“能”

王虹

什么是“能”？

铁锤打桩，锤在半空中落下来，把木桩打入地下，这是铁锤的能力；开动锅驼机，能把井水抽上来浇地灌园，这是锅驼机的能力；煤能生火，就用它来烧饭做菜，这是煤的能力……。一切物体、机器和机械之所以能够工作，就是因为利用它的能力的缘故。这种能做工作的本领，在物理学上就管它叫“能”。能在我们的生活里占着极其重要的地位。天下万物所以对咱们有用，就因为它蕴藏有能在里面。人类社会的生产技术水平不断提高，就是由于人们对物质“能”的利用的不断提高。咱们今天正在轰轰烈烈全面进行的技术革新和技术革命运动，实际上也就是对物质“能”的进一步发现和合理使用。

“能”是怎样变化来的？

铁锤悬在半空中没有下落的时候，铁锤也有把木桩打入地下的能；同样，没有烧着的煤，它里面也蕴藏着烧饭做菜的能。当铁锤下落的时候，当生火烧着了煤，能也就表现出来了。铁锤下落，生火烧煤，这都是物质运动的表现；当物质运动了，能也就表现出来了。所以能是物质运动变化而来的，是物质运动的结果。

那么，天下有多少种“能”呢？铁锤下落是能；烧煤发火也是能；火车开动是能；机器转动也是能……。为了便于了解，人们把无穷无尽的能归了一下类，凡是机械运动产生的能，象铁锤下落，火车开动，总名叫做 “机械能”；电灯、电车等由电来发生的能，总名叫“电能”；由热产生的能，总名叫“热能”；由光产生的能，总名叫“光能”；由化学变化产生的能，总名叫“化学能”；由原子核变化产生的能，总名叫“原子能”；由声音产生的能，总名叫“声能”。机械能、热能、声能、电能、化学能、光能、原子能，这七个大类，大致就包括了咱们日常遇到的千千万万的能了。

物质运动的秘密

一张桌子是木头做成的；一座房子是砖、瓦、灰砌成的；一部机器是钢铁和其它金属制成的。木头、砖、瓦、灰、钢铁，就是构成桌子、房子、机器的基本物质。但是，这些基本物质它们却又都是由更小、更单纯的基本物质所组成的。拿木头来打比：木匠锯下来的木屑就要比整块木头小多了，木头就是这些木屑组成的，别看木屑已经很小，可是还能把它分得更小，小得眼睛看不见，显微镜也看不见，但是它们都有木头的性质。木头就是由这些小得看不见的木头微粒所组成的。其它天下万物，也都和木头一样，也都是由和它本身性质相同的微粒所组成的，这种微粒有个共同的名字，叫做“分子”。物质都是由它自己的分子组成的。辣椒嗅着有辣味，就是因为有无数辣椒的分子在向外运动，咱们嗅到了这些分子，就感到了辣味；卫生球放在屋里，满屋都有一股卫生球味，这也是卫生球的分子在向外运动，运动到咱们鼻子里，咱们就嗅到了它的气味。

分子要算是很小很小的了，可是它还不是构成物质的基本单位。若是把分子再分下去去，就能出现比分子更简单的微粒，这些微粒叫做“原子”。原子和原来分子的性质不同，它是构成分子的基本粒子。比如，每一个木头分子又是由数量不等的碳原子、氧原子、氢原子所组戏的。别看天下万物，无奇不有，若拿构成物质的原子来说，品种是并不多的，为数不过一百单一种。

原子是构成物质的基本单位，但还不是最小的单位。每一个原子中心都有一个核，核里面有数量不同的“中子”和“质子”，核外面又有围统着的“电子”。中子、质子、电子，才是构成物质的基本粒子。

物质运动就能产生“能”。原子核，电子、分子、以及由物质构成的工具和机器部件，大大小小物质，它们都有自己的运动形式，有它自己的能。

原子能

由小到大，先来说原子核里中子、质子运动产生的原子能。

前面说过，在原子核里有两种粒子，一种叫“中子”，另一种叫“质子”。中子是既不带正电，也不带负电，本身是一个中性体；质子却是带正电的粒子。电有这样一个特性，同性电互相排斥，异性电互相吸引，既然核里的质子都带的是正电，因此它们互相就有一股排斥的力量；但是，原子核里还有一股特别的吸引力量，叫核子力。这种吸引力是非常大，它能使核里的中子、质子紧紧地聚在一起，它们互相间的吸引力就胜过了排斥力。在一个原子核里就同时存在着这两种力量，一种是排斥力，另一种是核子力，假如能想办法把核里的排斥力或核子力放出来，这就是我们说的“原子能”。

现在人们已经掌握了两种释放原子能的方法，一种是设法把两个原子核并成一个核，这样，核子力就能被放了出来；另一种办法是设法把一个原子核分裂成两个核，这样，排斥力就能被放了出来。这两种办法都是人们得到原子能的办法。

