書

《費曼物理學講義［I］力學、輻射與熱：基本觀念》理查.費曼、羅伯.雷頓、馬修.山德士

【蒸發】

「這兒我們還要討論一些別的，那就是到底是哪些水分子離開了水面？我們前面講過，那些得以離開的水分子，是因為它在偶然的意外裡得到了比其他水分子多一點的動能，才能擺脫它鄰近分子吸引力的羈絆。

所以凡是能逃脫水面的水分子，能量一定得比平均水分子的高出一點，而那些逃脫不了，留下來的水分子，其運動量當然一定比原來的水分子平均運動量要低些。這就是為什麼正在蒸發的液體，溫度會逐漸變冷。」

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「由於碳與氧之間的吸引力，遠大於與碳、或氧與氧之間的吸引力，因此在這過程中，氧在跑來跟碳起作用之前，可能僅只具有少許一點能量，然而一旦開始與碳碰在一起，就引發異常劇烈的騷動，使得附近每樣東西都獲得了能量，因而產生出大量的動能。結果當然就是燃燒現象。在碳與氧的結合中，我們得到了熱，這種熱通常表現於熱氣體中的分子運動，但在某些情況下，因能量過於巨大而產生了光，這麼一來，我們就有了火焰。」

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「原子太小，小到完全無法用光學顯微鏡看得到。事實上，甚至用電子顯微鏡也難以看到。（光學顯微鏡只能看到比原子大很多的東西。）不過要是原子一直不斷在動的話，倒是可以用光學顯微鏡『間接』看得到。此話怎麼說呢？」

「就拿水做例子吧，如果我們把一個大球放進水裡。此處所謂大球，是指比原子大了許多，而在顯微鏡下可以看得見的球。我們發現這顆球會毫無規則的在水裡亂跑一通，就像一大群人聚在操場上玩推球遊戲一樣。」

「同樣的，我們從顯微鏡裡可以看到所謂的『大球』，會因為在某個時刻，球的某兩端受到不相等的原子撞擊，而會發生些微小偏移。而下個時刻裡，不相等的撞擊部位改變了，與前不同，偏移方向頓時更改，以致前後方向完全沒有連貫性。

結果是，如果我們透過一具精良的顯微鏡，觀察水裡細微的膠質懸浮粒子，就會看見這些粒子都在不停的不規則運動。那就是由於粒子都受到原子撞擊的結果，而這個現象叫做布朗運動（Brownian motion）。」

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「此處我們的目的既然是要描述自然，從這一觀點出發，則氣體、乃至世間所有物質，全是由無數個到處亂闖的粒子構成。於是乎當我們站在海邊時所看到的一切事物，頓時都經由這個共同點有了關聯。

首先我們想到的是壓力強度，它是來自原子與牆壁之類的東西碰撞的結果。然後是風，它是原子平均一致向同一方向飄移的現象。而物質內部原子的無規運動就是熱。還有當物質部分受到擠壓，一時之間在同一處所聚集了過多的原子，因而引發原子密度上的波動，向四周推展開去。這種過高密度造成的波動，即是聲音。」

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「如果原子在運動，則運動量愈大，系統裡所含有的熱就越多，所以熱跟所有與溫度有關的效應，都可以用力學定律來表明。」

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「電交互作用的現象，從表面看來，不外是兩樣物品互相吸引：帶正電的吸引帶負電的。但是後來科學家發現，這樣子的解釋，觀念上顯然有些不足，對此現象更具體的描述應該是：正電荷的存在，可使得它附近的空間扭曲，造成一種『狀況』，以致於當我們把一個負電荷放置其中，這負電荷會感受到一股力。這種能夠產生的潛在性質，我們稱為電場（electric field）。

當我們把一個電子放進這個電場內，我們說它『被拉引』。於是我們得到兩條規則：（1）電荷造成了電場，（2）電場內的電荷會感受到力，因而運動。」

「此處還有個比方，如果我們泡在水池裡面，身旁水面上浮著一個軟木塞。我們可以拿另一個軟木塞放在它附近，然後用手按著第二個軟木塞水以『直接』移動第一個軟木塞。如果你只注意這兩個軟木塞，其他一概不管，你看到的會是其中一個軟木塞亦步亦趨的跟隨著另一個軟木塞移動，兩者之間似乎有種『交互作用』存在。」

「當然事實上，我們是以軟木塞來撥弄水，然後水就會推動另一個款木塞，於是我們可以捏造出一條『定律』來，說你只要把水稍微推一下，這附近水中的所有物品都會跟著動。當然由於我們推水動作僅是局限在某個地方，只要距離一遠，受到影響的軟木塞動作程度就會很快減弱。」

「不過從另一方看，如果我們不只是推一下，而是按著軟木塞上下左右來回在水中移動，結果會造成一個新的現象，那就是軟木塞帶動的水，帶動了它旁邊的水，形成波動，散布出去。」

「結果是來回運動或是振動所造成的影響，會被傳送得非常遠，這是無法以直接的交互作用來圓滿解釋的。因此，我們必須以『有水存在』這個觀念，取代直接交互作用的觀念。同樣在電這方面，取代了直接交互作用的東西，我們稱為電磁場。」

— end —