5.水稻种植，中国长江 域被认为是世界最早的。后发现中南半岛同时期也有种植。无论那里起源，从这种作物的名称就知道，缺乏大规模推广的可能 。五谷（或）中，共有的四谷对水的需求较小。但很多干旱区域都产水稻，比如新疆阿克苏、甘肃张掖、山西太原，找寻原因并判断，那里可以移植？ 6.中国历史上，有好几次气候大规模变冷、变旱，导致物种生存范围巨变。8000年前，青藏高原变冷，在长江黄河上游的农业部落搬家。5000年前，大象从甘肃分布到北京，随后南迁。 秋中期，黄河域变冷变旱，原本还有犀牛在此游 。北宋末年，河南的竹子全部冻死，后来北方很难再有竹子存在。明末，整个北方都寒冷干旱，农业歉收或绝收。其他时期间或有中小规模气候变动。游牧部落大规模入侵，背后的气候因素也是一大推手。从黑海到鄂霍次克海（唐：少海）的游牧部落，在定居文明的历史记载出现时，可体会气候的冷暖变迁。能找到气候变暖、变 的时期吗？ 7.金星大气稠密，主要是二氧化碳，这种气体有利于热量积聚，不利于散发，所以表面温度可达400c。地球气候变暖，空气中二氧化碳含量增加。二氧化碳含量增加也导致气候变暖。那么究竟哪个是因？那个是果？或许这种简单判断并不合适。 8.航天飞机，在太空中，太 晒着地方温度超过100c， 影的地方温度为-100c。新疆的昼夜温差虽大，但远远不能和这个比。地球大气虽然不够稠密，现在 觉到它的可贵了吧。如果稠密到金星的程度，昼夜温差就基本消失了，就没办法吃水果和粮食了。总之，地球最好。 水到了100c就沸腾，称之为沸点，在0c就凝结，称之为冰点，这是通常情况。在一些情况下，沸点温度和冰点温度发生变化。在高山上烧水，水很快就烧开了，却不怎么烫。如果用温度计测量，就发现温度低于100c。水在开始加热后，微量水就可能进入气态形成微气泡，在气泡内，水蒸气变成水和水变成水蒸气同时在发生。当温度上升，气泡内的 力上升，到一定程度时，水蒸气和水相互转化达到平衡（此时平衡称之为此温度下的蒸气）。温度越高，对应的平衡越大。当气泡平衡等于外面的大气时，气泡就可以上升到水面，水就进入沸腾状态。此时对应的温度就是沸点。如果外面大气降低时，沸点对应的气泡平衡自然降低，平衡降低意味着对应的温度降低。即沸点温度下降。所以，气大小决定了沸点的高低。水的沸点变化：0.2个大气，60c，0.5个大气，80c，1个大气，100c，2个大气，120c。在深海海底，热泉冒出的水温是400c。 烧开水的目的是杀死水中的细菌、寄生虫卵等。而高山上的沸水温度低，无法有效杀死细菌，就失去了烧开水的效果。同样做饭也不容易 。高锅就是锅密闭起来，里面气超过海平面气，水要超过100c才能沸腾，这样做饭烧菜的快，烧得烂。高锅都有放气阀门，当力超过限定值时，就开始放蒸气，保证力锅不会爆炸。 水中0c结冰，体积膨 。这个是与多数物质不同的地方。如果限制水的体积膨，水就无法结冰。在电视会看到花样滑冰，这些冰上舞者的鞋子下部是冰刀。冰刀的刃很窄，加上人的重量，就直接人冰中，而被的细条冰体积减小，恢复成为水，这样有水起润滑作用，滑冰就很轻松。当冰刀离开刚刚形成的水槽后，这些水很快又结成冰。 空气被加热时，体积会膨，而重量不变，那么密度就减小。周围空气密度不变时，这些热空气就因为浮力升上去了。同理，当空气变冷后，体积减小，密度增加，就下沉了。所以家里生火做饭，锅是放在火上面，这样可以最大幅度地利用热。北方有暖气供应的地方，暖气片都放在窗户下面，这样窗外的冷空气进来，就直接下沉到暖气片上，很快就被加热了。 水比较特别。在4c时，加热体积增加。降温体积也增加！也就是说水的密度最大不是0c（大多数 体都是在凝固点密度最大），而是4c。河水结冰，冰本身浮在水面上，而冰下的水里面，从上到下，温度是0c到4c，生活中水中的鱼类，就可以待在最高温处，4c的河底。倘若冰密度比水大，那么整个河、湖，甚至海在冬天都变成冰的世界，水中的多数复杂生命不能呼 而无法存活。不过水结冰后体积变大，带来一些问题，生命的基本构成是细胞，内部充 了水。当这些水结冰时，细胞膜就撑破了，生命无法存活。（某些两栖动物，细胞内有防冻，在全身都冻在冰中时，细胞保持态） 水的这些特：存热最好、固态体积大于体、4c密度最大。使得生命成为可能，所有的生命，组成身体的物质中大部分都是水。比如人体大约70%是水，人体密度和水差不多。所以人学游泳是比较容易的，尤其是刚出生的婴儿，已经在水里面生活了九个月。 地球上生命非常顽强，从深海海底到高山之巅，从万年的冰中，到咸涩的盐池，生命无所不在。但是地球有一个广阔的地方，居然没有任何生命，这里比手术室的灭菌条件还要严酷。在智利北部的阿塔卡马沙漠，多年不曾降雨，地面没有一点水分。看起来算不上最严酷的地区，却因为没有一点水，成为生命的 区。 夏天冰淇淋、冰 （现在还有吗？）很受  。在吃到嘴里瞬间，舌头到冰冷，表明热量正离开舌头进入冰淇淋。慢慢地冰淇淋化为甜香的体，此时温度并没有提高。在这个过程中冰收的热，称为熔化潜热。等冰 了潜热，就全部化为水，再热，水才升温。