5.水稻種植，中國長江流域被認為是世界最早的。後發現中南半島同時期也有種植。無論那裏起源，從這種作物的名稱就知道，缺乏大規模推廣的可能性。五穀（或）中，共有的四穀對水的需求較小。但很多幹旱區域都產水稻，比如新疆阿克蘇、甘肅張掖、山西太原，找尋原因並判斷，那裏可以移植？
6.中國曆史上，有好幾次氣候大規模變冷、變旱，導致物種生存範圍巨變。8000年前，青藏高原變冷，在長江黃河上遊的農業部落搬家。5000年前，大象從甘肅分布到北京，隨後南遷。春秋中期，黃河流域變冷變旱，原本還有犀牛在此遊蕩。北宋末年，河南的竹子全部凍死，後來北方很難再有竹子存在。明末，整個北方都寒冷幹旱，農業歉收或絕收。其他時期間或有中小規模氣候變動。遊牧部落大規模入侵，背後的氣候因素也是一大推手。從黑海到鄂霍次克海（唐：少海）的遊牧部落，在定居文明的曆史記載出現時，可體會氣候的冷暖變遷。能找到氣候變暖、變濕的時期嗎？
7.金星大氣稠密，主要是二氧化碳，這種氣體有利於熱量積聚，不利於散發，所以表麵溫度可達400c。地球氣候變暖，空氣中二氧化碳含量增加。二氧化碳含量增加也導致氣候變暖。那麽究竟哪個是因？那個是果？或許這種簡單判斷並不合適。
8.航天飛機，在太空中，太陽曬著地方溫度超過100c，陰影的地方溫度為-100c。新疆的晝夜溫差雖大，但遠遠不能和這個比。地球大氣雖然不夠稠密，現在感覺到它的可貴了吧。如果稠密到金星的程度，晝夜溫差就基本消失了，就沒辦法吃水果和糧食了。總之，地球最好。
水到了100c就沸騰，稱之為沸點，在0c就凝結，稱之為冰點，這是通常情況。在一些情況下，沸點溫度和冰點溫度發生變化。在高山上燒水，水很快就燒開了，卻不怎麽燙。如果用溫度計測量，就發現溫度低於100c。水在開始加熱後，微量水就可能進入氣態形成微氣泡，在氣泡內，水蒸氣變成水和水變成水蒸氣同時在發生。當溫度上升，氣泡內的壓力上升，到一定程度時，水蒸氣和水相互轉化達到平衡（此時平衡壓稱之為此溫度下的蒸氣壓）。溫度越高，對應的平衡壓越大。當氣泡平衡壓等於外麵的大氣壓時，氣泡就可以上升到水麵，水就進入沸騰狀態。此時對應的溫度就是沸點。如果外麵大氣壓降低時，沸點對應的氣泡平衡壓自然降低，平衡壓降低意味著對應的溫度降低。即沸點溫度下降。所以，氣壓大小決定了沸點的高低。水的沸點變化：0.2個大氣壓，60c，0.5個大氣壓，80c，1個大氣壓，100c，2個大氣壓，120c。在深海海底，熱泉冒出的水溫是400c。
燒開水的目的是殺死水中的細菌、寄生蟲卵等。而高山上的沸水溫度低，無法有效殺死細菌，就失去了燒開水的效果。同樣做飯也不容易熟。高壓鍋就是鍋密閉起來，裏麵氣壓超過海平麵氣壓，水要超過100c才能沸騰，這樣做飯燒菜熟的快，燒得爛。高壓鍋都有放氣閥門，當壓力超過限定值時，就開始放蒸氣，保證壓力鍋不會爆炸。
水中0c結冰，體積膨脹。這個是與多數物質不同的地方。如果限製水的體積膨脹，水就無法結冰。在電視會看到花樣滑冰，這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，就直接壓人冰中，而被壓的細條冰體積減小，恢複成為水，這樣有水起潤滑作用，滑冰就很輕鬆。當冰刀離開剛剛形成的水槽後，這些水很快又結成冰。
空氣被加熱時，體積會膨脹，而重量不變，那麽密度就減小。周圍空氣密度不變時，這些熱空氣就因為浮力升上去了。同理，當空氣變冷後，體積減小，密度增加，就下沉了。所以家裏生火做飯，鍋是放在火上麵，這樣可以最大幅度地利用熱。北方有暖氣供應的地方，暖氣片都放在窗戶下麵，這樣窗外的冷空氣進來，就直接下沉到暖氣片上，很快就被加熱了。
水比較特別。在4c時，加熱體積增加。降溫體積也增加！也就是說水的密度最大不是0c（大多數液體都是在凝固點密度最大），而是4c。河水結冰，冰本身浮在水麵上，而冰下的水裏麵，從上到下，溫度是0c到4c，生活中水中的魚類，就可以待在最高溫處，4c的河底。倘若冰密度比水大，那麽整個河、湖，甚至海在冬天都變成冰的世界，水中的多數複雜生命不能唿吸而無法存活。不過水結冰後體積變大，帶來一些問題，生命的基本構成是細胞，內部充滿了水。當這些水結冰時，細胞膜就撐破了，生命無法存活。（某些兩棲動物，細胞內有防凍液，在全身都凍在冰中時，細胞保持液態）
水的這些特性：存熱性最好、固態體積大於液體、4c密度最大。使得生命成為可能，所有的生命，組成身體的物質中大部分都是水。比如人體大約70%是水，人體密度和水差不多。所以人學遊泳是比較容易的，尤其是剛出生的嬰兒，已經在水裏麵生活了九個月。
地球上生命非常頑強，從深海海底到高山之巔，從萬年的冰中，到鹹澀的鹽池，生命無所不在。但是地球有一個廣闊的地方，居然沒有任何生命，這裏比手術室的滅菌條件還要嚴酷。在智利北部的阿塔卡馬沙漠，多年不曾降雨，地麵沒有一點水分。看起來算不上最嚴酷的地區，卻因為沒有一點水，成為生命的禁區。
夏天冰淇淋、冰棍（現在還有嗎？）很受歡迎。在吃到嘴裏瞬間，舌頭感到冰冷，表明熱量正離開舌頭進入冰淇淋。慢慢地冰淇淋化為甜香的液體，此時溫度並沒有提高。在這個過程中冰吸收的熱，稱為熔化潛熱。等冰吸飽了潛熱，就全部化為水，再吸熱，水才升溫。燒開水也有同樣情況，水到了100c，再吸熱，成為100c的水蒸氣。溫度保持不變。如果沒有熱量補充，就變不了水蒸氣。這部分熱量成為氣化潛熱。80卡熱量可以讓1克水從0c升高到80c，但隻能讓1克冰化為1可水。而1克100c的水變為100c的水蒸氣要540卡！
前麵我們提到颶風，也稱為台風，就是水蒸氣釋放出的潛熱造成的。在熱帶海麵上，海水溫度足夠高（大於27c），且熱海水足夠深（大於50米），這個就是颶風的能量來源。在此海麵上，一個巨大的熱氣包離開海麵，形成局部真空，此處氣壓降低，形成颶風中心。周圍的空氣湧來補充。而湧來的氣流由科裏奧利力偏轉，形成逆時針（北半球）或順時針（南半球）的大旋渦。大量攜帶水蒸氣的上升氣流包，在空中溫度迅速下降，部分水蒸氣凝為水，釋放出大量汽化潛熱。這些潛熱以風的形式出現，高風速導致低氣壓（伯努利原理），低氣壓導致令蒸發增加，繼而使更多的水汽冷凝。大部分釋放出的熱量驅動上升氣流，使風暴雲層的高度上升，進一步加快冷凝。這是一個自我驅動的過程，使得颶風越來越強，範圍可達幾百公裏，相當於一個強力吸熱器。如果海麵水不夠熱，熱水量不夠多，就無法維持下去。颶風移動過程中，由於不停從海水吸熱，所經過的海麵溫度普遍下降。當颶風進入陸地，沒有供熱源了，颶風就慢慢消散。當然消散前，前麵積攢的能量就以破壞的形式出現。
陸地上類似的形式是龍卷風，當然規模不能和颶風相提並論。也是由大尺度（比海中小的多，不到百米）的上升氣流引發，多數旋轉方向和颶風相同。由於尺度相對科裏奧利力有效作用的範圍小，因此有可能出現反方向旋轉的情況。另外缺乏熱補充，持續時間短，移動距離幾公裏到幾十公裏之間。
思考：
1.我們做飯時，蒸煮常用溫度就是100c。炒菜溫度超過250c，燒烤溫度超過500c。那麽低溫能不能做熟飯呢？比如60c炒菜，50c煮飯。
2.潛水艇發射導彈時，一直加熱導彈井底部的水，待其全部變成水蒸氣後，繼續加熱，壓力越來越大。最後導彈被彈出發射井，衝出水麵，再進行點火。類似情況，魚、雷發射，航空母艦上的艦載飛機彈射，都用水蒸氣進行。那麽航天飛機發射時，發射口下麵也有大量水，發射時也是滾滾水蒸氣大量湧出，這個是起什麽作用呢？*
3.使用熱水時，不小心會將少量熱水倒在皮膚上，很快皮膚會變紅。但是如果不小心讓蒸汽噴在皮膚上，很容易起大水泡。
4.冬天找一大塊冰，找一截細鐵絲，把鐵絲掛在冰上，兩端拴一個重物，比如啞鈴，觀察鐵絲情況。鐵絲能一直掛在冰塊上嗎？
5.永久凍土，是溫度常年低於0c，土內部的水分完全以冰的形式存在，分布在高寒地帶。在中國，一般凍土上方覆蓋著數米到數十米厚不等的正常土壤。凍土可以保持水分，上方土壤的水受凍土阻隔無法滲透流走，地下水位較高，容易形成濕地和草甸。氣候變暖，凍土消失，地下水位下降，上層土壤無法保持水分，濕地草甸逐漸荒漠化。在青藏高原、大興安嶺，易見這樣場景。若大範圍凍土消失，表麵地形會有什麽變化？
6.家用空調，都安裝在房間接近頂部的位置。暖氣片，都安裝在窗戶下方。為什麽？
7.夏日午後，經常可以觀察到小旋風。在地麵的某個區域，突然出現一股旋風，刮起少量塵土。塵土在風中的移動顯示出旋風的旋轉和路徑。那麽此刻旋風的旋轉方向是由什麽決定的？仔細觀察起旋風的初始區域，和其他區域有什麽區別？
8.滑翔機，沒有動力，在空中滑翔。按道理應該是高度越來越低。但實際上一個經驗豐富的飛行員，可以維持高度不降，甚至越來越高，他是怎麽做到的？*
9.有時候，龍卷風經過河麵或湖麵，會吸走大量水，甚至攜帶一些魚類和兩棲動物。導致另外一個區域下起了動物雨。那麽會不會把動物帶到一個生活環境截然不同的地區？
