關于能量并不絕對保持守恒的探究

陳建珊　陳正國

摘 要：本文闡明勢差是產生能量的主要原因，產生勢差為斥力能，中和勢差為引力能，在引力能轉化為斥力能，斥力能轉化為引力能的循環過程中，能量存在可創性一個方面;在異向力和異性能的對沖過程中，能量存在可滅性的另一方面。

關鍵詞：勢差 引力能 斥力能

一、勢差是產生能量的主要原因

能量守恒定律誕生以后，許多人曾多次提出：“能量并不絕對保持守恒。”但由于實踐過程中，相對守恒的事實掩蓋了不絕對守恒的真相，提出來的人又說不出充分理由來證明能量的不絕對守恒，所以“能量絕對守恒理論”誤傳至今。

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

二、斥力能與引力能在循環轉化過程中產生能量

在物理性質方面：一個物體加熱后會膨脹，產生斥力，停止加熱，熱量又散失到空氣中去了，產生引力而收縮，實際散失到空氣中去的熱量還同空氣發生作用，使空氣產生斥力而膨脹。因為大氣范圍大，顯示不出作用現象，但是這個物體從加熱而膨脹至停止加熱溫度又恢復原狀過程中，物體得到的總熱量代數和等于零，而產生了斥力能與引力能，溫度變化對產生能量來講，這里起了催化作用，加溫使物體產生斥力而膨脹，降溫使物體產生引力而收縮，物體從加熱膨脹與停止加熱而溫度又恢復原狀過程中，熱量并沒有消化，而散失到空氣中去的熱量又同空氣作用，而使空氣產生斥力而膨脹。

設該物體加熱時，溫度升高得到一個正Q的熱量，產生一個正P的斥力，停止加熱，溫度又恢復原狀時，失去一個負Q的熱量，產生引力而收縮，從方向而言，產生一個負P的力，如果能量是絕對守恒的，那么+Q+（-Q）=0，+P+（-P）=0，應當成立;但事實不然，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，恢復常溫在引力作用下，收縮得到的力，從方向言為負P，做功也可以得W，因為相反的力不同時作用在一個物體上力是不會抵消的，力做功的方向可以隨人的意志經齒輪轉換而改變。

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

在化學性質方面：1979年版，高中化學第一冊43頁反應熱中這樣寫著：“化學反應都伴隨著能量變化，通常表現為熱的變化，即有吸熱和放熱現象發生，反應過程中放出與吸收的熱量都屬于反應熱”。

事實化學變化都伴隨著能量變化這是對的，在分解反應與化合反應循環轉化過程中，分解反應吸收熱量而分離;化合反應產生引力而結合同時放出熱量，前者是斥力作用，后者是引力作用。

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

上一個方程是氧與碳化合為引力作用，放出熱量94千卡;下一個方程是吸熱反應，水蒸氣分解為氫與氧是斥力作用，為分解反應，同時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。從上兩個熱化學方程式可以看出，方程左右兩邊質量是平衡的，只是多了吸收熱與放出熱，使方程式產生了不平衡，因為放出與吸收的熱量都屬于反應熱，是能量的變化，證明化學反應是會創生能量的。

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

三、教科書上存在著能量創生的實例

1.水沿毛細管上升是物理學界的人所共知的事，事實水能沿毛細管向任何方向運動，至于水能沿毛細管向上運動更具有研究價值，因為向上運動產生了勢差位置，水沿毛細管向上運動并沒有外力作用，而是毛細管只能通過細小的水分子組成的微粒，是一個無窮的小量，從萬有引力公式可知，其中一個M是地球質量，另一個是通過毛細管的微型水結構，由F=G（Mm/r²）于它是無窮小量，計算的結果還是個無窮小量，因此微型水結構對地球來講幾乎失去了引力作用，所以水分子會產生斥力作無規則的自由運動，水沿毛細管向上運動，開始與原水面不存在勢差，而運動后產生了勢差，它并沒有外力作用，因此水沿毛細管向上運動，產生勢差（勢能）也是物理性質創生能量的一個方面。

2.物質分子的自由運動，放射性元素與物理狀態和化學狀態無關的半衰期是創生能量的又一個原因。從宏觀的宇宙星體至微觀的分子原子，都存在著內外層組織與相互作用。行星繞著恒星轉，衛星繞著行星跑，以及星體自身的引力，外層對內層的擠壓，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，并且分子與分子之間，以及原子內部核子與電子之間，普遍性存在勢差和引力與斥力的作用，所以萬物才會運動變化，不過有些物質變化快，有些物質變化慢，物質分子所以會做無規則的自由運動，放射性元素與物理狀態和化學狀態無關的半衰期，就是物質的分子與原子，普遍性存在勢差和引力與斥力作用形成的。物質在無外力作用的情況下，從靜止轉為運動變化就是能量創生，如果否認能量會創生，那就是否認物質分子會做無規則的自由運動，更是否認放射性元素與物理狀態和化學狀態無關的半衰期。而事實上，物質分子會做無規則的自由運動，放射性元素與物理狀態和化學狀態無關的半衰期，都由前輩科學家事實證明是存在的。