烧开水也有同样情况，水到了100c，再热，成为100c的水蒸气。温度保持不变。如果没有热量补充，就变不了水蒸气。这部分热量成为气化潜热。80卡热量可以让1克水从0c升高到80c，但只能让1克冰化为1可水。而1克100c的水变为100c的水蒸气要540卡！ 前面我们提到飓风，也称为台风，就是水蒸气释放出的潜热造成的。在热带海面上，海水温度足够高（大于27c），且热海水足够深（大于50米），这个就是飓风的能量来源。在此海面上，一个巨大的热气包离开海面，形成局部真空，此处气降低，形成飓风中心。周围的空气涌来补充。而涌来的气由科里奥利力偏转，形成逆时针（北半球）或顺时针（南半球）的大旋涡。大量携带水蒸气的上升气包，在空中温度迅速下降，部分水蒸气凝为水，释放出大量汽化潜热。这些潜热以风的形式出现，高风速导致低气（伯努利原理），低气导致令蒸发增加，继而使更多的水汽冷凝。大部分释放出的热量驱动上升气，使风暴云层的高度上升，进一步加快冷凝。这是一个自我驱动的过程，使得飓风越来越强，范围可达几百公里，相当于一个强力热器。如果海面水不够热，热水量不够多，就无法维持下去。飓风移动过程中，由于不停从海水热，所经过的海面温度普遍下降。当飓风进入陆地，没有供热源了，飓风就慢慢消散。当然消散前，前面积攒的能量就以破坏的形式出现。 陆地上类似的形式是龙卷风，当然规模不能和飓风相提并论。也是由大尺度（比海中小的多，不到百米）的上升气引发，多数旋转方向和飓风相同。由于尺度相对科里奥利力有效作用的范围小，因此有可能出现反方向旋转的情况。另外缺乏热补充，持续时间短，移动距离几公里到几十公里之间。 思考： 1.我们做饭时，蒸煮常用温度就是100c。炒菜温度超过250c，烧烤温度超过500c。那么低温能不能做饭呢？比如60c炒菜，50c煮饭。 2.潜水艇发 导弹时，一直加热导弹井底部的水，待其全部变成水蒸气后，继续加热，力越来越大。最后导弹被弹出发井，冲出水面，再进行点火。类似情况，鱼、雷发，航空母舰上的舰载飞机弹，都用水蒸气进行。那么航天飞机发时，发口下面也有大量水，发时也是滚滚水蒸气大量涌出，这个是起什么作用呢？* 3.使用热水时，不小心会将少量热水倒在皮肤上，很快皮肤会变红。但是如果不小心让蒸汽 在皮肤上，很容易起大水泡。 4.冬天找一大块冰，找一截细铁丝，把铁丝挂在冰上，两端拴一个重物，比如哑铃，观察铁丝情况。铁丝能一直挂在冰块上吗？ 5.永久冻土，是温度常年低于0c，土内部的水分完全以冰的形式存在，分布在高寒地带。在中国，一般冻土上方覆盖着数米到数十米厚不等的正常土壤。冻土可以保持水分，上方土壤的水受冻土阻隔无法渗透走，地下水位较高，容易形成地和草甸。气候变暖，冻土消失，地下水位下降，上层土壤无法保持水分，地草甸逐渐荒漠化。在青藏高原、大兴安岭，易见这样场景。若大范围冻土消失，表面地形会有什么变化？ 6.家用空调，都安装在房间接近顶部的位置。暖气片，都安装在窗户下方。为什么？ 7.夏 午后，经常可以观察到小旋风。在地面的某个区域，突然出现一股旋风，刮起少量尘土。尘土在风中的移动显示出旋风的旋转和路径。那么此刻旋风的旋转方向是由什么决定的？仔细观察起旋风的初始区域，和其他区域有什么区别？ 8.滑翔机，没有动力，在空中滑翔。按道理应该是高度越来越低。但实际上一个经验丰富的飞行员，可以维持高度不降，甚至越来越高，他是怎么做到的？* 9.有时候，龙卷风经过河面或湖面，会走大量水，甚至携带一些鱼类和两栖动物。导致另外一个区域下起了动物雨。那么会不会把动物带到一个生活环境截然不同的地区？ 10.在正常情况下，0c水开始结冰。若水非常纯净，没有任何杂质，则到-70c，水也不会结冰，称为过冷水，如右图。水管出过冷水，在接触杂质后，瞬间结冰。夏天有时候会有冰雹。这是在高空中存在强烈的对气，小水滴在气作用无法降落，融合成为大水滴才降落下来。当气温低于0c，凝为冰粒，下落过程中受气影响，可能再次上升，多次聚集水滴，逐渐增大。当个头增加到气无法维持时，降落下来，成为冰雹。冰雹形成中，影响体积大小的因素是什么？ 11.在海战中，当某艘船即将沉没，周围的船员都赶紧离开船附近水域，为什么？ 12.在影视节目中，子弹入水中，我们看到一条条气泡形成的轨迹，这个轨迹就是子弹经过的路径。但气泡却又慢慢消失了，并没有上升到水面上。结合前面第四节最后部分的内容，解释气泡形成的原因。* 13.海水的热量来自太，在不同纬度，太提供的能量不同，平均意义上赤道区域是最强的。由于洋在赤道附近是自东往西，那么这些洋就持续被太加热，温度缓慢增加，大约每移动经度一度，增加0.1c，在洋向两极方向移动时，向周围环境散热，每移动纬度一度，大约降低0.3c.当洋进入高纬度区域自西往东时，由于周围环境温度低，此时洋依然保持降温，幅度也是每经度0.1c。同理洋自极地向赤道移动时，洋从周围环境热，温度保持每纬度0.3c的增幅。由此可以断定，飓风易形成于大洋的西部区域。 在温度不同的2个物体之间，就产生热量传递。热量传递有3种形式。 1.