10.在正常情況下，0c水開始結冰。若水非常純淨，沒有任何雜質，則到-70c，水也不會結冰，稱為過冷水，如右圖。水管噴出過冷水，在接觸雜質後，瞬間結冰。夏天有時候會有冰雹。這是在高空中存在強烈的對流氣流，小水滴在氣流作用無法降落，融合成為大水滴才降落下來。當氣溫低於0c，凝為冰粒，下落過程中受氣流影響，可能再次上升，多次聚集水滴，逐漸增大。當個頭增加到氣流無法維持時，降落下來，成為冰雹。冰雹形成中，影響體積大小的因素是什麽？
11.在海戰中，當某艘船即將沉沒，周圍的船員都趕緊離開船附近水域，為什麽？
12.在影視節目中，子彈射入水中，我們看到一條條氣泡形成的軌跡，這個軌跡就是子彈經過的路徑。但氣泡卻又慢慢消失了，並沒有上升到水麵上。結合前麵第四節最後部分的內容，解釋氣泡形成的原因。*
13.海水的熱量來自太陽，在不同緯度，太陽提供的能量不同，平均意義上赤道區域是最強的。由於洋流在赤道附近是自東往西流，那麽這些洋流就持續被太陽加熱，溫度緩慢增加，大約每移動經度一度，增加0.1c，在洋流向兩極方向移動時，向周圍環境散熱，每移動緯度一度，大約降低0.3c.當洋流進入高緯度區域自西往東流時，由於周圍環境溫度低，此時洋流依然保持降溫，幅度也是每經度0.1c。同理洋流自極地向赤道移動時，洋流從周圍環境吸熱，溫度保持每緯度0.3c的增幅。由此可以斷定，颶風易形成於大洋的西部區域。
在溫度不同的2個物體之間，就產生熱量傳遞。熱量傳遞有3種形式。
1.對流，發生在相同類型的流體內部。比如空氣對流，水對流。熱流上升，寒流下降，互通有無，最後溫度一致，結束熱量傳遞。大氣有對流層，海洋有洋流、環流，專門進行熱量重新分配，造成了地球多樣的氣候環境。熱量分配同時帶來了水的分配，把海洋中的水運輸到陸地上，完成了生命進駐陸地的先決條件。
2.傳導，發生相互接觸的對象之間，同時不滿足對流條件。固體之間、固體和流體之間都以傳導的方式進行熱量傳遞。熱水澡可以讓一個凍萎靡的人恢複活力。因紐特人也是這種散熱方式。不同物體熱傳導的性能不同，金屬一般都比較好。陶瓷、皮革相對差。熱傳導性能最好的是銀，是鐵的9倍。鋁也不錯，是鐵的4.4倍。銀做炊具，價格有些高昂，普通人用不起。不過用銀作碗、盤子有個好處，可以殺死部分菌。鐵，雖然傳導性能不是最好，但勝在價格便宜量又足，所以我們做飯的鍋多數都采用鐵。鋁輕又傳熱快，為什麽不采用鋁呢？鋁表麵有一層氧化膜，可以防止鋁進一步氧化，阻止人體攝入鋁。但刷鍋的時候用鐵刷子刮擦，烹飪時一些酸性物質都很容易破壞膜。所以炒菜鍋基本用鐵鍋。高壓鍋一般燉燒煮，用鋁製造重量輕，便於使用，同時不易破壞表麵的氧化膜。人體需要很多金屬，但鋁不在其中，所以盡量少攝入鋁。
3.輻射，發生在不接觸的對象之間。比如太陽通過輻射，給地球帶來大量熱。空氣對流時，熱空氣進入高空，通過輻射的方式把熱量散發到太空。並且所有物體，隻要溫度不是-273.15c，就向外輻射，區別隻是輻射量的大小。輻射和對流是宇宙中最可行的熱方式，比如太陽表麵和內部采用對流方式，對外采用輻射方式。傳導很少，因為宇宙中絕大多數可察覺物質都是流體形式存在。
通常情況下，熱傳遞都是多種形式共同作用。燒開水，熱源和壺之間是傳導和輻射，壺和水之間是傳導，水之間是對流。冬天烤火，是輻射和對流。燒烤，是輻射和傳導。
熱量產生有多種方式：燃燒、核反應、壓縮、摩擦。通常我們做飯，使用天然氣、液化氣、煤炭、木柴、秸稈等等，燃燒產生大量熱來進行。燃燒有溫和的方式和猛烈的方式。像汽車發動機（燒油）、蒸汽機（燒煤炭）、做飯等類型的燃燒，是猛烈方式，燃料（被燃燒的材料）燃燒速度快，伴隨著光、聲等效果，產生出大量熱。溫和的方式就比如我們的身體。我們每天攝入一定量的食物，這些食物經過消化後變成身體組織可以處理的物質，在體會燃燒。產生的能量一部分用來維持我們的體溫，保障我們的行動能力，另外一部分儲存在細胞內。若這些物質消耗不完，多餘的就以脂肪的形式存儲下來，身體就慢慢發胖。所有動植物內部都是溫和燃燒方式。現在航天飛機內部用的電池，很多都是燃料電池，通過燃燒氫氣來產生電流，這種燃燒也是溫和方式。太陽及其他恆星，都是通過核反應產生熱，這是宇宙的普遍現象，燃燒是罕見現象。而在地球上，燃燒隨時都在進行，而核反應發生在核電站、核試驗、核攻擊、核動力罕見等場所。和宇宙普遍情況截然相反，如同目前所知生命僅在地球上出現一樣！一般情況下，固體和液體很難壓縮，氣體很容易壓縮。自行車打氣筒、握力橡膠圈，在多次使用後，都能感受到壓縮產生的熱。裝甲車的實心輪胎，行駛時各部分都被循環壓縮，長時間行駛後變得滾燙。摩擦產生熱，是生活中普遍現象。最早的應用就是鑽木取火，這種史前生火方式現在看起來雖然不便，卻是人類從被動引火到主動生火的一個轉變（因紐特人的傳統生火方法就是鑽木取火）。多數情況下，摩擦產生的熱量雖然不多，但是帶來很多麻煩。從工業革命開始，潤滑油的廣泛需求就是為了減小摩擦。
思考：
1.自然中的空氣和水的對流廣泛存在，戶內主要是強製對流。廚房的抽油煙機、大廳的排風扇、樓房的中央空調，這些強製對流都要消耗電力。但自然對流可以用來發電，了解目前新能源狀況，列舉有哪些自然對流發電方式？
2.去參加宴席，通常涼盤和熱菜都有。觀察碗、盤子，多數都用陶瓷材料。更早時期，木製餐具也曾廣泛使用，為什麽？另外古羅馬時期，鉛製餐具廣泛使用，造成鉛中毒情況很普遍。
3.夜視儀（紅外線成像儀），在晚上無可見光線時，可以觀察周圍環境情況，為什麽可以呢？
4.保溫瓶保溫，密閉性隔絕了熱對流可能，軟木塞和玻璃瓶膽內的近似真空降低了熱傳導，瓶膽內膜鍍銀（鎂），阻隔了熱輻射。在保溫瓶裏麵灌半瓶沸水，如果立即塞上軟木塞，很快軟木塞會飛出來。如果等一會再塞上。時間長了，軟木塞不容易取出。為什麽？
5.城市裏麵有大量熱產生。工廠的煙筒、汽車的尾氣、空調的排氣口、廚房的灶台、我們的唿氣，都貢獻著熱。城市內植被少，水泥建築多，空氣中廢物多，太陽輻射更容易蓄積。最終造成整個城市空氣平均溫度比郊區高。這個稱之為熱島。鄉村裏麵也有類似效果，不過熱島小很多。什麽情況下熱島效應更大？什麽情況下熱島效應變小呢？
6.有煤有豐富水資源的地方，經常有火電廠。其標誌性建築是冷卻塔，側麵呈弧形，頂上是熱氣騰騰的模樣。直接讓這些熱水冷卻，浪費很大。在北方，冬天可以使用這些熱水供暖。另外，熱水可以用來增溫，養殖熱帶魚類，比如羅非魚。這是一種性價比非常高的魚類。
7.不同的食物燃燒的熱量差別很大，把固定重量的某物質燃燒產生的熱量稱為熱值。通常食物中熱值最大的是奶油，和無煙煤的熱值差不多。花生的熱值也很高，雖然比不上酒精，比鬆木高。白糖也不錯，比鬆木稍差。令人意外的是瘦肉的熱值很低，和大米飯差不多，大約是鬆木的四分之一。炒雞蛋比煮雞蛋熱值高30%。可發現油脂含量高或油炸的食物，熱值高。食物的熱值高不等於營養高。並且食物熱量太高，超出人體需求太多，身體就發胖。雖然人體維持體溫和活動都需要熱量，而人體本身的運轉卻需要其他類型的物質。營養豐富是指產生熱量的物質、代謝必須的物質、保持防護能力的物質都有的食物，通常某一類食物營養不全，偏愛某種食物的話對身體可能不利，所以要搭配吃。粗加工的米麵（熱量、維生素）、蔬菜（纖維素、維生素）、肉類（動物蛋白）、水果（維生素、微量元素）、豆類（植物蛋白、耐久性澱粉）混合，並且肥瘦肉都吃。當食物類型單一時，會形成特定的飲食習慣。因紐特人很難獲取植物型食物（蔬菜），無法以這種方式補充維生素。但他們吃的肉食熱加工程度很低，內部的維生素並沒有破壞，所以安然無恙。西方人吃的牛排經常是5分熟，或3分熟，帶著血絲吃，可能也有這方麵的習慣因素。
8.冬天雙手冰涼，用力互相搓，一會手熱起來。是摩擦生熱的結果嗎？
9.長途客車，尤其是在山路上運營的，在車裏一般有個大水桶，持續向刹車片滴灌。為什麽要這樣做？
10.在戶外探險時，攜帶一張金屬膜熱量反射布是很有必要的。當衣服濕透失去保暖效果，需保溫時，這張輕便的熱量反射衣可以有效防止體溫快速下降。
梅樂芝經理的科普文章（六）
第6節力與慣性
前麵幾節，介紹了不同的力。力總是作用在某物體上，為了衡量力對物體的作用關係，需要對力的大小進行度量。而進行度量，則需要製定標準。前麵我們給出了長度，溫度的標準。現在要給出力的標準，但力是依附並作用在物體上，所以先要製定物體的標準，即物體如何體現自身存在的標準。
對象在外因作用下，發生某些狀態變化。對象體現自身存在的標準，就要體現抵抗外因的能力。那麽定義對象的標準，就必須能衡量在外因作用下，對象保持原狀態的能力大小。換而言之，與原狀態相似程度大小。總之是衡量對象維持原狀態的能力。現在我們把這個標準，稱為慣性。
我們看到，慣性定義是泛定義，並沒有具體到某個特定對象。而慣性是和外因一同出現的，不存在沒有外因對應的慣性。這樣就建立外因與慣性的固定結合，這種結合可以稱為模式。隻要在使用前作出說明，你也可以命名結合為任意想到的名字。實際中，我們總是直接定義好慣性，其中蘊含著對應的外因。