從辯正觀點來分析，能量只有創生與消滅并列成立才合邏輯之理，當然抽象地肯定還是不夠的，還得用事實來證明。

（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動或靜止狀態，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。但被作用物體的應力強度必大于平衡力的作用才成立，這就是建筑設計的靜力作用。當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。因為真空沒有物質阻礙光熱。利用這一點，人們早就制造了保溫瓶，由于保溫瓶隔層內已抽掉空氣，又涂上反光熱材料，使水溫不能貫穿隔層（真空），從而達到保溫，同理宇宙空間的真空范圍內也不會因輻射得到熱量。

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，壓縮彈簧會把阻礙物彈到一定的距離，這說明彈簧能對障礙物作到了功。但是在沒有障礙物的情況下，失去外力，壓縮彈簧照樣恢復原狀，這時彈簧能既沒有做功，又沒把能量傳遞到其他物體上去，彈簧能就消失了。

又如金屬棒加熱會產生斥力而伸長，冷卻金屬棒會產生引力而收縮，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象的情況下才成立。

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

在自然界，水和空氣的兩大領域內，隨時隨刻都在消失能量。如海水被風吹起的浪，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做功，在沒有障礙物的情況下，風力失去了就恢復了平靜的海面，并失去了能量。事實風吹動海面，形成風浪的高度與風力的大小成正比，同等級的風在吹動海面時，風浪由小加大，加大到一定高度時，風浪再也不增高了，這時風力與風力形成的風浪的勢能平衡，風浪有不斷退回平靜的趨勢，風力有不斷吹起風浪的趨勢，兩者作用力大小相等方向相反組成了平衡力，才保持了同等級的風所形成的最高風浪。實際同等級的風，當風力吹起風浪達最高高度時，以后所吹的風力只維持與原風浪的勢能相抗衡，這時風力盡是消失能。當風力繼續加大，風浪還會增高，風力逐漸減小，風浪逐漸降低，這說明大小相等，方向相反的力作用在一個物體上，作用力是消失能，當大小不等，方向相反的力作用在一個物體上，作用力等于兩合力的代數和。

如圖：

（1）開始風力>風浪的勢能，風浪不斷增高，勢能逐漸加大，風力的消失能等于風浪的勢能。

（2）風力=風浪的勢能，風浪不再增高，勢能也不加大，風力的消失能等于風力，也等于風浪的勢能。

（3）風力<風浪的勢能，風浪逐漸降低，勢能也隨著減小，風力的消失能就是風力。

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

事實前人也知道能量不絕對守恒的事例，由于前人沒有認識到所有能量是勢差的反應物，沒有把能量分為引力能與斥力能的循環轉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“機械能守恒定律”與“動量守恒定律”存在著與絕對守恒自相矛盾的另一個方面。

如1979年版，高中物理上冊，204頁“機械能守恒定律”，一個物體系如果只有系統內部的重力和彈力做功，其他內力和外力不做功，那么這個物體系的動能和勢能（重力勢能和彈力勢能）可相互轉化，而總的機械能保持不變。

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

又如1979年版，高中物理上冊222頁，動量守恒定律：“系統不受外力或所受外力的合力為零，這個系統的動量保持不變。”

這條定律限止了：“不受外力或所受的外力合力為零”動量守恒才成立，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，這說明動量守恒也不是絕對的。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。

多數能量是熱現象（包括寒現象）造成的，而物質所以產生熱現象，是物質的電荷運動，而物質所以產生電荷運動：（1）物質的化學變化。（2）感應起電。（3）是摩擦起電。其中感應起電與摩擦起電是物理性質的機械能造成的，而物理性質的機械能，歸根到底是化學能的傳遞而得到的。像這樣物體本身不會產生能量，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的機械能，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能，也是依靠外力得到的，自然界的水所以氣化，形成勢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的機械傳遞能。

機械能未轉化為熱現象（包括寒現象）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“機械能守恒定律”和“動量守恒定律”，機械能轉化為熱現象以后，或有異性能與異向力的作用，就有消失能量的現象發生。（本文前面已證）

因此機械能守恒定律也好，動量守恒定律也好，能量轉化和守恒定律也好，都應當歸納為能量定律：

1.能量既會創生，又會消滅。

2.能量在機械傳遞和轉化過程中，在沒有異向力與異性能作用前，相對保持守恒。

3.當有異向力的作用，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和。