從壓縮彈簧說(shuō)起物質(zhì)是如何蘊(yùn)含勢(shì)能

  為什么呢？因?yàn)槠鋵?shí)對(duì)于高中所學(xué)習(xí)的知識(shí)，甚至于非材料科學(xué)/凝聚態(tài)物理這些著重研究物質(zhì)內(nèi)稟屬性的知識(shí)，對(duì)物質(zhì)的認(rèn)知，沿著從微觀到宏觀的路線是脫節(jié)的。是的。在化學(xué)學(xué)科，我們知道物質(zhì)由分子組成，分子則由原子或離子構(gòu)成；壓縮彈簧在物理學(xué)科，我們能夠通過(guò)給定物質(zhì)的比熱容計(jì)算升高一攝氏度需要多少焦耳的能量，我們能夠計(jì)算物塊的自由落體，計(jì)算碰撞物體間的動(dòng)量守恒，一個(gè)人站在靜止的船上往岸上扔貨物會(huì)導(dǎo)致船往遠(yuǎn)離岸邊的方向以怎樣的速度運(yùn)動(dòng)。

  正是由于這個(gè)不經(jīng)過(guò)細(xì)致的審查就無(wú)法察覺(jué)到的知識(shí)的漏洞，導(dǎo)致文章最開(kāi)始的這個(gè)問(wèn)題變得看起來(lái)無(wú)從下手。在討論被壓縮彈簧在被腐蝕后彈性勢(shì)能到哪里去這個(gè)問(wèn)題之前，需要優(yōu)先解決的問(wèn)題是從高中學(xué)到能量這個(gè)概念后我們就了解到，機(jī)械能主要分為兩大類，分別是動(dòng)能和勢(shì)能，不同于勢(shì)能，前者直接能夠通過(guò)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度、關(guān)系直觀地體悟到—?jiǎng)菽艿拇嬖诳雌饋?lái)頗為玄妙。為了對(duì)抗魔王，勇者攀登到山頂能夠獲得被稱為重力勢(shì)能的巨大能量。擁有龐大勢(shì)能的系統(tǒng)和不擁有勢(shì)能的系統(tǒng)到底有什么區(qū)別？
  重力勢(shì)能的累積是在重力場(chǎng)（更廣義地說(shuō)，是萬(wàn)有引力場(chǎng)）中實(shí)現(xiàn)的，由于物體被舉起，遠(yuǎn)離了它本來(lái)能夠到達(dá)的、最接近引力中心（地心）的位置，因而具有了回到這樣一個(gè)位置的趨勢(shì)，并引起勢(shì)能。一般在計(jì)算中，我們約定俗成地以這樣一個(gè)其力所能及能夠到達(dá)的最接近地心的位置為勢(shì)能零點(diǎn)，即地面。而如果挖個(gè)坑呢？當(dāng)然在坑上方釋放物體，它會(huì)掉到坑里，而不會(huì)停在與周圍地面同樣高度的空中：因?yàn)樗λ芗澳艿竭_(dá)更接近地心的坑里。