對象是某物體，外因是力，此時慣性是反映對力的抵抗能力，這就是通常狹義的慣性定義。對象是物體的溫度，外因是熱量，慣性就是反映溫度對熱量抵抗能力，命名為熱慣性。對象是人的思維，外因是其他人的不同看法或思維方式，慣性就是人對不同看法的不接受程度，命名為固執。外因是不熟悉的情況，慣性是依然按照熟悉情況對待，命名為創造力缺乏。對象是人身體的健康，外因是疾病或不良狀態，慣性就是身體對疾病的抵抗能力，命名為抵抗力。
對於力為外因對應的慣性，使用質量衡量其大小，用英文字母m表示，單位是千克（公斤），用英文kg表示。現在我們談論某物體的慣性，就可以用此物體的質量是多少來表述。這裏是首次使用質量，前麵對物體的描述中，使用重量描述！重量是地球對物體的引力大小，不是慣性的大小。當物體離地球很遠時，引力就很小了。但是慣性不變！質量是物體內在屬性，重量是物體在地球特定環境下受的力。在我們日常生活環境中，重量和質量在數值上有固定關係，以至於經常使用質量的單位來描述重量。比如買了2公斤（4斤）蘋果，或者使用重量來代替質量。在前麵我們引入密度時，使用的就是重量來代替質量。密度是一定體積內的質量，而不是重量。事實上我們在描述大小時，所有的重量都采用質量單位來描述。我們重新描述密度：
密度（希臘字母p，發音）=質量（m）/體積（v）
所有物質中密度最大的是金屬鋨（帶臭味的金屬），22.4克/立方厘米
當物體的慣性概念引入後，所有涉及物體的概念就可以描述完備了。前麵提出熱量的單位：卡，1卡是1克水升高1攝氏度所需的熱量。與密度概念類似，可引入熱密度概念，稱為比熱。熱量與質量及溫度都相關，描述如下：
比熱（c）=熱量（j）/[質量（m）溫度（c）]
水的比熱就是1卡/（克c），是所有物質中最大的。
在涉及人的思維世界時，就很難用這樣精確的數值來描述。我們無法用什麽公式或數值精確描述固執、創造力、抵抗力。當然可以給出一些評估數值，但這些與物理世界無關。
力的基本單位是牛頓（n），以英國人牛頓的名字命名，因為他最早精確描述了力及其規律。使用熟悉的重量和質量對應來描述力的大小更易直觀感知。在地球表麵，1kg的物體重量是9.8n。粗略計算時，可當10n來對待。在討論杠杆原理時，曾給出了1000斤力氣這樣描述。這對應的就是500kg，或5000n。
牛頓最著名的推理就是萬有引力定理。宇宙萬物相互之間都有引力，僅僅是大小和方向不同。在地球這個局部環境下，就是重力。
思考：
1.日常生活中重量使用質量的單位來描述，會帶來一些混亂。比如有人問1kg鐵和1kg棉花，那個重？當1kg是對應重量，是描述力的時候，那麽自然完全相等。如果1kg是對應質量時，那麽重量大小會涉及很多因素。如果鐵和棉花都在同一位置稱重，按理重量完全相同。但體積不同，收到空氣浮力不同，造成測量的重量不同。同時稱重的手段不同結果也不一樣。使用杠杆原理的秤，其實是質量比較（因為區域非常小，可以認為地球對物體的作用效果不變），並不是測量力的工具。如果使用類似彈簧秤的工具，測量力本身大小的話，在地球不同同一位置稱重，結果完全不同。而原問題中根本沒有提及是否在同一位置測量，采用何種測量方式。那麽條件缺乏，需要我們自己填補空白。這種方式不是嚴格的物理推理方式。這個最終這個比較結果無法確定。當問題的提問形式變化時，變成，我們可能又認為是比較質量大小。問題的自然語言中描述有很多含糊的地方，因此要用物理概念精確給出，避免含糊的提問。在學習自然規律時，原因和結果之間經常出人意料。直接給出結果（比如重量值），經常是理想中的原理分析。給出原因求（測量）結果（給出質量求重量），有大量細微的因素影響結果。如果僅僅是粗略地進行，隻為了解原理的話，可以忽略這些。但精確進行測量分析時，所有的影響因素都必須考慮在內，如果這些因素對原理造成幹擾的話，要設法消除這些幹擾因素。這就是從理論到實驗的思維轉變。事實上大量的原理都是依賴測量完成的，因為科學本身就是不斷分析、驗證、修正分析、驗證這樣的過程。
2.同一概念，可以有多種定義，區別在於看待的視角不同。我們可以定義質量是物體所含物質的多少。這個是靜態的定義，著眼於物體自身。質量是物體的慣性大小，這個是動態的定義，沒有外因無法體現慣性存在。外因可大可小，但無法改變質量大小。所以質量還是物體的內在屬性，但外因必須出現，隻是不必在意形式。同樣是慣性，德國人馬赫和牛頓的觀點完全不同。馬赫認為：慣性源於物體與整個宇宙物質間相互作用的結果，稱為馬赫原理。牛頓認識：慣性是物體自身與一個超然在外的絕對存在相聯係的屬性。這個絕對存在稱為絕對空間。掌握基礎知識後改變視角，可以更清晰地看待規律的發展。形而上者謂之道，大約是這個意思吧。
3.伽利略比牛頓更早研究過力，但沒有成為一個完整體係。拉格朗日和哈密頓給出了力的另外一個體係，稱之為分析力學，但比牛頓晚。所以力的原理以牛頓的名字命名。分析力學的視角比牛頓力學視角更開闊，很容易擴展到統計力學、量子力學。而牛頓力學無法這樣擴展。
4.通常我們更容易察覺局部密度上的差別。但慣性是以質量為衡量。萬有引力總是存在的，從這個意義上講，馬赫原理更接近直覺。能產生這樣的感覺嗎？
力作用於物體，產生狀態變化。那麽首先討論沒有力作用時物體的狀態。觀察我們周圍，物體通常是靜止的，比如說麵前的桌子。那麽此時桌子有沒有受力？按照萬有引力原理，地球肯定對桌子有吸引力。但桌子腿下的地麵支撐力抵消了吸引力，所以此時的物體總的受力為0。但是地球圍繞著太陽轉，同時還自轉。假如我們站在太陽上觀察，桌子是繞著太陽轉的。造成靜止與運動兩種結果的原因是觀察點不同：當以地球為基準時，桌子運動與否是觀察桌子和地球之間的位置關係。此刻地球對桌子的引力被地球的某塊地麵抵消了，地球整體對桌子沒有作用力。因此桌子相對地球靜止。此時的太陽引力作用於地球全部，包括桌子。可以觀察到太陽引力作用的效果，就是太陽繞著地球轉。也就是說，討論狀態，確定靜止、運動，前提是先確定觀察基準，這個基準稱為慣性係。
通常社會要求大家做正確的、好的、合理的、光明的事。什麽是偉大的、正確的、光榮的？先要說明標準，才能用標準衡量。社會和人是否有唯一正確的、合理的標準，不得而知。不過物理世界中這個簡單多了，基準，也就是慣性係，可以有任意多個。最常使用的就是以地球為慣性係，其次是太陽為慣性係，最好的是采用宇宙中一些恆星的平均位置為慣性係。事實上馬赫原理就是指以宇宙所有的物質平均下來的慣性係。
在某個慣性係下，物體保持靜止，或勻速直線運動。都被認為是無變化狀態。區別僅是速度為0或其他值而已。速度初始是任意值，在力的持續作用下，狀態改變意味著速度持續變化。假設速度變為2m/s並一直保持下去，隻能說狀態曾經改變（有力作用過）（相對觀察基準），但又保持不變（力消失了）。速度的變化命名為加速度，我們經常感受到加速度的存在。飛機起飛、汽車急刹車，身體都能感受到什麽是力。
我們稱宇宙中某部分的存在為物體。力是改變物體狀態的外因，而力的來源卻是另外一個物體！是否存在特殊物體對象，隻對其他物體產生力，而自身不受任何力？在馬赫的宇宙中是不存在這樣的物體。事實上所有的物體都是既作用於其他物體，也受其他物體同等程度的作用。換而言之，力是無法脫離源和目標對象獨立存在的。那麽力隻是物體相互之間作用的稱唿。
思考：
1.如果把牛頓的絕對空間認為是馬赫原理所指宇宙平均意義下的慣性係。那麽表麵上兩者取得統一。但牛頓的絕對空間中無法對物體產生真實力。而馬赫慣性係卻是宇宙物質總體，必然對物體產生真實力。絕對空間架構中，對宇宙體係的闡述超出了宇宙自身。而馬赫原理中的物體作用都是來自宇宙自身相互作用的綜合。牛頓體係是以超自然（宇宙體係外）來解釋自然（宇宙），馬赫體係是使用自然解釋自然。而使用自然解釋自然，正是科學的起源。使用超自然來解釋自然，正是神學的起源。最後牛頓因第一推動無法解釋而研究神學，可能是他哲學思考方式的結果。
2.潮汐，大家都熟悉。我們來看潮汐是如何形成的。在太陽的引力下，地球繞太陽旋轉。而地球有一定的大小的。向陽的地球表麵和背陰處的地球表麵，距離太陽差了地球的直徑。那麽太陽對這兩部分的引力就有差異。事實上地球上某兩部分之間到太陽的距離有差異，則太陽的引力就有差異。這個差異並不大，對固體而言，不足以對形狀造成可察覺的影響。而海水是流體，引力的差異很容易造成形狀差異。如右圖所示，向陽處的引力最大，造成海水輕微地凸出海平麵（吸向太陽方向），而背陰處的引力則最小，也是輕微地凸出海平麵（此刻是遠離太陽方向）。因為地球自轉，而凸出海麵部分始終是朝向太陽方向，以地球為參照來看，凸出部分就在移動，這就是潮汐。月亮也同理產生潮汐。雖然太陽對地球的引力比月亮對地球的引力大180倍。但造成潮汐的原因是引力差！月亮和地球距離太近，以至於同樣距離差造成的月球引力差是太陽引力差的兩倍！也就是說月亮潮汐比太陽潮汐大。當月亮潮汐和太陽潮汐重合時，潮汐達到了最高峰。海邊每天都有月亮兩場潮汐，潮汐每天都比昨天有時間延遲，大約是50分鍾。為什麽？太陽潮汐每天也有兩場，太陽潮汐有時延嗎？