对，发生在相同类型的体内部。比如空气对，水对。热上升，寒下降，互通有无，最后温度一致，结束热量传递。大气有对层，海洋有洋、环，专门进行热量重新分配，造成了地球多样的气候环境。热量分配同时带来了水的分配，把海洋中的水运输到陆地上，完成了生命进驻陆地的先决条件。 2.传导，发生相互接触的对象之间，同时不足对条件。固体之间、固体和体之间都以传导的方式进行热量传递。热水澡可以让一个冻萎靡的人恢复活力。因纽特人也是这种散热方式。不同物体热传导的能不同，金属一般都比较好。陶瓷、皮革相对差。热传导能最好的是银，是铁的9倍。铝也不错，是铁的4.4倍。银做炊具，价格有些高昂，普通人用不起。不过用银作碗、盘子有个好处，可以杀死部分菌。铁，虽然传导能不是最好，但胜在价格便宜量又足，所以我们做饭的锅多数都采用铁。铝轻又传热快，为什么不采用铝呢？铝表面有一层氧化膜，可以防止铝进一步氧化，阻止人体摄入铝。但刷锅的时候用铁刷子刮擦，烹饪时一些酸物质都很容易破坏膜。所以炒菜锅基本用铁锅。高锅一般炖烧煮，用铝制造重量轻，便于使用，同时不易破坏表面的氧化膜。人体需要很多金属，但铝不在其中，所以尽量少摄入铝。 3.辐，发生在不接触的对象之间。比如太通过辐，给地球带来大量热。空气对时，热空气进入高空，通过辐的方式把热量散发到太空。并且所有物体，只要温度不是-273.15c，就向外辐，区别只是辐量的大小。辐和对是宇宙中最可行的热方式，比如太表面和内部采用对方式，对外采用辐方式。传导很少，因为宇宙中绝大多数可察觉物质都是体形式存在。 通常情况下，热传递都是多种形式共同作用。烧开水，热源和壶之间是传导和辐，壶和水之间是传导，水之间是对。冬天烤火，是辐和对。烧烤，是辐和传导。 热量产生有多种方式：燃烧、核反应、缩、摩擦。通常我们做饭，使用天然气、化气、煤炭、木柴、秸秆等等，燃烧产生大量热来进行。燃烧有温和的方式和猛烈的方式。像汽车发动机（烧油）、蒸汽机（烧煤炭）、做饭等类型的燃烧，是猛烈方式，燃料（被燃烧的材料）燃烧速度快，伴随着光、声等效果，产生出大量热。温和的方式就比如我们的身体。我们每天摄入一定量的食物，这些食物经过消化后变成身体组织可以处理的物质，在体会燃烧。产生的能量一部分用来维持我们的体温，保障我们的行动能力，另外一部分储存在细胞内。若这些物质消耗不完，多余的就以脂肪的形式存储下来，身体就慢慢发胖。所有动植物内部都是温和燃烧方式。现在航天飞机内部用的电池，很多都是燃料电池，通过燃烧氢气来产生电，这种燃烧也是温和方式。太及其他恒星，都是通过核反应产生热，这是宇宙的普遍现象，燃烧是罕见现象。而在地球上，燃烧随时都在进行，而核反应发生在核电站、核试验、核攻击、核动力罕见等场所。和宇宙普遍情况截然相反，如同目前所知生命仅在地球上出现一样！一般情况下，固体和体很难缩，气体很容易缩。自行车打气筒、握力橡胶圈，在多次使用后，都能受到缩产生的热。装甲车的实心轮胎，行驶时各部分都被循环缩，长时间行驶后变得滚烫。摩擦产生热，是生活中普遍现象。最早的应用就是钻木取火，这种史前生火方式现在看起来虽然不便，却是人类从被动引火到主动生火的一个转变（因纽特人的传统生火方法就是钻木取火）。多数情况下，摩擦产生的热量虽然不多，但是带来很多麻烦。从工业革命开始，润滑油的广泛需求就是为了减小摩擦。 思考： 1.自然中的空气和水的对广泛存在，户内主要是强制对。厨房的 油烟机、大厅的排风扇、楼房的中央空调，这些强制对都要消耗电力。但自然对可以用来发电，了解目前新能源状况，列举有哪些自然对发电方式？ 2.去参加宴席，通常凉盘和热菜都有。观察碗、盘子，多数都用陶瓷材料。更早时期，木制餐具也曾广泛使用，为什么？另外古罗马时期，铅制餐具广泛使用，造成铅中毒情况很普遍。 3.夜视仪（红外线成像仪），在晚上无可见光线时，可以观察周围环境情况，为什么可以呢？ 4.保温瓶保温，密闭隔绝了热对可能，软木 和玻璃瓶胆内的近似真空降低了热传导，瓶胆内膜镀银（镁），阻隔了热辐。在保温瓶里面灌半瓶沸水，如果立即上软木，很快软木会飞出来。如果等一会再上。时间长了，软木不容易取出。为什么？ 5.城市里面有大量热产生。工厂的烟筒、汽车的尾气、空调的排气口、厨房的灶台、我们的呼气，都贡献着热。城市内植被少，水泥建筑多，空气中废物多，太辐更容易蓄积。最终造成整个城市空气平均温度比郊区高。这个称之为热岛。乡村里面也有类似效果，不过热岛小很多。什么情况下热岛效应更大？什么情况下热岛效应变小呢？ 6.有煤有丰富水资源的地方，经常有火电厂。其标志建筑是冷却塔，侧面呈弧形，顶上是热气腾腾的模样。直接让这些热水冷却，浪费很大。在北方，冬天可以使用这些热水供暖。另外，热水可以用来增温，养殖热带鱼类，比如罗非鱼。这是一种价比非常高的鱼类。 7.不同的食物燃烧的热量差别很大，把固定重量的某物质燃烧产生的热量称为热值。通常食物中热值最大的是 油，和无烟煤的热值差不多。花生的热值也很高，虽然比不上酒 ，比松木高。白糖也不错，比松木稍差。令人意外的是瘦 的热值很低，和大米饭差不多，大约是松木的四分之一。