關(guān)于能量并不絕對(duì)保持守恒的探究

陳建珊　陳正國

摘 要：本文闡明勢(shì)差是產(chǎn)生能量的主要原因，產(chǎn)生勢(shì)差為斥力能，中和勢(shì)差為引力能，在引力能轉(zhuǎn)化為斥力能，斥力能轉(zhuǎn)化為引力能的循環(huán)過程中，能量存在可創(chuàng)性一個(gè)方面;在異向力和異性能的對(duì)沖過程中，能量存在可滅性的另一方面。

關(guān)鍵詞：勢(shì)差 引力能 斥力能

一、勢(shì)差是產(chǎn)生能量的主要原因

能量守恒定律誕生以后，許多人曾多次提出：“能量并不絕對(duì)保持守恒?！钡捎趯?shí)踐過程中，相對(duì)守恒的事實(shí)掩蓋了不絕對(duì)守恒的真相，提出來的人又說不出充分理由來證明能量的不絕對(duì)守恒，所以“能量絕對(duì)守恒理論”誤傳至今。

實(shí)際能量是勢(shì)差的反應(yīng)物，水勢(shì)差、水溫差、氣溫差、電勢(shì)差、地勢(shì)差等都是能量，并且產(chǎn)生勢(shì)差是能量，中和勢(shì)差也是能量。而產(chǎn)生勢(shì)差的原因是物體與物體之間或物體中分子與分子之間，或物體中原子內(nèi)部的斥力作用;中和勢(shì)差的原因是物體與物體之間，或物體內(nèi)部分子與分子之間，或物體中原子內(nèi)部的引力作用。斥力作用可產(chǎn)生能量，引力作用也可產(chǎn)生能量，因此能量總的歸納起來只有兩大類型，即斥力能與引力能。斥力能如物理性質(zhì)的水汽蒸發(fā)，化學(xué)性質(zhì)的分解反應(yīng);引力能如物理性質(zhì)的水汽凝結(jié)，化學(xué)性質(zhì)的化合反應(yīng)。通常所說的內(nèi)能、化學(xué)能、電磁能、原子能等等，都具有引力能與斥力能的雙重性變化。如內(nèi)能中的勢(shì)能是斥力作用造成的，動(dòng)能即是引力作用造成的，在化學(xué)能中，分解反應(yīng)是斥力能，化合反應(yīng)是引力能……

二、斥力能與引力能在循環(huán)轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生能量

在物理性質(zhì)方面：一個(gè)物體加熱后會(huì)膨脹，產(chǎn)生斥力，停止加熱，熱量又散失到空氣中去了，產(chǎn)生引力而收縮，實(shí)際散失到空氣中去的熱量還同空氣發(fā)生作用，使空氣產(chǎn)生斥力而膨脹。因?yàn)榇髿夥秶?，顯示不出作用現(xiàn)象，但是這個(gè)物體從加熱而膨脹至停止加熱溫度又恢復(fù)原狀過程中，物體得到的總熱量代數(shù)和等于零，而產(chǎn)生了斥力能與引力能，溫度變化對(duì)產(chǎn)生能量來講，這里起了催化作用，加溫使物體產(chǎn)生斥力而膨脹，降溫使物體產(chǎn)生引力而收縮，物體從加熱膨脹與停止加熱而溫度又恢復(fù)原狀過程中，熱量并沒有消化，而散失到空氣中去的熱量又同空氣作用，而使空氣產(chǎn)生斥力而膨脹。

設(shè)該物體加熱時(shí)，溫度升高得到一個(gè)正Q的熱量，產(chǎn)生一個(gè)正P的斥力，停止加熱，溫度又恢復(fù)原狀時(shí)，失去一個(gè)負(fù)Q的熱量，產(chǎn)生引力而收縮，從方向而言，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)P的力，如果能量是絕對(duì)守恒的，那么+Q+（-Q）=0，+P+（-P）=0，應(yīng)當(dāng)成立;但事實(shí)不然，物體受熱膨脹，在斥力作用下，得到正P的力做功為W，物體散失熱量時(shí)，恢復(fù)常溫在引力作用下，收縮得到的力，從方向言為負(fù)P，做功也可以得W，因?yàn)橄喾吹牧Σ煌瑫r(shí)作用在一個(gè)物體上力是不會(huì)抵消的，力做功的方向可以隨人的意志經(jīng)齒輪轉(zhuǎn)換而改變。