3.木星非常大，周圍大量衛星。伽利略最早發現了4顆衛星。這些衛星由於受潮汐力的影響，永遠都是同一麵朝向木星。為什麽（假設最初這些衛星自轉周期和對木星的公轉周期不同）？和月亮與地球的關係相同。但月亮同一麵朝向地球卻不是潮汐力的原因！（目前認為月亮是大碰撞形成的。在地球形成早期，一顆火星大小的天體與地球碰撞，飛出的物質進入環繞地球的軌道，經由吸積形成月球。）地球的一天在緩慢延長，估計一下原因。
4.前麵指出，最好的慣性係是馬赫原理下的慣性係。那麽判斷標準是什麽？有太陽慣性係為例，地球的不同區域受的引力居然不同，使得地球上物體因和慣性係的位置關係不同而運動！這就說明此慣性係有先天偏差。而地球上，因地球自轉，物體在離開赤道向南北極運動時，產生左右的移動偏差！同樣說明地球慣性係也有先天偏差。事實上地球慣性係的偏差比太陽慣性係還要大！在馬赫慣性係下，地球和太陽，尺寸相比整個慣性係完全可以忽略位置差異，地球或太陽表麵不會有任何此慣性係帶來的潮汐。也就是說，在此慣性係下，物體狀態完全看其受力，與位置差毫無關係。
梅樂芝經理的科普文章（七）
第7節物質的組成
物質是用什麽構成的？這個問題可能很早就出現在人們的腦海中。春秋時中國的五行理論，其中有。後來五行成為一種包羅萬象的體係，從倫理到中醫等等不一而足。古希臘時期，恩培多克勒提出四元素組成萬物。後來德謨克利特提出原子論，指出萬物是由不可分之物（原子）構成。這是一種構思，缺乏實證。
愛爾蘭人波義耳給出了一個可行的定義：元素是一種單純的物質，不能使用物理或化學方法分解為更簡單的物質。後來英國人道爾頓又重新提出了原子論。此時已有大量元素被發現，他認為：元素均由不可再分的微粒組成。這種微粒稱為原子。原子在一切化學變化中均保持其不可再分性。這一觀點重複了德謨克利特的觀點，當然他還提出了一些可驗證的推論。部分正確部分錯誤。不過畢竟是可驗證的理論，最終原子理論於二十世紀初廣泛接受。
意大利人阿伏伽德羅提出了分子論，認為分子是物質組成的基本單元，而分子是由原子構成。這些原子數量及元素類型決定了分子的性質，最終決定了物質的屬性。我們常見的物質存在狀態是固態、液態、氣態，通常稱為固體、液體、氣體。這些狀態的區別就在於分子之間的關聯方式不同。固體：分子保持位置不變，間距很小（與分子大小相比）僅在固定位置附近輕微振動。液體：分子無固定位置，間距相對固體情況要大，但整體還還能保持完整性。氣體：分子不僅無固定位置，間距非常大，必須施加外因才能維持（引力或密閉容器）不擴散消失。
無論物體什麽狀態，其分子都在運動，程度與溫度相關。溫度越高，運動越快。換而言之，溫度就是分子運動平均狀況的指標。對於固體而言，當溫度越來越高，分子的振動越來越劇烈，維持固體各分子保證自己位置的約束相對越來越弱。某些分子因為振動更劇烈而離開原始位置，則固體開始熔化為液體。液體分子沒有固定位置，導致可以流動。但整體還可以保持分子不脫離集團。當溫度更高，分子運動更快時，某些液體表麵分子速度太快，離開液體表麵，脫離了液體整體。當大量液體分子開始離開液體表麵，液體開始汽化，成為氣體。氣體的分子間距太遠，相互之間基本沒有關聯。如果沒有約束存在，分子就消失得無影無蹤。
前麵討論了液體和氣體的壓力。在地球表麵，比如某塊鋼板。空氣中大量分子快速運動，撞擊到鋼板。這些撞擊的整體效果就是大氣壓力。同樣鋼板置於水中，大量水分子撞擊效果就是水的壓力。可以看到，鋼板麵積越大，則撞擊效果越明顯，對應壓力就越大。我們通常使用壓強來定義壓力效果。就是固定受壓麵積，來測定壓力大小。測定的壓力就定義為壓強。壓強=壓力/麵積。通常的大氣壓就是指大氣壓強。
思考：
1.溫度是分子運動速度的平均指標。那麽就存在某些分子運動速度遠大於平均速度，某些分子速度遠小於平均速度。冬天天寒地凍，在外麵晾衣服，衣服上都結冰。但是晾一段時間，衣服還是可以晾幹，就是這個原因。同樣情況，液體表麵的某些分子也可以脫離表麵，成為氣態分子。如果將液體保持著密閉環境，將氣態分子清除，對液體而言，其狀態有什麽變化？
2.熱量在不同溫度的物體之間傳遞。實質是分子平均運動速度降低，就意味這熱量流失。分子平均運動速度升高，就是吸收熱量。注意，隻是分子平均運動速度，並不涉及分子數量和分子密集程度問題。前麵曾經提到，溫度有下限，-273.15c，而沒有上限。原因就是分子運動速度（正常情況下，宏觀規模的運動是有方向的。速度就是某方向上的運動快慢程度，速度概念裏麵包含了方向因素。在分子級別時，討論的是大量分子的速度大小，不涉及方向）最低為0，就是完全不運動。無法為負。原理上而運動速度可以任意快，也就是溫度沒有上限。但實際上速度也有上限，最快不超過光速（愛因斯坦相對論要求。2011年9月22日，意大利格蘭薩索國家實驗室接收730公裏以外的從歐洲核子研究組織發射的中微子束的時候，發現中微子比光子提前60.7納秒到達目的地，意味著有超過光速的情況出現。2011年11月17日重複驗證。2012年2月報道，有可能是實驗誤差導致的情況。也就是說超光速尚未證實存在。）。溫度定義，如果以溫度下限為基準，定義為0度，這就是熱力學溫度定義，以英國人開爾文的名字命名，使用k來表示。0k=-273.15c，0c=273.15k。如果讓1個分子完全靜止，這算不算達到0k呢？
3.地球大氣離地麵85公裏至800公裏之間稱為熱層，最高溫度可達2000c.那麽宇航員所穿的宇航服會不會因為熱而損壞？
4.同質量的冰體積居然比水體積大，是否意味著固態情況下分子距離大於液態呢？事實上冰的分子和水的分子形狀不同！雖然組成相同，冰中的水分子像張開翅膀的蝴蝶，而液態水分子則是蝴蝶的翅膀稍稍收攏。同時也說明水分子之間的間距與冰中水分子之間間距沒多大差距。
5.同體積酒精和同體積水混合，結果體積並沒有達到原體積的兩倍。表明某種液體的分子間隙過大。而某些液體分子過於稠密，表麵看起來不像液體，而像固體。瀝青，常用於公路鋪設、防水密閉材料、建築結合劑（注意不是柏油，瀝青來自石油，柏油來自煤焦油）。澳大利亞昆士蘭大學進行了一項瀝青滴漏實驗，以表明瀝青是液體。用了60年時間滴出8滴。
6.地球內部都是液體，中心是金屬液體，外層是岩石液體，就表麵薄薄一層固體。就因為地殼內部是液體，所以地球的薄殼相當於漂浮在液體上，可以移動。我們所能觀察的地球曆史，就是外殼漂移和沉浮的曆史。
7.地球表麵山的極限。自從印度次大陸撞上歐亞板塊後，青藏高原就開始形成，撞擊部位形成了喜馬拉雅山脈，持續在上升中。那麽山脈是否會持續上升，沒有終止呢？地殼下麵是岩漿液體，當山太高以後，下麵承載的岩石受的重力太大就陷入岩漿中，這時山就無法繼續升高。估計地球可以承載的山的高度大約20公裏。火星有21公裏高的山，是太陽係中最高的山。但火星內部已經冷卻，無法再讓山增高了。同樣情況，冰厚度增加到一定程度，壓力使得冰熔點降低，出現湖泊。在南極冰層下大約有140多個湖，其中最大的是沃斯托克湖，在冰下4000米。形成時間超過50萬年，麵積1.57萬平方公裏。
8.在顯微鏡下，可以觀察水中的灰塵、花粉粒的運動，從側麵可以得知水分子的運動規律，就是沒有規律。這一運動稱為布朗運動，以英國人布朗命名。
9.液體分子之間有吸引力，維持液體體積不變。造成這種吸引力的因素和原子的類型有密切關係。水內部的分子受到各個方向吸引力，但是表麵的水分子隻能收到下方的吸引力，造成水分子被拉入水中。最終表麵的水分子數量達到最小，無法再被吸入內部。就在水表麵就形成一層膜，這次膜具有一定韌性，可以讓小動物、昆蟲在上麵奔跑。這層膜的效果就使用表麵張力來等效。
在液體與氣體（非液體同一種物質）分界麵，大量液體分子進入氣體，稱為汽化。少量氣體分子進入液體，稱為溶解。當進入的氣體分子數量和重新離開液體的氣體分子數量相等時，稱為飽和溶解，這時候進入液體的分子數量不再增加。此時一定體積的液體中溶解的氣體分子總質量稱為溶解度。當液體外氣體分子的數量減小時，表現為氣壓強降低，則液體中的氣體分子數量會下降，在一個較低水平重新達到平衡，也就是說，氣壓降低，則氣體溶解度下降。當溫度升高時，分子活動加劇，氣體分子更容易離開液體，也導致溶解度下降。因為溶解度隨氣壓和溫度相關，因此給出溶解度時，就得同時給出當時的壓強和溫度。
固體和氣體，也有類似情況，不過隻有少量固體可以吸收大量氣體，多數固體吸收的氣體微乎其微。而固體也可以溶解到液體中，事實上，我們身體的大量生理活動，都是因溶解才得以發生。液體溶解固體，也同樣有溶解度，時常伴隨著放熱或吸熱。液體溫度升高時，多數固體的分子更易進入液體，溶解度增加，這個和氣體完全相反。
思考：