炒 蛋比煮蛋热值高30%。可发现油脂含量高或油炸的食物，热值高。食物的热值高不等于营养高。并且食物热量太高，超出人体需求太多，身体就发胖。虽然人体维持体温和活动都需要热量，而人体本身的运转却需要其他类型的物质。营养丰富是指产生热量的物质、代谢必须的物质、保持防护能力的物质都有的食物，通常某一类食物营养不全，偏 某种食物的话对身体可能不利，所以要搭配吃。 加工的米面（热量、维生素）、蔬菜（纤维素、维生素）、类（动物蛋白）、水果（维生素、微量元素）、豆类（植物蛋白、耐久淀粉）混合，并且肥瘦都吃。当食物类型单一时，会形成特定的饮食习惯。因纽特人很难获取植物型食物（蔬菜），无法以这种方式补充维生素。但他们吃的食热加工程度很低，内部的维生素并没有破坏，所以安然无恙。西方人吃的牛排经常是5分，或3分，带着血丝吃，可能也有这方面的习惯因素。 8.冬天双手冰凉，用力互相 ，一会手热起来。是摩擦生热的结果吗？ 9.长途客车，尤其是在山路上运营的，在车里一般有个大水桶，持续向刹车片滴灌。为什么要这样做？ 10.在户外探险时，携带一张金属膜热量反布是很有必要的。当衣服透失去保暖效果，需保温时，这张轻便的热量反衣可以有效防止体温快速下降。 梅乐芝经理的科普文章（六） 第6节力与惯 前面几节，介绍了不同的力。力总是作用在某物体上，为了衡量力对物体的作用关系，需要对力的大小进行度量。而进行度量，则需要制定标准。前面我们给出了长度，温度的标准。现在要给出力的标准，但力是依附并作用在物体上，所以先要制定物体的标准，即物体如何体现自身存在的标准。 对象在外因作用下，发生某些状态变化。对象体现自身存在的标准，就要体现抵抗外因的能力。那么定义对象的标准，就必须能衡量在外因作用下，对象保持原状态的能力大小。换而言之，与原状态相似程度大小。总之是衡量对象维持原状态的能力。现在我们把这个标准，称为惯。 我们看到，惯定义是泛定义，并没有具体到某个特定对象。而惯是和外因一同出现的，不存在没有外因对应的惯。这样就建立外因与惯的固定结合，这种结合可以称为模式。只要在使用前作出说明，你也可以命名结合为任意想到的名字。实际中，我们总是直接定义好惯，其中蕴含着对应的外因。 对象是某物体，外因是力，此时惯是反映对力的抵抗能力，这就是通常狭义的惯定义。对象是物体的温度，外因是热量，惯就是反映温度对热量抵抗能力，命名为热惯。对象是人的思维，外因是其他人的不同看法或思维方式，惯就是人对不同看法的不接受程度，命名为固执。外因是不悉的情况，惯是依然按照悉情况对待，命名为创造力缺乏。对象是人身体的健康，外因是疾病或不良状态，惯就是身体对疾病的抵抗能力，命名为抵抗力。 对于力为外因对应的惯，使用质量衡量其大小，用英文字母m表示，单位是千克（公斤），用英文kg表示。现在我们谈论某物体的惯，就可以用此物体的质量是多少来表述。这里是首次使用质量，前面对物体的描述中，使用重量描述！重量是地球对物体的引力大小，不是惯的大小。当物体离地球很远时，引力就很小了。但是惯不变！质量是物体内在属，重量是物体在地球特定环境下受的力。在我们常生活环境中，重量和质量在数值上有固定关系，以至于经常使用质量的单位来描述重量。比如买了2公斤（4斤）苹果，或者使用重量来代替质量。在前面我们引入密度时，使用的就是重量来代替质量。密度是一定体积内的质量，而不是重量。事实上我们在描述大小时，所有的重量都采用质量单位来描述。我们重新描述密度： 密度（希腊字母p，发音）=质量（m）/体积（v） 所有物质中密度最大的是金属锇（带臭味的金属），22.4克/立方厘米 当物体的惯概念引入后，所有涉及物体的概念就可以描述完备了。前面提出热量的单位：卡，1卡是1克水升高1摄氏度所需的热量。与密度概念类似，可引入热密度概念，称为比热。热量与质量及温度都相关，描述如下： 比热（c）=热量（j）/[质量（m）温度（c）] 水的比热就是1卡/（克c），是所有物质中最大的。 在涉及人的思维世界时，就很难用这样确的数值来描述。我们无法用什么公式或数值确描述固执、创造力、抵抗力。当然可以给出一些评估数值，但这些与物理世界无关。 力的基本单位是牛顿（n），以英国人牛顿的名字命名，因为他最早确描述了力及其规律。使用悉的重量和质量对应来描述力的大小更易直观知。在地球表面，1kg的物体重量是9.8n。略计算时，可当10n来对待。在讨论杠杆原理时，曾给出了1000斤力气这样描述。这对应的就是500kg，或5000n。 牛顿最著名的推理就是万有引力定理。宇宙万物相互之间都有引力，仅仅是大小和方向不同。在地球这个局部环境下，就是重力。 思考： 1.常生活中重量使用质量的单位来描述，会带来一些混 。比如有人问1kg铁和1kg棉花，那个重？当1kg是对应重量，是描述力的时候，那么自然完全相等。如果1kg是对应质量时，那么重量大小会涉及很多因素。如果铁和棉花都在同一位置称重，按理重量完全相同。但体积不同，收到空气浮力不同，造成测量的重量不同。同时称重的手段不同结果也不一样。