哈佛的科学课
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能量的探索

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飓风和温泉

我们可以利用92种元素结合生成各种固体、液体和气体,从而形成一个行星。但是,如果我们只有这92种元素及其化合物,那几乎什么都不能发生。这个行星将会变得十分“枯燥”。“枯燥”的行星缺乏地球所具有的一个重要特征,即能让物体自由移动的能量。

若没有能量,我们甚至连“枯燥”的星球也造不出来。因为把元素结合成化合物需要大量能量,把这些化合物放到正确的位置上去也需要大量能量。

那能量是什么呢?在日常生活中,我们常常会使用能量这个词。看见人们跑步或做运动,我们就会说他们精力旺盛。我们的住宅和汽车消耗着巨大的能量。我们能从太阳光中感受到能量,也能从食物中汲取到能量。

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饥饿的老虎

同时,能量也是一个科学用语。在科学研究中,我们能测量出一勺冰激凌、滚烫的石油层、一升汽油、一场飓风或一节电池中蕴藏了多少能量。同样,利用科学,我们也能测算出老虎在奔跑中会消耗多少体能。

科学虽然能非常精确地测量出能量,而给“能量”下一个定义却并不简单。一种官方科学定义认为,能量是移动物体的能力。若以这个定义为依据,你如果提三大包重物上山,那么因为移动了物体,你也就消耗了能量。但是,如果一个非常残忍的人让你提着同样的三大包重物站立不动一个小时,那么按照这个定义,由于你没有移动物体,也就没有消耗一点儿能量。

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在本书的学习过程中,我们不会通过死记硬背来学习“能量”的科学含义。相反,我们会研究一些涉及能量的科学场景,作为我们学习词语含义的方法。尤其对那些具有深层次含义的词,例如能量或爱,这个方法尤为有效。

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你们会如何定义“爱”?相信任何一种定义都会包括爱的不同形式。例如,我爱我的家庭,然而我对妻子、父亲、女儿和兄弟的爱却是不同的。同样,我也爱日落、爱流行音乐、爱朋友、爱写书、爱在树林中散步、爱我的扎染实验室外套、爱金钱、爱我的床以及小鸟唱歌的声音。以上所有的这些都定义了“爱”的含义。

和“爱”一样,能量也是一个复杂且重要的词语。回溯到20世纪,“披头士”就意识到了这一点,因此他们写了一首非常流行的歌曲《所有你需要的能量》。