1.水中生存著大量動物，除了那些哺乳動物可以從空氣獲得氧氣，其他動物都是從水中獲取氧氣，這些都是從空氣溶解進入水中的。1立方米空氣含氧氣大約320克，1立方米海水含氧氣6克-12克，北極地區海水中氧氣含量幾乎是赤道地區的2倍。可以肯定，海洋動物的唿吸效率更高。
6.中國曆史上，有好幾次氣候大規模變冷、變旱，導致物種生存範圍巨變。8000年前，青藏高原變冷，在長江黃河上遊的農業部落搬家。5000年前，大象從甘肅分布到北京，隨後南遷。春秋中期，黃河流域變冷變旱，原本還有犀牛在此遊蕩。北宋末年，河南的竹子全部凍死，後來北方很難再有竹子存在。明末，整個北方都寒冷幹旱，農業歉收或絕收。其他時期間或有中小規模氣候變動。遊牧部落大規模入侵，背後的氣候因素也是一大推手。從黑海到鄂霍次克海（唐：少海）的遊牧部落，在定居文明的曆史記載出現時，可體會氣候的冷暖變遷。能找到氣候變暖、變濕的時期嗎？
7.金星大氣稠密，主要是二氧化碳，這種氣體有利於熱量積聚，不利於散發，所以表麵溫度可達400c。地球氣候變暖，空氣中二氧化碳含量增加。二氧化碳含量增加也導致氣候變暖。那麽究竟哪個是因？那個是果？或許這種簡單判斷並不合適。
8.航天飛機，在太空中，太陽曬著地方溫度超過100c，陰影的地方溫度為-100c。新疆的晝夜溫差雖大，但遠遠不能和這個比。地球大氣雖然不夠稠密，現在感覺到它的可貴了吧。如果稠密到金星的程度，晝夜溫差就基本消失了，就沒辦法吃水果和糧食了。總之，地球最好。
水到了100c就沸騰，稱之為沸點，在0c就凝結，稱之為冰點，這是通常情況。在一些情況下，沸點溫度和冰點溫度發生變化。在高山上燒水，水很快就燒開了，卻不怎麽燙。如果用溫度計測量，就發現溫度低於100c。水在開始加熱後，微量水就可能進入氣態形成微氣泡，在氣泡內，水蒸氣變成水和水變成水蒸氣同時在發生。當溫度上升，氣泡內的壓力上升，到一定程度時，水蒸氣和水相互轉化達到平衡（此時平衡壓稱之為此溫度下的蒸氣壓）。溫度越高，對應的平衡壓越大。當氣泡平衡壓等於外麵的大氣壓時，氣泡就可以上升到水麵，水就進入沸騰狀態。此時對應的溫度就是沸點。如果外麵大氣壓降低時，沸點對應的氣泡平衡壓自然降低，平衡壓降低意味著對應的溫度降低。即沸點溫度下降。所以，氣壓大小決定了沸點的高低。水的沸點變化：0.2個大氣壓，60c，0.5個大氣壓，80c，1個大氣壓，100c，2個大氣壓，120c。在深海海底，熱泉冒出的水溫是400c。
燒開水的目的是殺死水中的細菌、寄生蟲卵等。而高山上的沸水溫度低，無法有效殺死細菌，就失去了燒開水的效果。同樣做飯也不容易熟。高壓鍋就是鍋密閉起來，裏麵氣壓超過海平麵氣壓，水要超過100c才能沸騰，這樣做飯燒菜熟的快，燒得爛。高壓鍋都有放氣閥門，當壓力超過限定值時，就開始放蒸氣，保證壓力鍋不會爆炸。
水中0c結冰，體積膨脹。這個是與多數物質不同的地方。如果限製水的體積膨脹，水就無法結冰。在電視會看到花樣滑冰，這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，就直接壓人冰中，而被壓的細條冰體積減小，恢複成為水，這樣有水起潤滑作用，滑冰就很輕鬆。當冰刀離開剛剛形成的水槽後，這些水很快又結成冰。
空氣被加熱時，體積會膨脹，而重量不變，那麽密度就減小。周圍空氣密度不變時，這些熱空氣就因為浮力升上去了。同理，當空氣變冷後，體積減小，密度增加，就下沉了。所以家裏生火做飯，鍋是放在火上麵，這樣可以最大幅度地利用熱。北方有暖氣供應的地方，暖氣片都放在窗戶下麵，這樣窗外的冷空氣進來，就直接下沉到暖氣片上，很快就被加熱了。
水比較特別。在4c時，加熱體積增加。降溫體積也增加！也就是說水的密度最大不是0c（大多數液體都是在凝固點密度最大），而是4c。河水結冰，冰本身浮在水麵上，而冰下的水裏麵，從上到下，溫度是0c到4c，生活中水中的魚類，就可以待在最高溫處，4c的河底。倘若冰密度比水大，那麽整個河、湖，甚至海在冬天都變成冰的世界，水中的多數複雜生命不能唿吸而無法存活。不過水結冰後體積變大，帶來一些問題，生命的基本構成是細胞，內部充滿了水。當這些水結冰時，細胞膜就撐破了，生命無法存活。（某些兩棲動物，細胞內有防凍液，在全身都凍在冰中時，細胞保持液態）
水的這些特性：存熱性最好、固態體積大於液體、4c密度最大。使得生命成為可能，所有的生命，組成身體的物質中大部分都是水。比如人體大約70%是水，人體密度和水差不多。所以人學遊泳是比較容易的，尤其是剛出生的嬰兒，已經在水裏麵生活了九個月。
地球上生命非常頑強，從深海海底到高山之巔，從萬年的冰中，到鹹澀的鹽池，生命無所不在。但是地球有一個廣闊的地方，居然沒有任何生命，這裏比手術室的滅菌條件還要嚴酷。在智利北部的阿塔卡馬沙漠，多年不曾降雨，地麵沒有一點水分。看起來算不上最嚴酷的地區，卻因為沒有一點水，成為生命的禁區。
夏天冰淇淋、冰棍（現在還有嗎？）很受歡迎。在吃到嘴裏瞬間，舌頭感到冰冷，表明熱量正離開舌頭進入冰淇淋。慢慢地冰淇淋化為甜香的液體，此時溫度並沒有提高。在這個過程中冰吸收的熱，稱為熔化潛熱。等冰吸飽了潛熱，就全部化為水，再吸熱，水才升溫。燒開水也有同樣情況，水到了100c，再吸熱，成為100c的水蒸氣。溫度保持不變。如果沒有熱量補充，就變不了水蒸氣。這部分熱量成為氣化潛熱。80卡熱量可以讓1克水從0c升高到80c，但隻能讓1克冰化為1可水。而1克100c的水變為100c的水蒸氣要540卡！
前麵我們提到颶風，也稱為台風，就是水蒸氣釋放出的潛熱造成的。在熱帶海麵上，海水溫度足夠高（大於27c），且熱海水足夠深（大於50米），這個就是颶風的能量來源。在此海麵上，一個巨大的熱氣包離開海麵，形成局部真空，此處氣壓降低，形成颶風中心。周圍的空氣湧來補充。而湧來的氣流由科裏奧利力偏轉，形成逆時針（北半球）或順時針（南半球）的大旋渦。大量攜帶水蒸氣的上升氣流包，在空中溫度迅速下降，部分水蒸氣凝為水，釋放出大量汽化潛熱。這些潛熱以風的形式出現，高風速導致低氣壓（伯努利原理），低氣壓導致令蒸發增加，繼而使更多的水汽冷凝。大部分釋放出的熱量驅動上升氣流，使風暴雲層的高度上升，進一步加快冷凝。這是一個自我驅動的過程，使得颶風越來越強，範圍可達幾百公裏，相當於一個強力吸熱器。如果海麵水不夠熱，熱水量不夠多，就無法維持下去。颶風移動過程中，由於不停從海水吸熱，所經過的海麵溫度普遍下降。當颶風進入陸地，沒有供熱源了，颶風就慢慢消散。當然消散前，前麵積攢的能量就以破壞的形式出現。
陸地上類似的形式是龍卷風，當然規模不能和颶風相提並論。也是由大尺度（比海中小的多，不到百米）的上升氣流引發，多數旋轉方向和颶風相同。由於尺度相對科裏奧利力有效作用的範圍小，因此有可能出現反方向旋轉的情況。另外缺乏熱補充，持續時間短，移動距離幾公裏到幾十公裏之間。
思考：
1.我們做飯時，蒸煮常用溫度就是100c。炒菜溫度超過250c，燒烤溫度超過500c。那麽低溫能不能做熟飯呢？比如60c炒菜，50c煮飯。
2.潛水艇發射導彈時，一直加熱導彈井底部的水，待其全部變成水蒸氣後，繼續加熱，壓力越來越大。最後導彈被彈出發射井，衝出水麵，再進行點火。類似情況，魚、雷發射，航空母艦上的艦載飛機彈射，都用水蒸氣進行。那麽航天飛機發射時，發射口下麵也有大量水，發射時也是滾滾水蒸氣大量湧出，這個是起什麽作用呢？*
3.使用熱水時，不小心會將少量熱水倒在皮膚上，很快皮膚會變紅。但是如果不小心讓蒸汽噴在皮膚上，很容易起大水泡。
4.冬天找一大塊冰，找一截細鐵絲，把鐵絲掛在冰上，兩端拴一個重物，比如啞鈴，觀察鐵絲情況。鐵絲能一直掛在冰塊上嗎？
5.永久凍土，是溫度常年低於0c，土內部的水分完全以冰的形式存在，分布在高寒地帶。在中國，一般凍土上方覆蓋著數米到數十米厚不等的正常土壤。凍土可以保持水分，上方土壤的水受凍土阻隔無法滲透流走，地下水位較高，容易形成濕地和草甸。氣候變暖，凍土消失，地下水位下降，上層土壤無法保持水分，濕地草甸逐漸荒漠化。在青藏高原、大興安嶺，易見這樣場景。若大範圍凍土消失，表麵地形會有什麽變化？
6.家用空調，都安裝在房間接近頂部的位置。暖氣片，都安裝在窗戶下方。為什麽？
7.夏日午後，經常可以觀察到小旋風。在地麵的某個區域，突然出現一股旋風，刮起少量塵土。塵土在風中的移動顯示出旋風的旋轉和路徑。那麽此刻旋風的旋轉方向是由什麽決定的？仔細觀察起旋風的初始區域，和其他區域有什麽區別？
8.滑翔機，沒有動力，在空中滑翔。按道理應該是高度越來越低。但實際上一個經驗豐富的飛行員，可以維持高度不降，甚至越來越高，他是怎麽做到的？*
9.有時候，龍卷風經過河麵或湖麵，會吸走大量水，甚至攜帶一些魚類和兩棲動物。導致另外一個區域下起了動物雨。那麽會不會把動物帶到一個生活環境截然不同的地區？