使用杠杆原理的秤，其实是质量比较（因为区域非常小，可以认为地球对物体的作用效果不变），并不是测量力的工具。如果使用类似弹簧秤的工具，测量力本身大小的话，在地球不同同一位置称重，结果完全不同。而原问题中 本没有提及是否在同一位置测量，采用何种测量方式。那么条件缺乏，需要我们自己填补空白。这种方式不是严格的物理推理方式。这个最终这个比较结果无法确定。当问题的提问形式变化时，变成，我们可能又认为是比较质量大小。问题的自然语言中描述有很多含糊的地方，因此要用物理概念确给出，避免含糊的提问。在学习自然规律时，原因和结果之间经常出人意料。直接给出结果（比如重量值），经常是理想中的原理分析。给出原因求（测量）结果（给出质量求重量），有大量细微的因素影响结果。如果仅仅是略地进行，只为了解原理的话，可以忽略这些。但确进行测量分析时，所有的影响因素都必须考虑在内，如果这些因素对原理造成干扰的话，要设法消除这些干扰因素。这就是从理论到实验的思维转变。事实上大量的原理都是依赖测量完成的，因为科学本身就是不断分析、验证、修正分析、验证这样的过程。 2.同一概念，可以有多种定义，区别在于看待的视角不同。我们可以定义质量是物体所含物质的多少。这个是静态的定义，着眼于物体自身。质量是物体的惯大小，这个是动态的定义，没有外因无法体现惯存在。外因可大可小，但无法改变质量大小。所以质量还是物体的内在属，但外因必须出现，只是不必在意形式。同样是惯，德国人马赫和牛顿的观点完全不同。马赫认为：惯源于物体与整个宇宙物质间相互作用的结果，称为马赫原理。牛顿认识：惯是物体自身与一个超然在外的绝对存在相联系的属。这个绝对存在称为绝对空间。掌握基础知识后改变视角，可以更清晰地看待规律的发展。形而上者谓之道，大约是这个意思吧。 3.伽利略比牛顿更早研究过力，但没有成为一个完整体系。拉格朗和哈密顿给出了力的另外一个体系，称之为分析力学，但比牛顿晚。所以力的原理以牛顿的名字命名。分析力学的视角比牛顿力学视角更开阔，很容易扩展到统计力学、量子力学。而牛顿力学无法这样扩展。 4.通常我们更容易察觉局部密度上的差别。但惯是以质量为衡量。万有引力总是存在的，从这个意义上讲，马赫原理更接近直觉。能产生这样的觉吗？ 力作用于物体，产生状态变化。那么首先讨论没有力作用时物体的状态。观察我们周围，物体通常是静止的，比如说面前的桌子。那么此时桌子有没有受力？按照万有引力原理，地球肯定对桌子有引力。但桌子腿下的地面支撑力抵消了引力，所以此时的物体总的受力为0。但是地球围绕着太转，同时还自转。假如我们站在太上观察，桌子是绕着太转的。造成静止与运动两种结果的原因是观察点不同：当以地球为基准时，桌子运动与否是观察桌子和地球之间的位置关系。此刻地球对桌子的引力被地球的某块地面抵消了，地球整体对桌子没有作用力。因此桌子相对地球静止。此时的太引力作用于地球全部，包括桌子。可以观察到太引力作用的效果，就是太绕着地球转。也就是说，讨论状态，确定静止、运动，前提是先确定观察基准，这个基准称为惯系。 通常社会要求大家做正确的、好的、合理的、光明的事。什么是伟大的、正确的、光荣的？先要说明标准，才能用标准衡量。社会和人是否有唯一正确的、合理的标准，不得而知。不过物理世界中这个简单多了，基准，也就是惯系，可以有任意多个。最常使用的就是以地球为惯系，其次是太为惯系，最好的是采用宇宙中一些恒星的平均位置为惯系。事实上马赫原理就是指以宇宙所有的物质平均下来的惯系。 在某个惯系下，物体保持静止，或匀速直线运动。都被认为是无变化状态。区别仅是速度为0或其他值而已。速度初始是任意值，在力的持续作用下，状态改变意味着速度持续变化。假设速度变为2m/s并一直保持下去，只能说状态曾经改变（有力作用过）（相对观察基准），但又保持不变（力消失了）。速度的变化命名为加速度，我们经常受到加速度的存在。飞机起飞、汽车急刹车，身体都能受到什么是力。 我们称宇宙中某部分的存在为物体。力是改变物体状态的外因，而力的来源却是另外一个物体！是否存在特殊物体对象，只对其他物体产生力，而自身不受任何力？在马赫的宇宙中是不存在这样的物体。事实上所有的物体都是既作用于其他物体，也受其他物体同等程度的作用。换而言之，力是无法 离源和目标对象独立存在的。那么力只是物体相互之间作用的称呼。 思考： 1.如果把牛顿的绝对空间认为是马赫原理所指宇宙平均意义下的惯系。那么表面上两者取得统一。但牛顿的绝对空间中无法对物体产生真实力。而马赫惯系却是宇宙物质总体，必然对物体产生真实力。绝对空间架构中，对宇宙体系的阐述超出了宇宙自身。而马赫原理中的物体作用都是来自宇宙自身相互作用的综合。牛顿体系是以超自然（宇宙体系外）来解释自然（宇宙），马赫体系是使用自然解释自然。而使用自然解释自然，正是科学的起源。使用超自然来解释自然，正是神学的起源。最后牛顿因第一推动无法解释而研究神学，可能是他哲学思考方式的结果。 2. 汐，大家都悉。我们来看汐是如何形成的。在太的引力下，地球绕太旋转。而地球有一定的大小的。