因此該物體從常溫加熱而膨脹與停止加熱恢復(fù)常溫而收縮過程中，該物體得到的總熱量代數(shù)和等于零，而創(chuàng)生了斥力能與引力能。

在化學(xué)性質(zhì)方面：1979年版，高中化學(xué)第一冊(cè)43頁反應(yīng)熱中這樣寫著：“化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，通常表現(xiàn)為熱的變化，即有吸熱和放熱現(xiàn)象發(fā)生，反應(yīng)過程中放出與吸收的熱量都屬于反應(yīng)熱”。

事實(shí)化學(xué)變化都伴隨著能量變化這是對(duì)的，在分解反應(yīng)與化合反應(yīng)循環(huán)轉(zhuǎn)化過程中，分解反應(yīng)吸收熱量而分離;化合反應(yīng)產(chǎn)生引力而結(jié)合同時(shí)放出熱量，前者是斥力作用，后者是引力作用。

如熱化學(xué)方程式：C（固）+O₂（氣）=CO₂（氣）+94千卡C（固）+H₂O（氣）=CO+H₂-31.4千卡

上一個(gè)方程是氧與碳化合為引力作用，放出熱量94千卡;下一個(gè)方程是吸熱反應(yīng)，水蒸氣分解為氫與氧是斥力作用，為分解反應(yīng)，同時(shí)從蒸氣中分解出來的氧又跟碳化合為引力作用，水的分解吸收熱量大于氧又跟碳的化合所放出的熱量，所以是吸熱反應(yīng)。從上兩個(gè)熱化學(xué)方程式可以看出，方程左右兩邊質(zhì)量是平衡的，只是多了吸收熱與放出熱，使方程式產(chǎn)生了不平衡，因?yàn)榉懦雠c吸收的熱量都屬于反應(yīng)熱，是能量的變化，證明化學(xué)反應(yīng)是會(huì)創(chuàng)生能量的。

又如二氧化硫，它能跟水化合成亞硫酸，是為引力作用，亞硫酸很不穩(wěn)定，又易產(chǎn)生斥力而分離，分解為二氧化硫和水。這種化學(xué)變化是在同一條件下，又無外力作用的情況下進(jìn)行的，而創(chuàng)生了引力能與斥力能。

三、教科書上存在著能量創(chuàng)生的實(shí)例

1.水沿毛細(xì)管上升是物理學(xué)界的人所共知的事，事實(shí)水能沿毛細(xì)管向任何方向運(yùn)動(dòng)，至于水能沿毛細(xì)管向上運(yùn)動(dòng)更具有研究價(jià)值，因?yàn)橄蛏线\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了勢(shì)差位置，水沿毛細(xì)管向上運(yùn)動(dòng)并沒有外力作用，而是毛細(xì)管只能通過細(xì)小的水分子組成的微粒，是一個(gè)無窮的小量，從萬有引力公式可知，其中一個(gè)M是地球質(zhì)量，另一個(gè)是通過毛細(xì)管的微型水結(jié)構(gòu)，由F=G（Mm/r²）于它是無窮小量，計(jì)算的結(jié)果還是個(gè)無窮小量，因此微型水結(jié)構(gòu)對(duì)地球來講幾乎失去了引力作用，所以水分子會(huì)產(chǎn)生斥力作無規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)，水沿毛細(xì)管向上運(yùn)動(dòng)，開始與原水面不存在勢(shì)差，而運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生了勢(shì)差，它并沒有外力作用，因此水沿毛細(xì)管向上運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生勢(shì)差（勢(shì)能）也是物理性質(zhì)創(chuàng)生能量的一個(gè)方面。

2.物質(zhì)分子的自由運(yùn)動(dòng)，放射性元素與物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)的半衰期是創(chuàng)生能量的又一個(gè)原因。從宏觀的宇宙星體至微觀的分子原子，都存在著內(nèi)外層組織與相互作用。行星繞著恒星轉(zhuǎn)，衛(wèi)星繞著行星跑，以及星體自身的引力，外層對(duì)內(nèi)層的擠壓，并且越近球心，壓力越大;微觀方面也是如此，電子繞著核子轉(zhuǎn)，并且分子與分子之間，以及原子內(nèi)部核子與電子之間，普遍性存在勢(shì)差和引力與斥力的作用，所以萬物才會(huì)運(yùn)動(dòng)變化，不過有些物質(zhì)變化快，有些物質(zhì)變化慢，物質(zhì)分子所以會(huì)做無規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)，放射性元素與物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)的半衰期，就是物質(zhì)的分子與原子，普遍性存在勢(shì)差和引力與斥力作用形成的。物質(zhì)在無外力作用的情況下，從靜止轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)變化就是能量創(chuàng)生，如果否認(rèn)能量會(huì)創(chuàng)生，那就是否認(rèn)物質(zhì)分子會(huì)做無規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)，更是否認(rèn)放射性元素與物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)的半衰期。而事實(shí)上，物質(zhì)分子會(huì)做無規(guī)則的自由運(yùn)動(dòng)，放射性元素與物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)的半衰期，都由前輩科學(xué)家事實(shí)證明是存在的。

