《無所不在的正能量：在自然和人類之間流動的能量》是2015年清華大學出版社出版的圖書，作者是倪衛新、楊小蔓。
基本介紹
- 中文名：無所不在的正能量：在自然和人類之間流動的能量
- 作者：倪衛新、楊小蔓
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2015年4月15日
- 定價：25 元
- ISBN：9787302394983
圖書簡介,自序,目錄,
圖書簡介
本書十餘萬字，從自然和人工兩方面比較詳盡地介紹了目前已存在的各種能量形式。其中宇宙篇和地球篇講述的是自然生成的能量，而在創造篇列舉了機械能、電磁能、原子能以及生物能這幾種人類利用自然創造的普遍的能量形式。作者堅守樸素的能量守恆觀念，力圖用物理學的基本思想闡述各種能量產生的根源以及存在的現實意義，是一本適合高中文化水平以上讀者的通俗讀物。
自序
大約半年前的一個周末，我正在家裡看報，收到了孩子網購的一本新書。這是一本名為“正能量”的心理勵志書。從事物理教學三十餘年的我，自然對這本書產生了強烈的興趣。
在翻閱了幾頁之後我就發現，這本書中的相關概念與我所熟悉的物理學能量概念並無直接的關係，心理學家懷斯曼重新定義了“正能量”並用這樣的名詞激勵人積極向上。這使得“正能量”在網路和各種媒體上迅速躥紅，成為2013年的流行詞。我在這裡談的當然不是懷斯曼的正能量，是名副其實的物理學意義上的正能量。
在物理學中，能量（古希臘語中 νργεια energeia意指“活動、操作”）是一個間接觀察到的物理量，它往往被視為某一個物理系統對其他的物理系統做功的能力。由於功被定義為力與其作用距離的乘積，因此能量總是等同於沿著一定的長度阻擋大自然基本力量的能力。
一個物體所含的總能量奠基於其質量，能量如同質量一自序無所不在的正能量——在自然和人類之間流動的能量樣，一般不會無中生有或無原因的消失。
能量是一個標量。在國際單位制（SI）中，能量的單位是焦耳，但是在有些領域中會習慣使用其他單位如千瓦·時和千卡，這些也是功的單位。在物理學中，不僅需要了解正能量，也需要知道負能量，正負能量不僅都客觀存在，並且都具其獨特的功能。比如力學中，動能為正能量，而勢能可正可負，取決於參考系的選擇。而在量子力學中，通常把負勢能看成與束縛狀態有關，而正的勢能則表示自由態或散射態。這是對能量概念的具體化的定義。
從普遍的意義上講，在近現代理論物理學中，根據宇宙誕生的理論，將與我們這個物質世界對應的能量稱為正能量，霍金在《時間簡史》中說“宇宙中的物質是由正能量組成的”。而負能量可以理解為引力場的能量，由於負能量總被正能量所補償，所以負能量從不表現出來。因此，從物理學意義上說，世界上的能量都是正能量。
能量概念的重要性和普遍性是不言而喻的。雖然物理學課程中對能量概念的描述是完善的，但把各部分貫穿起來寫的文章還很少見到。這樣即使學過物理學的學生也不會對能量這個最普通的概念融會貫通，更不用說未學過物理學的文科生或者更廣泛的大眾了。
於是在我心中產生了一種強烈的寫作願望，希望用物理學的方法告訴人們能量的本質含義，以希望藉此進一步提高大眾的科學素養，拓展人們對於物理學的認知，並推動物理學科普的進步！
我在籌備這本書時，恰好聽到吳國玢教授關於KPK的演講。KPK是德文Der Karlsruhe Physikkurs的縮寫，它是德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）由赫爾曼教授領銜的團隊經多年研究、開拓、發展而創立起來的概念新穎的整套物理學課程。
KPK的主要特色之一是確定出各物理學分支學科中與能量有關的廣延量，並研究這些廣延量在物理過程中流動的相似性。能量是這門新教程中的主幹物理量，而類比法是貫穿KPK教程中的一條主線。
按照KPK的思路，能量不再是按照各個分支學科或所謂形式分類，而是強調能量在流動過程中所利用的載體和轉載體。動量、熵、電荷等均可以成為傳遞能量的載體。我對這套教材提出的能量的觀念很感興趣，於是在我的這本小冊子中採用了KPK的能量觀。
在和清華大學出版社有關編輯提出這樣的寫作意向後，我就開始著手準備資料。然而我並不了解讀者們尤其是那些沒有物理學背景而又對此饒有興趣的讀者們希望從本書中獲取什麼樣的信息，因此我召開了部分同學參加的座談會，經過討論，我將這本書的基調定為以下8個字： 面廣、通俗、有說服力。
在學生們的啟發下，我確定了以下目標： 這本書大體分為兩個部分，即自然篇和創造篇。這些內容基本涵蓋了宇宙自然和社會生活的方方面面。其中自然篇包括宇宙篇、地球篇。而創造篇包括了人類創造的四種常用能量。每一篇都由獨立的一到兩個故事組成，努力做到寓學于樂。宇宙篇有兩個主題，即“希格斯場的魔法”和“暗流涌動的宇宙”。
地球篇則包括四個與地球有關的因素，太陽賦予了地球大部分能量，而月球的影響給我們帶來潮汐能，地震和火山反映了地球內部的能量激發，雷電和風暴則反映了大氣能量的釋放。這四章都用了希臘神話中的人物名字。創造篇也分四章。分別用“輪子創造的神話”、“手機的奇蹟”、“曼哈頓工程的啟示”以及“物種選擇和進化”為標題介紹了機械能、熱能、電磁能、核能以及生物能創造的奇蹟。這些故事的素材都由我的學生提供，我像是一隻無形的手，起到穿針引線的功用，將它們銜接組織起來。
本書能夠出版，首先要感謝的是我眾多優秀的學生，給予我啟發並提供書中故事，他們充實了我的心愿，並幫助我將之付梓。感謝本書所有參考書籍的作者們，由於你們的智慧，才成就這本書。
最後，交代一下我對這本書的定位。國內科學普及還只是停留在小眾的範圍內，由於時間和人力所限，本書所選素材或所傳遞的信息總有不盡如人意之處，這並非我所願，還望讀者海涵，並歡迎大家批評指正。我只願做第一個吃螃蟹的人，在其他學科將物理學名詞捧得火熱之時，再重新將其本意說與讀者聽，希望大家能從中收穫一點啟迪。
順向合作者楊小蔓女士致謝！並向熱心修改本書的姜志進、肖鏞槐教授致謝！向悉心給予我們無私指導和鼓勵的鄒編輯、趙編輯表示衷心的感謝！
作者一： 上海理工大學倪衛新 2015/1
目錄
宇宙篇
第一章希格斯場的魔法——宇宙初期演變探秘 / / 005
第二章暗流涌動的宇宙——暗物質和暗能量探索 / / 021
地球篇
第一章阿波羅的恩賜——太陽與地球的互動 / / 035
第二章阿爾忒彌斯的溫柔——從海寧觀潮說起 / / 044
第三章托爾的憤怒——雷電和風暴的緣由 / / 051
第四章宙斯的懲罰——感受火山和地震的震撼 / / 062
創造篇
第一章輪子創造的神話——永動機是不存在的 / / 075
第二章手機的奇蹟——移動互聯時代的輝煌 / / 088
第三章曼哈頓工程的啟示——核子彈的是是非非 / / 102
第四章物種的進化與選擇——雜交水稻和多利羊 / / 122
參考文獻 / / 146