向的地球表面和背处的地球表面，距离太差了地球的直径。那么太对这两部分的引力就有差异。事实上地球上某两部分之间到太的距离有差异，则太的引力就有差异。这个差异并不大，对固体而言，不足以对形状造成可察觉的影响。而海水是体，引力的差异很容易造成形状差异。如右图所示，向处的引力最大，造成海水轻微地凸出海平面（向太方向），而背处的引力则最小，也是轻微地凸出海平面（此刻是远离太方向）。因为地球自转，而凸出海面部分始终是朝向太方向，以地球为参照来看，凸出部分就在移动，这就是汐。月亮也同理产生汐。虽然太对地球的引力比月亮对地球的引力大180倍。但造成汐的原因是引力差！月亮和地球距离太近，以至于同样距离差造成的月球引力差是太引力差的两倍！也就是说月亮汐比太汐大。当月亮汐和太汐重合时，汐达到了最高峰。海边每天都有月亮两场汐，汐每天都比昨天有时间延迟，大约是50分钟。为什么？太汐每天也有两场，太汐有时延吗？ 3.木星非常大，周围大量卫星。伽利略最早发现了4颗卫星。这些卫星由于受汐力的影响，永远都是同一面朝向木星。为什么（假设最初这些卫星自转周期和对木星的公转周期不同）？和月亮与地球的关系相同。但月亮同一面朝向地球却不是汐力的原因！（目前认为月亮是大碰撞形成的。在地球形成早期，一颗火星大小的天体与地球碰撞，飞出的物质进入环绕地球的轨道，经由积形成月球。）地球的一天在缓慢延长，估计一下原因。 4.前面指出，最好的惯系是马赫原理下的惯系。那么判断标准是什么？有太惯系为例，地球的不同区域受的引力居然不同，使得地球上物体因和惯系的位置关系不同而运动！这就说明此惯系有先天偏差。而地球上，因地球自转，物体在离开赤道向南北极运动时，产生左右的移动偏差！同样说明地球惯系也有先天偏差。事实上地球惯系的偏差比太惯系还要大！在马赫惯系下，地球和太，尺寸相比整个惯系完全可以忽略位置差异，地球或太表面不会有任何此惯系带来的汐。也就是说，在此惯系下，物体状态完全看其受力，与位置差毫无关系。 梅乐芝经理的科普文章（七） 第7节物质的组成 物质是用什么构成的？这个问题可能很早就出现在人们的脑海中。秋时中国的五行理论，其中有。后来五行成为一种包罗万象的体系，从伦理到中医等等不一而足。古希腊时期，恩培多克勒提出四元素组成万物。后来德谟克利特提出原子论，指出万物是由不可分之物（原子）构成。这是一种构思，缺乏实证。 尔兰人波义耳给出了一个可行的定义：元素是一种单纯的物质，不能使用物理或化学方法分解为更简单的物质。后来英国人道尔顿又重新提出了原子论。此时已有大量元素被发现，他认为：元素均由不可再分的微粒组成。这种微粒称为原子。原子在一切化学变化中均保持其不可再分。这一观点重复了德谟克利特的观点，当然他还提出了一些可验证的推论。部分正确部分错误。不过毕竟是可验证的理论，最终原子理论于二十世纪初广泛接受。 意大利人阿伏伽德罗提出了分子论，认为分子是物质组成的基本单元，而分子是由原子构成。这些原子数量及元素类型决定了分子的质，最终决定了物质的属。我们常见的物质存在状态是固态、态、气态，通常称为固体、体、气体。这些状态的区别就在于分子之间的关联方式不同。固体：分子保持位置不变，间距很小（与分子大小相比）仅在固定位置附近轻微振动。体：分子无固定位置，间距相对固体情况要大，但整体还还能保持完整。气体：分子不仅无固定位置，间距非常大，必须施加外因才能维持（引力或密闭容器）不扩散消失。 无论物体什么状态，其分子都在运动，程度与温度相关。温度越高，运动越快。换而言之，温度就是分子运动平均状况的指标。对于固体而言，当温度越来越高，分子的振动越来越剧烈，维持固体各分子保证自己位置的约束相对越来越弱。某些分子因为振动更剧烈而离开原始位置，则固体开始熔化为体。体分子没有固定位置，导致可以动。但整体还可以保持分子不离集团。当温度更高，分子运动更快时，某些体表面分子速度太快，离开体表面，离了体整体。当大量体分子开始离开体表面，体开始汽化，成为气体。气体的分子间距太远，相互之间基本没有关联。如果没有约束存在，分子就消失得无影无踪。 前面讨论了体和气体的力。在地球表面，比如某块钢板。空气中大量分子快速运动，撞击到钢板。这些撞击的整体效果就是大气力。同样钢板置于水中，大量水分子撞击效果就是水的力。可以看到，钢板面积越大，则撞击效果越明显，对应力就越大。我们通常使用强来定义力效果。就是固定受面积，来测定力大小。测定的力就定义为强。强=力/面积。通常的大气就是指大气强。 思考： 1.温度是分子运动速度的平均指标。那么就存在某些分子运动速度远大于平均速度，某些分子速度远小于平均速度。冬天天寒地冻，在外面晾衣服，衣服上都结冰。但是晾一段时间，衣服还是可以晾干，就是这个原因。同样情况，体表面的某些分子也可以离表面，成为气态分子。如果将体保持着密闭环境，将气态分子清除，对体而言，其状态有什么变化？ 2.热量在不同温度的物体之间传递。实质是分子平均运动速度降低，就意味这热量失。分子平均运动速度升高，就是收热量。注意，只是分子平均运动速度，并不涉及分子数量和分子密集程度问题。