從辯正觀點(diǎn)來分析，能量只有創(chuàng)生與消滅并列成立才合邏輯之理，當(dāng)然抽象地肯定還是不夠的，還得用事實(shí)來證明。

（1）物體得到一組平衡力的作用，物體依舊保持原來的勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，這組平衡力雖作用在該物體上，但沒有做功，這組平衡力是消失能。但被作用物體的應(yīng)力強(qiáng)度必大于平衡力的作用才成立，這就是建筑設(shè)計(jì)的靜力作用。當(dāng)大小不等的力作用在物體上，那么物體得到的力等于這組作用力的代數(shù)和，其余力盡是消失能。

（2）能的傳遞與做功，必須具備參照物或阻礙物的情況下才成立。

光熱輻射可貫穿真空，但真空不能因輻射而得熱量。因?yàn)檎婵諞]有物質(zhì)阻礙光熱。利用這一點(diǎn)，人們?cè)缇椭圃炝吮仄?，由于保溫瓶隔層?nèi)已抽掉空氣，又涂上反光熱材料，使水溫不能貫穿隔層（真空），從而達(dá)到保溫，同理宇宙空間的真空范圍內(nèi)也不會(huì)因輻射得到熱量。

彈性能的作用，在沒有阻礙物的情況下，并不做功而消失能量。我們把彈簧固定在其他物體上，然后用外力壓縮彈簧，彈簧得到了能量，失去外力，壓縮彈簧會(huì)把阻礙物彈到一定的距離，這說明彈簧能對(duì)障礙物作到了功。但是在沒有障礙物的情況下，失去外力，壓縮彈簧照樣恢復(fù)原狀，這時(shí)彈簧能既沒有做功，又沒把能量傳遞到其他物體上去，彈簧能就消失了。

又如金屬棒加熱會(huì)產(chǎn)生斥力而伸長，冷卻金屬棒會(huì)產(chǎn)生引力而收縮，這都是能量，在沒有障礙物的情況下，金屬棒在伸長和收縮過程中，并不做功也不傳遞能量，而能量就消失了，可知能的傳遞與做功，必須具備有障礙物或參照物為對(duì)象的情況下才成立。

同理異性能的相互作用，也會(huì)消失能量。水和空氣都可具有異性能量的物體，熱空氣和冷空氣產(chǎn)生對(duì)流，溫度較高的海水與溫度較低的海水產(chǎn)生對(duì)流，這種對(duì)流是能量，在有障礙物的情況下，會(huì)轉(zhuǎn)化能量或做功，在無障礙物的情況下，會(huì)中和而消失能量。

在自然界，水和空氣的兩大領(lǐng)域內(nèi)，隨時(shí)隨刻都在消失能量。如海水被風(fēng)吹起的浪，被太陽和月亮引力作用形成的潮水，是具有很大的能量，有障礙物的情況下會(huì)做功，在沒有障礙物的情況下，風(fēng)力失去了就恢復(fù)了平靜的海面，并失去了能量。事實(shí)風(fēng)吹動(dòng)海面，形成風(fēng)浪的高度與風(fēng)力的大小成正比，同等級(jí)的風(fēng)在吹動(dòng)海面時(shí)，風(fēng)浪由小加大，加大到一定高度時(shí)，風(fēng)浪再也不增高了，這時(shí)風(fēng)力與風(fēng)力形成的風(fēng)浪的勢(shì)能平衡，風(fēng)浪有不斷退回平靜的趨勢(shì)，風(fēng)力有不斷吹起風(fēng)浪的趨勢(shì)，兩者作用力大小相等方向相反組成了平衡力，才保持了同等級(jí)的風(fēng)所形成的最高風(fēng)浪。實(shí)際同等級(jí)的風(fēng)，當(dāng)風(fēng)力吹起風(fēng)浪達(dá)最高高度時(shí)，以后所吹的風(fēng)力只維持與原風(fēng)浪的勢(shì)能相抗衡，這時(shí)風(fēng)力盡是消失能。當(dāng)風(fēng)力繼續(xù)加大，風(fēng)浪還會(huì)增高，風(fēng)力逐漸減小，風(fēng)浪逐漸降低，這說明大小相等，方向相反的力作用在一個(gè)物體上，作用力是消失能，當(dāng)大小不等，方向相反的力作用在一個(gè)物體上，作用力等于兩合力的代數(shù)和。