有一种叫“铀”的金属，它的原子核特别容易分裂，很容易获得大量的原子能。因此提取铀中的一种“中铀”，使它连续分裂，就是现在通常取得原子能的方法。原子能的力量是非常大的，一钱中铀分裂的能量，差不多能抵上万把斤好煤的能量，所以原子能是一种好的能力泉源。

原子能的能力很大，可以把它用在各个方面作为基本原动力。人们已经正式利用的已经有好多种，比如用原子能来发电、开船和制成不用加燃料的潜水艇，目前还正在设计作为宇宙飞船的原动力。

电子运动产生的能

原子象个桃儿又象个杏儿，中间的核是原子核，外边皮肉，就是包围在原子核外面的一层层的电子。皮、肉、核、核仁，合起来是个整桃儿；电子、核、质子、中子合起来是个整原子。质子带的是正电；围在外面的电子带的是负电。正电和负电是互相吸引的，电子就被核里的质子吸引在它的周围，绕着核按一定的轨道旋转。当外来的能量激动它时，里层的电子跌落到外层来，它就离开原来的轨道。当外来的激动停止时，电子又马上跳回原来的轨道。电子跳回原来的轨道时，就要放出能量。这种能量大到一定程度就可以发光。这就是光能。如果激动电子的能量是热能，那么发光体本身也就很热。例如火光、灯光、太阳光等。如果激动电子的是化学能、电能，发光体本身并不热。如夜光表的发光和萤火虫的发光。

太阳放出的光能，地球上的生物就是靠着这种能来生长发育。晚上点灯照亮，这也是对光能的利用。尤其是太阳光中有一些看不见的光，比如紫外线就是杀菌、促进化学变化的有力的能，红外线就是热能的化身，X射线是医疗、金属探伤不可缺少的武器……。

外层的电子，受到外力吸引也可以发生互相位置的移动，这就能放出另一种“能”来，这种能，就是咱们熟悉的“电能”。电能的用处咱们都知道，真可算是一位“万能博士”。

电子一层层围着原子核，而每一层电子的数目都是有一定的。它的第一层是2个，第二第三层是8个，第四第五层都是18个。可是，大多数原子的最外层的电子，都是够不上规定数的。由于两个原子的结合和分离，原子的外层电子的位置和运动就发生了变化，同时放出一定的能量。这种化学变化所放出的能叫做化学能。在化学变化过程中，原子核并不起什么变化．

化学能的用处也是很大的，我们日常用的烧煤、烧柴、火药爆炸等都是利用化学变化产生的化学能。

分子运动产生的能

前面说过，任何物质都是由同性质的微粒分子所组成的，平时这些分子并不是安安稳稳，老老实实不动的，它们时时刻刻都在运动。不过它们的运动有的快，有的慢，有的不快不慢。分子运动得慢，就物质外表看，它是硬崩崩有棱有形的“固体”，分子运动得快，就是到处乱跑几乎不受约束的“气体”，运动得不快不慢，就是流动的“液体”。拿水来作比，水分子动得慢的时候就是冰；动得快就化成了气；不快不慢就是天天见面的水。

分子之间有一种引力联着它们，这种力叫做分子力。在固体中分子力最大，液体分子间的吸引力就比较小，而气体分子吸引力就更小了。把这种吸引力放出来，就能产生一种“能”，叫做“热能”。

分子运动另外还能产生一种“能”，这种能叫“声能”。物体发生振动以后，就使周围的空气分子也随着振动，空气的振动传到了人的耳朵，就使人的耳朵中的鼓膜也随着振动，因而感觉有声音，也就是声能的作用。我们不但可以利用声能来传达语言和音乐，而且可以利用声音的反射来测量距离，探查航程前面是否有暗礁；医生用来诊断病人的病情；通讯的信号、无线电扩音机，更是利用声能的常用的工具了。有一种振动频率很高，人听不到声音的声能，它的能力更大，用处更多，这就是“超声波”。

物体运动产生的能

水冲击到水车上就能带动机器转，这是水在运动中产生的能；风刮在风车上也能带动机器转，这是风在运动中产生的能；石块从高处落下来能把木桩打入地下，这是石块在下落时产生的能。象这种由物体运动产生的能，总的叫做“机械能”。在机械能里还有两种，凡是由外力促进物体运动产生的能，叫它“动能”。如水流的能，风吹的能，都是动能。石块自高处下落，这是由于地球对它的吸力而产生的能，叫它“势能”，也叫“位能”。、

能虽然有各种各样，但是都可以互相转化的。能是不能单独产生的。这是自然界的基本规律之一。拿锅驼机来说，锅驼机抽水靠的是水泵，水泵的转动是靠锅驼机的“机械能，锅驼机的机械能又是烧煤发热的“热能”传来的。能是物质在运动中产生，天下万物永远在运动，因此能是无穷无尽的，都是可以互相变化的。因此咱们利用能，一方面固然应该找出没有被发现的能来，扩充咱们动力的泉源；而更重要的一方面，是要找出它们互相间变化的关系，充分地利用它们来为人类谋福利。