前面曾经提到，温度有下限，-273.15c，而没有上限。原因就是分子运动速度（正常情况下，宏观规模的运动是有方向的。速度就是某方向上的运动快慢程度，速度概念里面包含了方向因素。在分子级别时，讨论的是大量分子的速度大小，不涉及方向）最低为0，就是完全不运动。无法为负。原理上而运动速度可以任意快，也就是温度没有上限。但实际上速度也有上限，最快不超过光速（因斯坦相对论要求。2011年9月22，意大利格兰萨索国家实验室接收730公里以外的从欧洲核子研究组织发的中微子束的时候，发现中微子比光子提前60.7纳秒到达目的地，意味着有超过光速的情况出现。2011年11月17重复验证。2012年2月报道，有可能是实验误差导致的情况。也就是说超光速尚未证实存在。）。温度定义，如果以温度下限为基准，定义为0度，这就是热力学温度定义，以英国人开尔文的名字命名，使用k来表示。0k=-273.15c，0c=273.15k。如果让1个分子完全静止，这算不算达到0k呢？ 3.地球大气离地面85公里至800公里之间称为热层，最高温度可达2000c.那么宇航员所穿的宇航服会不会因为热而损坏？ 4.同质量的冰体积居然比水体积大，是否意味着固态情况下分子距离大于态呢？事实上冰的分子和水的分子形状不同！虽然组成相同，冰中的水分子像张开翅膀的蝴蝶，而态水分子则是蝴蝶的翅膀稍稍收拢。同时也说明水分子之间的间距与冰中水分子之间间距没多大差距。 5.同体积酒和同体积水混合，结果体积并没有达到原体积的两倍。表明某种体的分子间隙过大。而某些体分子过于稠密，表面看起来不像体，而像固体。沥青，常用于公路铺设、防水密闭材料、建筑结合剂（注意不是柏油，沥青来自石油，柏油来自煤焦油）。澳大利亚昆士兰大学进行了一项沥青滴漏实验，以表明沥青是体。用了60年时间滴出8滴。 6.地球内部都是体，中心是金属体，外层是岩石体，就表面薄薄一层固体。就因为地壳内部是体，所以地球的薄壳相当于漂浮在体上，可以移动。我们所能观察的地球历史，就是外壳漂移和沉浮的历史。 7.地球表面山的极限。自从印度次大陆撞上欧亚板块后，青藏高原就开始形成，撞击部位形成了喜马拉雅山脉，持续在上升中。那么山脉是否会持续上升，没有终止呢？地壳下面是岩浆体，当山太高以后，下面承载的岩石受的重力太大就陷入岩浆中，这时山就无法继续升高。估计地球可以承载的山的高度大约20公里。火星有21公里高的山，是太系中最高的山。但火星内部已经冷却，无法再让山增高了。同样情况，冰厚度增加到一定程度，力使得冰熔点降低，出现湖泊。在南极冰层下大约有140多个湖，其中最大的是沃斯托克湖，在冰下4000米。形成时间超过50万年，面积1.57万平方公里。 8.在显微镜下，可以观察水中的灰尘、花粉粒的运动，从侧面可以得知水分子的运动规律，就是没有规律。这一运动称为布朗运动，以英国人布朗命名。 9.体分子之间有引力，维持体体积不变。造成这种引力的因素和原子的类型有密切关系。水内部的分子受到各个方向引力，但是表面的水分子只能收到下方的引力，造成水分子被拉入水中。最终表面的水分子数量达到最小，无法再被入内部。就在水表面就形成一层膜，这次膜具有一定韧，可以让小动物、昆虫在上面奔跑。这层膜的效果就使用表面张力来等效。 在体与气体（非体同一种物质）分界面，大量体分子进入气体，称为汽化。少量气体分子进入体，称为溶解。当进入的气体分子数量和重新离开体的气体分子数量相等时，称为和溶解，这时候进入体的分子数量不再增加。此时一定体积的体中溶解的气体分子总质量称为溶解度。当体外气体分子的数量减小时，表现为气强降低，则体中的气体分子数量会下降，在一个较低水平重新达到平衡，也就是说，气降低，则气体溶解度下降。当温度升高时，分子活动加剧，气体分子更容易离开体，也导致溶解度下降。因为溶解度随气和温度相关，因此给出溶解度时，就得同时给出当时的强和温度。 固体和气体，也有类似情况，不过只有少量固体可以收大量气体，多数固体收的气体微乎其微。而固体也可以溶解到体中，事实上，我们身体的大量生理活动，都是因溶解才得以发生。体溶解固体，也同样有溶解度，时常伴随着放热或热。体温度升高时，多数固体的分子更易进入体，溶解度增加，这个和气体完全相反。 思考： 1.水中生存着大量动物，除了那些哺 动物可以从空气获得氧气，其他动物都是从水中获取氧气，这些都是从空气溶解进入水中的。1立方米空气含氧气大约320克，1立方米海水含氧气6克-12克，北极地区海水中氧气含量几乎是赤道地区的2倍。可以肯定，海洋动物的呼效率更高。ｄＸSｚXEｄU.ｃＯＭ |
域被认为是世界最早的。后发现中南半岛同时期也有种植。无论那里起源，从这种作物的名称就知道，缺乏大规模推广的可能
。五谷（或）中，共有的四谷对水的需求较小。但很多干旱区域都产水稻，比如新疆阿克苏、甘肃张掖、山西太原，找寻原因并判断，那里可以移植？ 6.中国历史上，有好几次气候大规模变冷、变旱，导致物种生存范围巨变。8000年前，青藏高原变冷，在长江黄河上游的农业部落搬家。5000年前，大象从甘肃分布到北京，随后南迁。