10.在正常情況下，0c水開始結冰。若水非常純淨，沒有任何雜質，則到-70c，水也不會結冰，稱為過冷水，如右圖。水管噴出過冷水，在接觸雜質後，瞬間結冰。夏天有時候會有冰雹。這是在高空中存在強烈的對流氣流，小水滴在氣流作用無法降落，融合成為大水滴才降落下來。當氣溫低於0c，凝為冰粒，下落過程中受氣流影響，可能再次上升，多次聚集水滴，逐漸增大。當個頭增加到氣流無法維持時，降落下來，成為冰雹。冰雹形成中，影響體積大小的因素是什麽？
11.在海戰中，當某艘船即將沉沒，周圍的船員都趕緊離開船附近水域，為什麽？
12.在影視節目中，子彈射入水中，我們看到一條條氣泡形成的軌跡，這個軌跡就是子彈經過的路徑。但氣泡卻又慢慢消失了，並沒有上升到水麵上。結合前麵第四節最後部分的內容，解釋氣泡形成的原因。*
13.海水的熱量來自太陽，在不同緯度，太陽提供的能量不同，平均意義上赤道區域是最強的。由於洋流在赤道附近是自東往西流，那麽這些洋流就持續被太陽加熱，溫度緩慢增加，大約每移動經度一度，增加0.1c，在洋流向兩極方向移動時，向周圍環境散熱，每移動緯度一度，大約降低0.3c.當洋流進入高緯度區域自西往東流時，由於周圍環境溫度低，此時洋流依然保持降溫，幅度也是每經度0.1c。同理洋流自極地向赤道移動時，洋流從周圍環境吸熱，溫度保持每緯度0.3c的增幅。由此可以斷定，颶風易形成於大洋的西部區域。
在溫度不同的2個物體之間，就產生熱量傳遞。熱量傳遞有3種形式。
1.對流，發生在相同類型的流體內部。比如空氣對流，水對流。熱流上升，寒流下降，互通有無，最後溫度一致，結束熱量傳遞。大氣有對流層，海洋有洋流、環流，專門進行熱量重新分配，造成了地球多樣的氣候環境。熱量分配同時帶來了水的分配，把海洋中的水運輸到陸地上，完成了生命進駐陸地的先決條件。
2.傳導，發生相互接觸的對象之間，同時不滿足對流條件。固體之間、固體和流體之間都以傳導的方式進行熱量傳遞。熱水澡可以讓一個凍萎靡的人恢複活力。因紐特人也是這種散熱方式。不同物體熱傳導的性能不同，金屬一般都比較好。陶瓷、皮革相對差。熱傳導性能最好的是銀，是鐵的9倍。鋁也不錯，是鐵的4.4倍。銀做炊具，價格有些高昂，普通人用不起。不過用銀作碗、盤子有個好處，可以殺死部分菌。鐵，雖然傳導性能不是最好，但勝在價格便宜量又足，所以我們做飯的鍋多數都采用鐵。鋁輕又傳熱快，為什麽不采用鋁呢？鋁表麵有一層氧化膜，可以防止鋁進一步氧化，阻止人體攝入鋁。但刷鍋的時候用鐵刷子刮擦，烹飪時一些酸性物質都很容易破壞膜。所以炒菜鍋基本用鐵鍋。高壓鍋一般燉燒煮，用鋁製造重量輕，便於使用，同時不易破壞表麵的氧化膜。人體需要很多金屬，但鋁不在其中，所以盡量少攝入鋁。
3.輻射，發生在不接觸的對象之間。比如太陽通過輻射，給地球帶來大量熱。空氣對流時，熱空氣進入高空，通過輻射的方式把熱量散發到太空。並且所有物體，隻要溫度不是-273.15c，就向外輻射，區別隻是輻射量的大小。輻射和對流是宇宙中最可行的熱方式，比如太陽表麵和內部采用對流方式，對外采用輻射方式。傳導很少，因為宇宙中絕大多數可察覺物質都是流體形式存在。
通常情況下，熱傳遞都是多種形式共同作用。燒開水，熱源和壺之間是傳導和輻射，壺和水之間是傳導，水之間是對流。冬天烤火，是輻射和對流。燒烤，是輻射和傳導。
熱量產生有多種方式：燃燒、核反應、壓縮、摩擦。通常我們做飯，使用天然氣、液化氣、煤炭、木柴、秸稈等等，燃燒產生大量熱來進行。燃燒有溫和的方式和猛烈的方式。像汽車發動機（燒油）、蒸汽機（燒煤炭）、做飯等類型的燃燒，是猛烈方式，燃料（被燃燒的材料）燃燒速度快，伴隨著光、聲等效果，產生出大量熱。溫和的方式就比如我們的身體。我們每天攝入一定量的食物，這些食物經過消化後變成身體組織可以處理的物質，在體會燃燒。產生的能量一部分用來維持我們的體溫，保障我們的行動能力，另外一部分儲存在細胞內。若這些物質消耗不完，多餘的就以脂肪的形式存儲下來，身體就慢慢發胖。所有動植物內部都是溫和燃燒方式。現在航天飛機內部用的電池，很多都是燃料電池，通過燃燒氫氣來產生電流，這種燃燒也是溫和方式。太陽及其他恆星，都是通過核反應產生熱，這是宇宙的普遍現象，燃燒是罕見現象。而在地球上，燃燒隨時都在進行，而核反應發生在核電站、核試驗、核攻擊、核動力罕見等場所。和宇宙普遍情況截然相反，如同目前所知生命僅在地球上出現一樣！一般情況下，固體和液體很難壓縮，氣體很容易壓縮。自行車打氣筒、握力橡膠圈，在多次使用後，都能感受到壓縮產生的熱。裝甲車的實心輪胎，行駛時各部分都被循環壓縮，長時間行駛後變得滾燙。摩擦產生熱，是生活中普遍現象。最早的應用就是鑽木取火，這種史前生火方式現在看起來雖然不便，卻是人類從被動引火到主動生火的一個轉變（因紐特人的傳統生火方法就是鑽木取火）。多數情況下，摩擦產生的熱量雖然不多，但是帶來很多麻煩。從工業革命開始，潤滑油的廣泛需求就是為了減小摩擦。
思考：
1.自然中的空氣和水的對流廣泛存在，戶內主要是強製對流。廚房的抽油煙機、大廳的排風扇、樓房的中央空調，這些強製對流都要消耗電力。但自然對流可以用來發電，了解目前新能源狀況，列舉有哪些自然對流發電方式？
2.去參加宴席，通常涼盤和熱菜都有。觀察碗、盤子，多數都用陶瓷材料。更早時期，木製餐具也曾廣泛使用，為什麽？另外古羅馬時期，鉛製餐具廣泛使用，造成鉛中毒情況很普遍。
3.夜視儀（紅外線成像儀），在晚上無可見光線時，可以觀察周圍環境情況，為什麽可以呢？
4.保溫瓶保溫，密閉性隔絕了熱對流可能，軟木塞和玻璃瓶膽內的近似真空降低了熱傳導，瓶膽內膜鍍銀（鎂），阻隔了熱輻射。在保溫瓶裏麵灌半瓶沸水，如果立即塞上軟木塞，很快軟木塞會飛出來。如果等一會再塞上。時間長了，軟木塞不容易取出。為什麽？
5.城市裏麵有大量熱產生。工廠的煙筒、汽車的尾氣、空調的排氣口、廚房的灶台、我們的唿氣，都貢獻著熱。城市內植被少，水泥建築多，空氣中廢物多，太陽輻射更容易蓄積。最終造成整個城市空氣平均溫度比郊區高。這個稱之為熱島。鄉村裏麵也有類似效果，不過熱島小很多。什麽情況下熱島效應更大？什麽情況下熱島效應變小呢？
6.有煤有豐富水資源的地方，經常有火電廠。其標誌性建築是冷卻塔，側麵呈弧形，頂上是熱氣騰騰的模樣。直接讓這些熱水冷卻，浪費很大。在北方，冬天可以使用這些熱水供暖。另外，熱水可以用來增溫，養殖熱帶魚類，比如羅非魚。這是一種性價比非常高的魚類。
7.不同的食物燃燒的熱量差別很大，把固定重量的某物質燃燒產生的熱量稱為熱值。通常食物中熱值最大的是奶油，和無煙煤的熱值差不多。花生的熱值也很高，雖然比不上酒精，比鬆木高。白糖也不錯，比鬆木稍差。令人意外的是瘦肉的熱值很低，和大米飯差不多，大約是鬆木的四分之一。炒雞蛋比煮雞蛋熱值高30%。可發現油脂含量高或油炸的食物，熱值高。食物的熱值高不等於營養高。並且食物熱量太高，超出人體需求太多，身體就發胖。雖然人體維持體溫和活動都需要熱量，而人體本身的運轉卻需要其他類型的物質。營養豐富是指產生熱量的物質、代謝必須的物質、保持防護能力的物質都有的食物，通常某一類食物營養不全，偏愛某種食物的話對身體可能不利，所以要搭配吃。粗加工的米麵（熱量、維生素）、蔬菜（纖維素、維生素）、肉類（動物蛋白）、水果（維生素、微量元素）、豆類（植物蛋白、耐久性澱粉）混合，並且肥瘦肉都吃。當食物類型單一時，會形成特定的飲食習慣。因紐特人很難獲取植物型食物（蔬菜），無法以這種方式補充維生素。但他們吃的肉食熱加工程度很低，內部的維生素並沒有破壞，所以安然無恙。西方人吃的牛排經常是5分熟，或3分熟，帶著血絲吃，可能也有這方麵的習慣因素。
8.冬天雙手冰涼，用力互相搓，一會手熱起來。是摩擦生熱的結果嗎？
9.長途客車，尤其是在山路上運營的，在車裏一般有個大水桶，持續向刹車片滴灌。為什麽要這樣做？
10.在戶外探險時，攜帶一張金屬膜熱量反射布是很有必要的。當衣服濕透失去保暖效果，需保溫時，這張輕便的熱量反射衣可以有效防止體溫快速下降。
梅樂芝經理的科普文章（六）
第6節力與慣性
前麵幾節，介紹了不同的力。力總是作用在某物體上，為了衡量力對物體的作用關係，需要對力的大小進行度量。而進行度量，則需要製定標準。前麵我們給出了長度，溫度的標準。現在要給出力的標準，但力是依附並作用在物體上，所以先要製定物體的標準，即物體如何體現自身存在的標準。
對象在外因作用下，發生某些狀態變化。對象體現自身存在的標準，就要體現抵抗外因的能力。那麽定義對象的標準，就必須能衡量在外因作用下，對象保持原狀態的能力大小。換而言之，與原狀態相似程度大小。總之是衡量對象維持原狀態的能力。現在我們把這個標準，稱為慣性。
我們看到，慣性定義是泛定義，並沒有具體到某個特定對象。而慣性是和外因一同出現的，不存在沒有外因對應的慣性。這樣就建立外因與慣性的固定結合，這種結合可以稱為模式。隻要在使用前作出說明，你也可以命名結合為任意想到的名字。實際中，我們總是直接定義好慣性，其中蘊含著對應的外因。