如圖：

（1）開始風(fēng)力>風(fēng)浪的勢(shì)能，風(fēng)浪不斷增高，勢(shì)能逐漸加大，風(fēng)力的消失能等于風(fēng)浪的勢(shì)能。

（2）風(fēng)力=風(fēng)浪的勢(shì)能，風(fēng)浪不再增高，勢(shì)能也不加大，風(fēng)力的消失能等于風(fēng)力，也等于風(fēng)浪的勢(shì)能。

（3）風(fēng)力<風(fēng)浪的勢(shì)能，風(fēng)浪逐漸降低，勢(shì)能也隨著減小，風(fēng)力的消失能就是風(fēng)力。

3.物體脫離了另一個(gè)物體的引力范圍，相對(duì)來說失去了能量。大家知道磁鐵能吸鐵的性質(zhì)，被吸住的小鐵塊，我們把它拉開便得到勢(shì)能，我們繼續(xù)拉，拉到小鐵塊跟磁鐵失去引力的位置，這鐵塊對(duì)磁鐵來說，就不存在勢(shì)能了，萬物之間的引力也如此。

事實(shí)前人也知道能量不絕對(duì)守恒的事例，由于前人沒有認(rèn)識(shí)到所有能量是勢(shì)差的反應(yīng)物，沒有把能量分為引力能與斥力能的循環(huán)轉(zhuǎn)化來分析能的守恒與不守恒。由于模糊了能量的概念，因此前人立下的“機(jī)械能守恒定律”與“動(dòng)量守恒定律”存在著與絕對(duì)守恒自相矛盾的另一個(gè)方面。

如1979年版，高中物理上冊(cè)，204頁“機(jī)械能守恒定律”，一個(gè)物體系如果只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功，其他內(nèi)力和外力不做功，那么這個(gè)物體系的動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能和彈力勢(shì)能）可相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。

這條定律限止其他內(nèi)力和外力不做功的情況下才成立守恒，如果其他內(nèi)力和外力也做功的情況下，就肯定不守恒了，因此加上這個(gè)限制條件。這個(gè)限制條件就是說明機(jī)械能只能相對(duì)保持守恒。

又如1979年版，高中物理上冊(cè)222頁，動(dòng)量守恒定律：“系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)量保持不變?！?/p>

這條定律限止了：“不受外力或所受的外力合力為零”動(dòng)量守恒才成立，在受外力不為零的情況下，肯定不成立守恒了，因此加上這條限制條件，這說明動(dòng)量守恒也不是絕對(duì)的。即使所受外力的合力為零，那么這組外力的合力也就是我前面所談的平衡力，這組平衡力也是消失能。

多數(shù)能量是熱現(xiàn)象（包括寒現(xiàn)象）造成的，而物質(zhì)所以產(chǎn)生熱現(xiàn)象，是物質(zhì)的電荷運(yùn)動(dòng)，而物質(zhì)所以產(chǎn)生電荷運(yùn)動(dòng)：（1）物質(zhì)的化學(xué)變化。（2）感應(yīng)起電。（3）是摩擦起電。其中感應(yīng)起電與摩擦起電是物理性質(zhì)的機(jī)械能造成的，而物理性質(zhì)的機(jī)械能，歸根到底是化學(xué)能的傳遞而得到的。像這樣物體本身不會(huì)產(chǎn)生能量，而是依靠其他外力得到的能，稱為傳遞能。傳遞能包括一切物理性質(zhì)的機(jī)械能，如彈簧所以有能量是依靠外力壓縮或拉伸得到的，物體移到一定高度得到了勢(shì)能，也是依靠外力得到的，自然界的水所以氣化，形成勢(shì)能是依靠太陽光的照射得到的，像這樣依靠外力得到的能都是物理性質(zhì)的機(jī)械傳遞能。

機(jī)械能未轉(zhuǎn)化為熱現(xiàn)象（包括寒現(xiàn)象）以前，又沒有異向力和異性能的作用是守恒的，符合前人已定的“機(jī)械能守恒定律”和“動(dòng)量守恒定律”，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱現(xiàn)象以后，或有異性能與異向力的作用，就有消失能量的現(xiàn)象發(fā)生。（本文前面已證）

因此機(jī)械能守恒定律也好，動(dòng)量守恒定律也好，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律也好，都應(yīng)當(dāng)歸納為能量定律：

1.能量既會(huì)創(chuàng)生，又會(huì)消滅。

2.能量在機(jī)械傳遞和轉(zhuǎn)化過程中，在沒有異向力與異性能作用前，相對(duì)保持守恒。

3.當(dāng)有異向力的作用，或異性能的相互作用，能量便中和消失，中和后的總能量等于代數(shù)和。