秋中期，黄河
。北宋末年，河南的竹子全部冻死，后来北方很难再有竹子存在。明末，整个北方都寒冷干旱，农业歉收或绝收。其他时期间或有中小规模气候变动。游牧部落大规模入侵，背后的气候因素也是一大推手。从黑海到鄂霍次克海（唐：少海）的游牧部落，在定居文明的历史记载出现时，可体会气候的冷暖变迁。能找到气候变暖、变
的时期吗？ 7.金星大气稠密，主要是二氧化碳，这种气体有利于热量积聚，不利于散发，所以表面温度可达400c。地球气候变暖，空气中二氧化碳含量增加。二氧化碳含量增加也导致气候变暖。那么究竟哪个是因？那个是果？或许这种简单判断并不合适。 8.航天飞机，在太空中，太
晒着地方温度超过100c，
影的地方温度为-100c。新疆的昼夜温差虽大，但远远不能和这个比。地球大气虽然不够稠密，现在
觉到它的可贵了吧。如果稠密到金星的程度，昼夜温差就基本消失了，就没办法吃水果和粮食了。总之，地球最好。 水到了100c就沸腾，称之为沸点，在0c就凝结，称之为冰点，这是通常情况。在一些情况下，沸点温度和冰点温度发生变化。在高山上烧水，水很快就烧开了，却不怎么烫。如果用温度计测量，就发现温度低于100c。水在开始加热后，微量水就可能进入气态形成微气泡，在气泡内，水蒸气变成水和水变成水蒸气同时在发生。当温度上升，气泡内的
力上升，到一定程度时，水蒸气和水相互转化达到平衡（此时平衡
。高
。这个是与多数物质不同的地方。如果限制水的体积膨
体都是在凝固点密度最大），而是4c。河水结冰，冰本身浮在水面上，而冰下的水里面，从上到下，温度是0c到4c，生活中水中的鱼类，就可以待在最高温处，4c的河底。倘若冰密度比水大，那么整个河、湖，甚至海在冬天都变成冰的世界，水中的多数复杂生命不能呼
而无法存活。不过水结冰后体积变大，带来一些问题，生命的基本构成是细胞，内部充
了水。当这些水结冰时，细胞膜就撑破了，生命无法存活。（某些两栖动物，细胞内有防冻
区。 夏天冰淇淋、冰
（现在还有吗？）很受
。在吃到嘴里瞬间，舌头
了潜热，就全部化为水，再
导弹时，一直加热导弹井底部的水，待其全部变成水蒸气后，继续加热，
在皮肤上，很容易起大水泡。 4.冬天找一大块冰，找一截细铁丝，把铁丝挂在冰上，两端拴一个重物，比如哑铃，观察铁丝情况。铁丝能一直挂在冰块上吗？ 5.永久冻土，是温度常年低于0c，土内部的水分完全以冰的形式存在，分布在高寒地带。在中国，一般冻土上方覆盖着数米到数十米厚不等的正常土壤。冻土可以保持水分，上方土壤的水受冻土阻隔无法渗透
午后，经常可以观察到小旋风。在地面的某个区域，突然出现一股旋风，刮起少量尘土。尘土在风中的移动显示出旋风的旋转和路径。那么此刻旋风的旋转方向是由什么决定的？仔细观察起旋风的初始区域，和其他区域有什么区别？ 8.滑翔机，没有动力，在空中滑翔。按道理应该是高度越来越低。但实际上一个经验丰富的飞行员，可以维持高度不降，甚至越来越高，他是怎么做到的？* 9.有时候，龙卷风经过河面或湖面，会
油烟机、大厅的排风扇、楼房的中央空调，这些强制对
和玻璃瓶胆内的近似真空降低了热传导，瓶胆内膜镀银（镁），阻隔了热辐
油，和无烟煤的热值差不多。花生的热值也很高，虽然比不上酒
，比松木高。白糖也不错，比松木稍差。令人意外的是瘦
的热值很低，和大米饭差不多，大约是松木的四分之一。炒
蛋比煮
某种食物的话对身体可能不利，所以要搭配吃。
加工的米面（热量、维生素）、蔬菜（纤维素、维生素）、
，一会手热起来。是摩擦生热的结果吗？ 9.长途客车，尤其是在山路上运营的，在车里一般有个大水桶，持续向刹车片滴灌。为什么要这样做？ 10.在户外探险时，携带一张金属膜热量反
。比如有人问1kg铁和1kg棉花，那个重？当1kg是对应重量，是描述力的时候，那么自然完全相等。如果1kg是对应质量时，那么重量大小会涉及很多因素。如果铁和棉花都在同一位置称重，按理重量完全相同。但体积不同，收到空气浮力不同，造成测量的重量不同。同时称重的手段不同结果也不一样。使用杠杆原理的秤，其实是质量比较（因为区域非常小，可以认为地球对物体的作用效果不变），并不是测量力的工具。如果使用类似弹簧秤的工具，测量力本身大小的话，在地球不同同一位置称重，结果完全不同。而原问题中
本没有提及是否在同一位置测量，采用何种测量方式。那么条件缺乏，需要我们自己填补空白。这种方式不是严格的物理推理方式。这个最终这个比较结果无法确定。当问题的提问形式变化时，变成，我们可能又认为是比较质量大小。问题的自然语言中描述有很多含糊的地方，因此要用物理概念
离源和目标对象独立存在的。那么力只是物体相互之间作用的称呼。 思考： 1.如果把牛顿的绝对空间认为是马赫原理所指宇宙平均意义下的惯
汐，大家都
动物可以从空气获得氧气，其他动物都是从水中获取氧气，这些都是从空气溶解进入水中的。1立方米空气含氧气大约320克，1立方米海水含氧气6克-12克，北极地区海水中氧气含量几乎是赤道地区的2倍。可以肯定，海洋动物的呼