和轉化（上）

（思進注：近日，因俄烏之戰，能源問題幾乎每天刷屏，各類分析更是眾說紛紜，注意到有些分析是事實的陳述、邏輯自洽；不過，

好些

判斷則可能失之偏頗。恰好在近10年前由我策劃，和龐忠甲先生合著的《能源超限戰》（2016年06月01日出版）分析了能源問題的方方面面，特別是結論點出：“人與動物的差別不在於對工具的利用，更在於對能源的利用。一直以來，能源危機之說虛虛實實。石油和礦物燃料告罄有日，而新能源尤其是非常規油氣資源的發展，卻使得當代能源危機成為一個偽命題”……現在看來毫不過時，那就從07月06日開始，特選摘其中部分內容，和大家分享……）

萬物運動之本：“能”的本質、形式和轉化

能源是儲存能量的物質； 能放出能量的物質。

在此探索之始，必須先說說“什麼是能量”。儘管在初中教科書上就介紹“能”的概念，但實際上即便當世一流科學家怕也說不清呢。

世界萬物是不斷運動著的，在物質的一切屬性中，運動是最基本的屬性，其他屬性都是運動屬性的具體表現。

任何運動都需要能量。能量是個常用的基礎性的物理概念，但探其究竟，卻是一個非常抽象和難以定義的物理概念。

迄今為止，能量與質量的基本概念都還沒有理清，而且互相混淆呢。

能量是物理學缺乏嚴格定義而廣泛使用的物理量。除機械能比較講得比較清楚外，物理學中的其他能量，諸如，化學能，光 能，原子能，電能等，還是相當模糊的概念。狹義相對論給出了質量和能量的轉換公式，質量和能量相互轉化已被科學界認定，併成為物理學基礎之一；但隨之而來的，宇宙大爆炸能量、負能量、暗能量、反物質能量、宇宙常數能量，以及負熵能量等一些定義不清的概念相繼登場，物理學實際上正陷於茫然，困惑和混亂。

《簡明哲學詞典》對於“能量”的釋義是：“能量是物質運動的尺度。”；百度百科則說“能量是物質運動的量度”；可謂莫名其妙，完全沒有給出物理概念應有的邏輯性和概括性。今天世人為了生存發展，千方百計地開發新舊能源，難道只是為了獲得一種量度嗎？為什麼不能明白交待能量與物質運動的因果關係，直截了當地說，“能量是物質運動的原動力”呢？

《簡明自然辯證法辭典》中這樣解釋“能量”：“物質運動的一般量度。表徵一物質系統對外做功的能力。”雖較前者言之有物，但其科學性仍然很成問題。

物質的運動形式是多種多樣的，能量的形式也有許多如：光、聲、熱、電，有機械能、化學能、熱能、電能、聲能等等。對於每一個具體的物質運動形式存在相應的能量形式，例如：與宏觀物體的機械運動對應的能量形式是動能；與分子運動對應的能量形式是熱能；與原子運動對應的能量形式是化學能；與帶電粒子的定向運動對應的能量形式是電能；與光子運動對應的能量形式是光能，此外，還有風能潮汐能等。它們並非用“做功的能力”所能簡單囊括。

英國爵士牛頓（Isaac Newton，1643－1727）是經典力學的創始人，他始終都在苦苦追尋“物體運動的原動力”是什麼，卻未得其解，最後卻成了神學家。

起先人們仍認為不同的運動中蘊藏著不同的

力

。直到能量守恆定律被確認，明白能量不會消失只能轉移後，才進一步建立了能量概念，並認識其重要意義。

早期物理學家使用過一個稱為“活力”的、概念，意思是一種使物體活潑起來（動起來、熱起來）的力，與能量相似卻混淆不清。直到十九世紀初，英國物理學家托馬斯。 揚（Thomas Young，1773～1829）於1807年首創使用“能量”一詞，代替了“活力”。英語中的能量一詞Energy 是兩個希臘詞的組合：即“加進去的功”的意思。

1853年，英國諾貝爾物理獎獲得者威廉·湯姆遜（William Thomson，1824—1907）曾給能量下了這樣一個定義：“我們把給定狀態中的物質系統的能量表示為：當它從這個給定狀態無論以什麼方式過渡到任意一個固定的零態時在系統外所產生的用機械功單位來量度的各種作用的總和。”

有人認為，功只不過是能量轉化的方式之一．為了突出能量概念的廣闊外延和能量的守恆，應該避免使用像“能是做功的本領”這種過分簡單的定義，代之以引入各種不同形式的能量，以利討論能量從一種形式向另一種形式的轉化。例如，能量的定義中不應該把熱遺漏掉．一個熱力學系統，在迴圈過程中吸收

的

熱是不可能完全轉化為功的．因而在能量轉化過程中，某些做功的本領不可挽回地損失掉了．從能量可以得到的功，其大小取決於能量的有序程度。

德國物理學家，諾貝爾物理獎獲得者麥克斯·馮·勞厄（Max von Laue，1879— 1960）在《物理學史》中還指出了湯姆遜所下定義的一個缺陷，即“使用了一個任意選定的狀態作為能量的零點”。這個缺陷需要用後來愛因斯坦的質能關係學說支援的能量慣性原理彌補。

看來，正如荷蘭物理學家克萊默斯（Hendrik Anthony Kramers，1894–1952）所說：“在物理科學中，最重要和最富有的成果的是那些不可能給予確切意義的概念。”確實很難給“能”的概念下一個簡單的一般定義。

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