宇宙揭秘：解讀何為能量，他瞥見冷熱的本質並因此開創了新的科學分支！

人類歷史發展進程中，為了從周圍環境獲取能量我們想了很多辦法，比如摘果子，燒木材，航船等等。但是大約三百年前，不可思議的事發生了，人類發明了能大批量處理能量的機器來完成之前想都不敢想的任務。有很多人和很多原因促成了它的發生，其中就有科學史上最著名的人物之一，也是第一批想要理解能量的人，他就是戈特弗里德-萊布尼茲（1646-1716）。

萊布尼茲是個外交家，科學家，哲學家，也是一個天才，他一直都想弄明白宇宙的運行機制。和他的幾個同齡人一樣，萊布尼茲堅信他身邊的世界是一個由全能的智者設計的大機器，如果能理解機器的運作，也就能理解宇宙的運行規律。所以，對萊布尼茲來說，神學和哲學，以及工程學和力學是密不可分的。

正是由於哲學和工程學之間的關係，在1676年，萊布尼茲才會開始研究看上去似乎是個很簡單的問題：當物體碰撞時會發生什麼？這就是萊布尼茲和他同時代的許多人在努力解決的問題。

我們都打過撞球，當兩個球相互碰撞時，一個球的運動會傳遞到另一個球上，就好像它們之間有什麼東西在傳遞，萊布尼茲將其稱為「生命的力量」，他將其視為一種物質，一種能在碰撞中進行交換的物質。

萊布尼茲認為，世界是一個活的機器，在機器里，有一種永恆不變的上帝創造的生命力量，因此世界上的生命力量才得以保存，困擾他的時如何來定義它。

很快萊布尼茲就找到了一種簡單的數學方法來描述這個生命的力量，但他也看到別的東西。他意識到，在火藥，火和蒸汽中，這種生命力量被以猛烈和強大的方式釋放出來，如果它能為我們所用，將給人類帶來難以想像的力量，萊布尼茲很快沉迷於找到捕捉生命力量的方法。

喜歡寫信的萊布尼茲與一位叫丹尼斯-帕藩的法國年輕科學家進行了通信往來，在他們通信期間，萊布尼茲與帕藩意識到某些情況下釋放的「生命力量」確實可以被利用，熱量可以轉化為某種有用的行為。

但是這個想法能走多遠呢？帕藩對其很有信心，這是帕藩寫給萊布尼茲的信中的一段話：「我可以向你保證，我越往前走，我對這項發明就越有信心，因為從理論上講，它能給人類帶來無限力量，但在實踐中，我可以毫不誇張地說，它能使一個人做到一百人才能做到的事。」

你可能會想，萊布尼茲和帕藩永遠地改變了世界，但他們沒有。他們的想法的確很深遠，但他們並沒有推動事物向前發展。要做到這點，需要一些更實際的東西，需要創新，工業，無數熟練的工人和工匠來用新穎的方法應用那些想法。

在萊布尼茲和帕藩之後的一個世紀里，這些都以最戲劇性的方式發生了。在萊布尼茲和帕藩的討論之後的150年里，生命的力量以驚人的方式得到了利用，他們夢想中的機器變成了現實，蒸汽機成為了十九世紀的前沿技術。

如果你看看人類文明的腳步，就會明白其中偉大的一步就是蒸汽機，因為它用蒸汽動力取代了肌肉，蒸汽動力實際上是無限的，能做到幾乎無法想像的事情。但是蒸汽技術不僅能改變人類社會，它還能揭示萊布尼茲所說的「生命力量」的真相，揭示關於宇宙運行的新見解。

儘管發動機給人類帶來了巨大的成功和巨大的力量，但對於它們如何以及為什麼工作，大家仍然存在著大量的困惑和不解，特別是有些問題，比如「它們能有多高效？」「它們的能力是無限嗎？」最終人們想知道通過蒸汽機可以實現什麼。

這些問題一直存在的原因和簡單，幾乎沒有人了解蒸汽機的本質，很少有人意識到支撐著它的是宇宙主體，那些被我們認為是早期蒸汽機的大型機器實際上是理解宇宙的一切的開端！雖然這聽起來有點不可思議，但它們的內部卻蘊藏著宇宙的秘密。

尼古拉斯·倫納德·薩迪·卡諾來自一個德高望重的軍人家庭，他發誓要弄明白蒸汽機的工作原理，並利用這些知識造福於自己的祖國法國。1824年，卡諾寫了一篇著名的「關於火的原動力的思考」，在不到六十頁的文章，他總結了熱機工作的原理。卡諾認為，所有的熱機都包含了在冷環境中的一個熱源，他相信熱是水一樣的物質，能從熱流到冷。就像水從高處落下一樣，熱量的流動也可以為我們所用。

卡諾觀點的關鍵是，如果要讓熱機更有效率，就要增加熱源和冷環境之間的溫差，這個想法已經指導了工程師兩百年。最終，汽車引擎比蒸汽機更有效率，因為它的溫度更高，噴氣式發動機的效率還要更高，因為它們的溫度極高。

卡諾向我們展示，熱機不僅僅是個聰明的發明，它還能挖掘出更深層的自然屬性，它們利用了熱與冷之間的能量流動。卡諾瞥見了熱機的真正本質，並在此過程中創建了一個新的科學分支，熱動力學，他是第一個對熱力學做出巨大貢獻的人！！！

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