對象是某物體，外因是力，此時慣性是反映對力的抵抗能力，這就是通常狹義的慣性定義。對象是物體的溫度，外因是熱量，慣性就是反映溫度對熱量抵抗能力，命名為熱慣性。對象是人的思維，外因是其他人的不同看法或思維方式，慣性就是人對不同看法的不接受程度，命名為固執。外因是不熟悉的情況，慣性是依然按照熟悉情況對待，命名為創造力缺乏。對象是人身體的健康，外因是疾病或不良狀態，慣性就是身體對疾病的抵抗能力，命名為抵抗力。
對於力為外因對應的慣性，使用質量衡量其大小，用英文字母m表示，單位是千克（公斤），用英文kg表示。現在我們談論某物體的慣性，就可以用此物體的質量是多少來表述。這裏是首次使用質量，前麵對物體的描述中，使用重量描述！重量是地球對物體的引力大小，不是慣性的大小。當物體離地球很遠時，引力就很小了。但是慣性不變！質量是物體內在屬性，重量是物體在地球特定環境下受的力。在我們日常生活環境中，重量和質量在數值上有固定關係，以至於經常使用質量的單位來描述重量。比如買了2公斤（4斤）蘋果，或者使用重量來代替質量。在前麵我們引入密度時，使用的就是重量來代替質量。密度是一定體積內的質量，而不是重量。事實上我們在描述大小時，所有的重量都采用質量單位來描述。我們重新描述密度：
密度（希臘字母p，發音）=質量（m）/體積（v）
所有物質中密度最大的是金屬鋨（帶臭味的金屬），22.4克/立方厘米
當物體的慣性概念引入後，所有涉及物體的概念就可以描述完備了。前麵提出熱量的單位：卡，1卡是1克水升高1攝氏度所需的熱量。與密度概念類似，可引入熱密度概念，稱為比熱。熱量與質量及溫度都相關，描述如下：
比熱（c）=熱量（j）/[質量（m）溫度（c）]
水的比熱就是1卡/（克c），是所有物質中最大的。
在涉及人的思維世界時，就很難用這樣精確的數值來描述。我們無法用什麽公式或數值精確描述固執、創造力、抵抗力。當然可以給出一些評估數值，但這些與物理世界無關。
力的基本單位是牛頓（n），以英國人牛頓的名字命名，因為他最早精確描述了力及其規律。使用熟悉的重量和質量對應來描述力的大小更易直觀感知。在地球表麵，1kg的物體重量是9.8n。粗略計算時，可當10n來對待。在討論杠杆原理時，曾給出了1000斤力氣這樣描述。這對應的就是500kg，或5000n。
牛頓最著名的推理就是萬有引力定理。宇宙萬物相互之間都有引力，僅僅是大小和方向不同。在地球這個局部環境下，就是重力。
思考：
1.日常生活中重量使用質量的單位來描述，會帶來一些混亂。比如有人問1kg鐵和1kg棉花，那個重？當1kg是對應重量，是描述力的時候，那麽自然完全相等。如果1kg是對應質量時，那麽重量大小會涉及很多因素。如果鐵和棉花都在同一位置稱重，按理重量完全相同。但體積不同，收到空氣浮力不同，造成測量的重量不同。同時稱重的手段不同結果也不一樣。使用杠杆原理的秤，其實是質量比較（因為區域非常小，可以認為地球對物體的作用效果不變），並不是測量力的工具。如果使用類似彈簧秤的工具，測量力本身大小的話，在地球不同同一位置稱重，結果完全不同。而原問題中根本沒有提及是否在同一位置測量，采用何種測量方式。那麽條件缺乏，需要我們自己填補空白。這種方式不是嚴格的物理推理方式。這個最終這個比較結果無法確定。當問題的提問形式變化時，變成，我們可能又認為是比較質量大小。問題的自然語言中描述有很多含糊的地方，因此要用物理概念精確給出，避免含糊的提問。在學習自然規律時，原因和結果之間經常出人意料。直接給出結果（比如重量值），經常是理想中的原理分析。給出原因求（測量）結果（給出質量求重量），有大量細微的因素影響結果。如果僅僅是粗略地進行，隻為了解原理的話，可以忽略這些。但精確進行測量分析時，所有的影響因素都必須考慮在內，如果這些因素對原理造成幹擾的話，要設法消除這些幹擾因素。這就是從理論到實驗的思維轉變。事實上大量的原理都是依賴測量完成的，因為科學本身就是不斷分析、驗證、修正分析、驗證這樣的過程。
2.同一概念，可以有多種定義，區別在於看待的視角不同。我們可以定義質量是物體所含物質的多少。這個是靜態的定義，著眼於物體自身。質量是物體的慣性大小，這個是動態的定義，沒有外因無法體現慣性存在。外因可大可小，但無法改變質量大小。所以質量還是物體的內在屬性，但外因必須出現，隻是不必在意形式。同樣是慣性，德國人馬赫和牛頓的觀點完全不同。馬赫認為：慣性源於物體與整個宇宙物質間相互作用的結果，稱為馬赫原理。牛頓認識：慣性是物體自身與一個超然在外的絕對存在相聯係的屬性。這個絕對存在稱為絕對空間。掌握基礎知識後改變視角，可以更清晰地看待規律的發展。形而上者謂之道，大約是這個意思吧。
3.伽利略比牛頓更早研究過力，但沒有成為一個完整體係。拉格朗日和哈密頓給出了力的另外一個體係，稱之為分析力學，但比牛頓晚。所以力的原理以牛頓的名字命名。分析力學的視角比牛頓力學視角更開闊，很容易擴展到統計力學、量子力學。而牛頓力學無法這樣擴展。
4.通常我們更容易察覺局部密度上的差別。但慣性是以質量為衡量。萬有引力總是存在的，從這個意義上講，馬赫原理更接近直覺。能產生這樣的感覺嗎？
力作用於物體，產生狀態變化。那麽首先討論沒有力作用時物體的狀態。觀察我們周圍，物體通常是靜止的，比如說麵前的桌子。那麽此時桌子有沒有受力？按照萬有引力原理，地球肯定對桌子有吸引力。但桌子腿下的地麵支撐力抵消了吸引力，所以此時的物體總的受力為0。但是地球圍繞著太陽轉，同時還自轉。假如我們站在太陽上觀察，桌子是繞著太陽轉的。造成靜止與運動兩種結果的原因是觀察點不同：當以地球為基準時，桌子運動與否是觀察桌子和地球之間的位置關係。此刻地球對桌子的引力被地球的某塊地麵抵消了，地球整體對桌子沒有作用力。因此桌子相對地球靜止。此時的太陽引力作用於地球全部，包括桌子。可以觀察到太陽引力作用的效果，就是太陽繞著地球轉。也就是說，討論狀態，確定靜止、運動，前提是先確定觀察基準，這個基準稱為慣性係。
通常社會要求大家做正確的、好的、合理的、光明的事。什麽是偉大的、正確的、光榮的？先要說明標準，才能用標準衡量。社會和人是否有唯一正確的、合理的標準，不得而知。不過物理世界中這個簡單多了，基準，也就是慣性係，可以有任意多個。最常使用的就是以地球為慣性係，其次是太陽為慣性係，最好的是采用宇宙中一些恆星的平均位置為慣性係。事實上馬赫原理就是指以宇宙所有的物質平均下來的慣性係。
在某個慣性係下，物體保持靜止，或勻速直線運動。都被認為是無變化狀態。區別僅是速度為0或其他值而已。速度初始是任意值，在力的持續作用下，狀態改變意味著速度持續變化。假設速度變為2m/s並一直保持下去，隻能說狀態曾經改變（有力作用過）（相對觀察基準），但又保持不變（力消失了）。速度的變化命名為加速度，我們經常感受到加速度的存在。飛機起飛、汽車急刹車，身體都能感受到什麽是力。
我們稱宇宙中某部分的存在為物體。力是改變物體狀態的外因，而力的來源卻是另外一個物體！是否存在特殊物體對象，隻對其他物體產生力，而自身不受任何力？在馬赫的宇宙中是不存在這樣的物體。事實上所有的物體都是既作用於其他物體，也受其他物體同等程度的作用。換而言之，力是無法脫離源和目標對象獨立存在的。那麽力隻是物體相互之間作用的稱唿。
思考：
1.如果把牛頓的絕對空間認為是馬赫原理所指宇宙平均意義下的慣性係。那麽表麵上兩者取得統一。但牛頓的絕對空間中無法對物體產生真實力。而馬赫慣性係卻是宇宙物質總體，必然對物體產生真實力。絕對空間架構中，對宇宙體係的闡述超出了宇宙自身。而馬赫原理中的物體作用都是來自宇宙自身相互作用的綜合。牛頓體係是以超自然（宇宙體係外）來解釋自然（宇宙），馬赫體係是使用自然解釋自然。而使用自然解釋自然，正是科學的起源。使用超自然來解釋自然，正是神學的起源。最後牛頓因第一推動無法解釋而研究神學，可能是他哲學思考方式的結果。
2.潮汐，大家都熟悉。我們來看潮汐是如何形成的。在太陽的引力下，地球繞太陽旋轉。而地球有一定的大小的。向陽的地球表麵和背陰處的地球表麵，距離太陽差了地球的直徑。那麽太陽對這兩部分的引力就有差異。事實上地球上某兩部分之間到太陽的距離有差異，則太陽的引力就有差異。這個差異並不大，對固體而言，不足以對形狀造成可察覺的影響。而海水是流體，引力的差異很容易造成形狀差異。如右圖所示，向陽處的引力最大，造成海水輕微地凸出海平麵（吸向太陽方向），而背陰處的引力則最小，也是輕微地凸出海平麵（此刻是遠離太陽方向）。因為地球自轉，而凸出海麵部分始終是朝向太陽方向，以地球為參照來看，凸出部分就在移動，這就是潮汐。月亮也同理產生潮汐。雖然太陽對地球的引力比月亮對地球的引力大180倍。但造成潮汐的原因是引力差！月亮和地球距離太近，以至於同樣距離差造成的月球引力差是太陽引力差的兩倍！也就是說月亮潮汐比太陽潮汐大。當月亮潮汐和太陽潮汐重合時，潮汐達到了最高峰。海邊每天都有月亮兩場潮汐，潮汐每天都比昨天有時間延遲，大約是50分鍾。為什麽？太陽潮汐每天也有兩場，太陽潮汐有時延嗎？
