吸引力究竟是什么?
慢慢移動一只鐵釘靠近一塊磁鐵,在一定的點(diǎn)位鐵釘會向前躍進(jìn)粘到磁鐵上。我充分了解科學(xué)并且知道“世上根本沒有免費(fèi)的午餐”。因此我要問,這種能夠克服慣性、摩擦力,并且讓鐵釘移動的能量是從哪來的呢?--Peter Jenks,來自南非Cape Town。
我們的“免費(fèi)午餐”,就是我們正在一個能夠提供有可用能量的宇宙中生存。試想一塊巖石從太空落向地球的情景。巖石在地球上方的位置,再加上巖石和地球之間的萬有引力,為這個巖石和地球組成的系統(tǒng)提供了勢能(蓄積的能量)。隨著巖石加速奔向地球,這個勢能轉(zhuǎn)變成動能(運(yùn)動具有的能量)。假如我們把該降落著的巖石托起,遠(yuǎn)離地球回到其初始軌跡,我們將會消耗或者說巖石將會釋放剛好相同大小的能量。
與此類似,鐵釘和遠(yuǎn)處的磁鐵之間也具有勢能,這種勢能隨著它們在磁場中“落向”對方轉(zhuǎn)換成動能。在地球上方高高的巖石和遠(yuǎn)離磁鐵的鐵釘,都充滿了限制它們的能量。落到地球上的巖石或者是被吸到磁鐵上的釘子才具有最低水平的能量,而在空中孤立的巖石或釘子則不是。
兩件物體自己分離開,或者是在允許其聚到一起之前用力讓其保持分開,這兩種過程并沒有什么本質(zhì)區(qū)別。釋放的能量總是等于它們具有的勢能,宇宙中的總能量是“守恒的”。
--Jon Richfield,來自南非Somerset West。
對比一下磁鐵的磁場和地球的重力場,對問題的回答是有幫助的。人們還可以問,當(dāng)釋放一個球讓其自由下落的時候,克服慣性和空氣阻力并把球和地球拉倒一處的能量從何而來?
簡單的答案是,這種能量一直存在,并以勢能的形式儲存著。同樣,用來讓釘子飛向磁鐵的勢能也總是存在的。當(dāng)放開釘子時,這種勢能在釘子向磁鐵移動和碰到磁鐵的過程中被轉(zhuǎn)換為動能、熱能和聲能。當(dāng)從磁鐵上把釘子拉開時,所需要的主要是動能,這種動能被轉(zhuǎn)換成釘子的勢能,又讓釘子具有了被磁鐵吸引的可能性。
--Sam Davies,來自英國Surrey的Limpsfield。