3.木星非常大，周圍大量衛星。伽利略最早發現了4顆衛星。這些衛星由於受潮汐力的影響，永遠都是同一麵朝向木星。為什麽（假設最初這些衛星自轉周期和對木星的公轉周期不同）？和月亮與地球的關係相同。但月亮同一麵朝向地球卻不是潮汐力的原因！（目前認為月亮是大碰撞形成的。在地球形成早期，一顆火星大小的天體與地球碰撞，飛出的物質進入環繞地球的軌道，經由吸積形成月球。）地球的一天在緩慢延長，估計一下原因。
4.前麵指出，最好的慣性係是馬赫原理下的慣性係。那麽判斷標準是什麽？有太陽慣性係為例，地球的不同區域受的引力居然不同，使得地球上物體因和慣性係的位置關係不同而運動！這就說明此慣性係有先天偏差。而地球上，因地球自轉，物體在離開赤道向南北極運動時，產生左右的移動偏差！同樣說明地球慣性係也有先天偏差。事實上地球慣性係的偏差比太陽慣性係還要大！在馬赫慣性係下，地球和太陽，尺寸相比整個慣性係完全可以忽略位置差異，地球或太陽表麵不會有任何此慣性係帶來的潮汐。也就是說，在此慣性係下，物體狀態完全看其受力，與位置差毫無關係。
梅樂芝經理的科普文章（七）
第7節物質的組成
物質是用什麽構成的？這個問題可能很早就出現在人們的腦海中。春秋時中國的五行理論，其中有。後來五行成為一種包羅萬象的體係，從倫理到中醫等等不一而足。古希臘時期，恩培多克勒提出四元素組成萬物。後來德謨克利特提出原子論，指出萬物是由不可分之物（原子）構成。這是一種構思，缺乏實證。
愛爾蘭人波義耳給出了一個可行的定義：元素是一種單純的物質，不能使用物理或化學方法分解為更簡單的物質。後來英國人道爾頓又重新提出了原子論。此時已有大量元素被發現，他認為：元素均由不可再分的微粒組成。這種微粒稱為原子。原子在一切化學變化中均保持其不可再分性。這一觀點重複了德謨克利特的觀點，當然他還提出了一些可驗證的推論。部分正確部分錯誤。不過畢竟是可驗證的理論，最終原子理論於二十世紀初廣泛接受。
意大利人阿伏伽德羅提出了分子論，認為分子是物質組成的基本單元，而分子是由原子構成。這些原子數量及元素類型決定了分子的性質，最終決定了物質的屬性。我們常見的物質存在狀態是固態、液態、氣態，通常稱為固體、液體、氣體。這些狀態的區別就在於分子之間的關聯方式不同。固體：分子保持位置不變，間距很小（與分子大小相比）僅在固定位置附近輕微振動。液體：分子無固定位置，間距相對固體情況要大，但整體還還能保持完整性。氣體：分子不僅無固定位置，間距非常大，必須施加外因才能維持（引力或密閉容器）不擴散消失。
無論物體什麽狀態，其分子都在運動，程度與溫度相關。溫度越高，運動越快。換而言之，溫度就是分子運動平均狀況的指標。對於固體而言，當溫度越來越高，分子的振動越來越劇烈，維持固體各分子保證自己位置的約束相對越來越弱。某些分子因為振動更劇烈而離開原始位置，則固體開始熔化為液體。液體分子沒有固定位置，導致可以流動。但整體還可以保持分子不脫離集團。當溫度更高，分子運動更快時，某些液體表麵分子速度太快，離開液體表麵，脫離了液體整體。當大量液體分子開始離開液體表麵，液體開始汽化，成為氣體。氣體的分子間距太遠，相互之間基本沒有關聯。如果沒有約束存在，分子就消失得無影無蹤。
前麵討論了液體和氣體的壓力。在地球表麵，比如某塊鋼板。空氣中大量分子快速運動，撞擊到鋼板。這些撞擊的整體效果就是大氣壓力。同樣鋼板置於水中，大量水分子撞擊效果就是水的壓力。可以看到，鋼板麵積越大，則撞擊效果越明顯，對應壓力就越大。我們通常使用壓強來定義壓力效果。就是固定受壓麵積，來測定壓力大小。測定的壓力就定義為壓強。壓強=壓力/麵積。通常的大氣壓就是指大氣壓強。
思考：
1.溫度是分子運動速度的平均指標。那麽就存在某些分子運動速度遠大於平均速度，某些分子速度遠小於平均速度。冬天天寒地凍，在外麵晾衣服，衣服上都結冰。但是晾一段時間，衣服還是可以晾幹，就是這個原因。同樣情況，液體表麵的某些分子也可以脫離表麵，成為氣態分子。如果將液體保持著密閉環境，將氣態分子清除，對液體而言，其狀態有什麽變化？
2.熱量在不同溫度的物體之間傳遞。實質是分子平均運動速度降低，就意味這熱量流失。分子平均運動速度升高，就是吸收熱量。注意，隻是分子平均運動速度，並不涉及分子數量和分子密集程度問題。前麵曾經提到，溫度有下限，-273.15c，而沒有上限。原因就是分子運動速度（正常情況下，宏觀規模的運動是有方向的。速度就是某方向上的運動快慢程度，速度概念裏麵包含了方向因素。在分子級別時，討論的是大量分子的速度大小，不涉及方向）最低為0，就是完全不運動。無法為負。原理上而運動速度可以任意快，也就是溫度沒有上限。但實際上速度也有上限，最快不超過光速（愛因斯坦相對論要求。2011年9月22日，意大利格蘭薩索國家實驗室接收730公裏以外的從歐洲核子研究組織發射的中微子束的時候，發現中微子比光子提前60.7納秒到達目的地，意味著有超過光速的情況出現。2011年11月17日重複驗證。2012年2月報道，有可能是實驗誤差導致的情況。也就是說超光速尚未證實存在。）。溫度定義，如果以溫度下限為基準，定義為0度，這就是熱力學溫度定義，以英國人開爾文的名字命名，使用k來表示。0k=-273.15c，0c=273.15k。如果讓1個分子完全靜止，這算不算達到0k呢？
3.地球大氣離地麵85公裏至800公裏之間稱為熱層，最高溫度可達2000c.那麽宇航員所穿的宇航服會不會因為熱而損壞？
4.同質量的冰體積居然比水體積大，是否意味著固態情況下分子距離大於液態呢？事實上冰的分子和水的分子形狀不同！雖然組成相同，冰中的水分子像張開翅膀的蝴蝶，而液態水分子則是蝴蝶的翅膀稍稍收攏。同時也說明水分子之間的間距與冰中水分子之間間距沒多大差距。
5.同體積酒精和同體積水混合，結果體積並沒有達到原體積的兩倍。表明某種液體的分子間隙過大。而某些液體分子過於稠密，表麵看起來不像液體，而像固體。瀝青，常用於公路鋪設、防水密閉材料、建築結合劑（注意不是柏油，瀝青來自石油，柏油來自煤焦油）。澳大利亞昆士蘭大學進行了一項瀝青滴漏實驗，以表明瀝青是液體。用了60年時間滴出8滴。
6.地球內部都是液體，中心是金屬液體，外層是岩石液體，就表麵薄薄一層固體。就因為地殼內部是液體，所以地球的薄殼相當於漂浮在液體上，可以移動。我們所能觀察的地球曆史，就是外殼漂移和沉浮的曆史。
7.地球表麵山的極限。自從印度次大陸撞上歐亞板塊後，青藏高原就開始形成，撞擊部位形成了喜馬拉雅山脈，持續在上升中。那麽山脈是否會持續上升，沒有終止呢？地殼下麵是岩漿液體，當山太高以後，下麵承載的岩石受的重力太大就陷入岩漿中，這時山就無法繼續升高。估計地球可以承載的山的高度大約20公裏。火星有21公裏高的山，是太陽係中最高的山。但火星內部已經冷卻，無法再讓山增高了。同樣情況，冰厚度增加到一定程度，壓力使得冰熔點降低，出現湖泊。在南極冰層下大約有140多個湖，其中最大的是沃斯托克湖，在冰下4000米。形成時間超過50萬年，麵積1.57萬平方公裏。
8.在顯微鏡下，可以觀察水中的灰塵、花粉粒的運動，從側麵可以得知水分子的運動規律，就是沒有規律。這一運動稱為布朗運動，以英國人布朗命名。
9.液體分子之間有吸引力，維持液體體積不變。造成這種吸引力的因素和原子的類型有密切關係。水內部的分子受到各個方向吸引力，但是表麵的水分子隻能收到下方的吸引力，造成水分子被拉入水中。最終表麵的水分子數量達到最小，無法再被吸入內部。就在水表麵就形成一層膜，這次膜具有一定韌性，可以讓小動物、昆蟲在上麵奔跑。這層膜的效果就使用表麵張力來等效。
在液體與氣體（非液體同一種物質）分界麵，大量液體分子進入氣體，稱為汽化。少量氣體分子進入液體，稱為溶解。當進入的氣體分子數量和重新離開液體的氣體分子數量相等時，稱為飽和溶解，這時候進入液體的分子數量不再增加。此時一定體積的液體中溶解的氣體分子總質量稱為溶解度。當液體外氣體分子的數量減小時，表現為氣壓強降低，則液體中的氣體分子數量會下降，在一個較低水平重新達到平衡，也就是說，氣壓降低，則氣體溶解度下降。當溫度升高時，分子活動加劇，氣體分子更容易離開液體，也導致溶解度下降。因為溶解度隨氣壓和溫度相關，因此給出溶解度時，就得同時給出當時的壓強和溫度。
固體和氣體，也有類似情況，不過隻有少量固體可以吸收大量氣體，多數固體吸收的氣體微乎其微。而固體也可以溶解到液體中，事實上，我們身體的大量生理活動，都是因溶解才得以發生。液體溶解固體，也同樣有溶解度，時常伴隨著放熱或吸熱。液體溫度升高時，多數固體的分子更易進入液體，溶解度增加，這個和氣體完全相反。
思考：
1.水中生存著大量動物，除了那些哺乳動物可以從空氣獲得氧氣，其他動物都是從水中獲取氧氣，這些都是從空氣溶解進入水中的。1立方米空氣含氧氣大約320克，1立方米海水含氧氣6克-12克，北極地區海水中氧氣含量幾乎是赤道地區的2倍。可以肯定，海洋動物的唿吸效率更高。