在人類歷史進程中，為了從周圍環(huán)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(fā)生了，人類發(fā)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(wù)。有很多人和很多原因促成了它的發(fā)生，其中就有科學(xué)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(xué)家，哲學(xué)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(shè)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(guī)律。所以，對萊布尼茲來說，神學(xué)和哲學(xué)，以及工程學(xué)和力學(xué)是密不可分的。
正是由于哲學(xué)和工程學(xué)之間的關(guān)系，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(dāng)物體碰撞時會發(fā)生什么？這就是萊布尼茲和他同時代的許多人在努力解決的問題。
我們都打過臺球，當(dāng)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么東西在傳遞，萊布尼茲將其稱為“生命的力量”，他將其視為一種物質(zhì)，一種能在碰撞中進行交換的物質(zhì)。
萊布尼茲認(rèn)為，世界是一個活的機器，在機器里，有一種永恒不變的上帝創(chuàng)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(shù)學(xué)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象的力量，萊布尼茲很快沉迷于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(xué)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(zhuǎn)化為某種有用的行為。
但是這個想法能走多遠(yuǎn)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(fā)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，我可以毫不夸張地說，它能使一個人做到一百人才能做到的事?！?/p>
你可能會想，萊布尼茲和帕藩永遠(yuǎn)地改變了世界，但他們沒有。他們的想法的確很深遠(yuǎn)，但他們并沒有推動事物向前發(fā)展。要做到這點，需要一些更實際的東西，需要創(chuàng)新，工業(yè)，無數(shù)熟練的工人和工匠來用新穎的方法應(yīng)用那些想法。
在萊布尼茲和帕藩之后的一個世紀(jì)里，這些都以最戲劇性的方式發(fā)生了。在萊布尼茲和帕藩的討論之后的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(xiàn)實，蒸汽機成為了十九世紀(jì)的前沿技術(shù)。
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，能做到幾乎無法想象的事情。但是蒸汽技術(shù)不僅能改變?nèi)祟惿鐣?，它還能揭示萊布尼茲所說的“生命力量”的真相，揭示關(guān)于宇宙運行的新見解。
盡管發(fā)動機給人類帶來了巨大的成功和巨大的力量，但對于它們?nèi)绾我约盀槭裁垂ぷ?，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(xiàn)什么。
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(zhì)，很少有人意識到支撐著它的是宇宙主體，那些被我們認(rèn)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(nèi)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(fā)誓要弄明白蒸汽機的工作原理，并利用這些知識造福于自己的祖國法國。1824年，卡諾寫了一篇著名的“關(guān)于火的原動力的思考”，在不到六十頁的文章，他總結(jié)了熱機工作的原理?？ㄖZ認(rèn)為，所有的熱機都包含了在冷環(huán)境中的一個熱源，他相信熱是水一樣的物質(zhì)，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(guān)鍵是，如果要讓熱機更有效率，就要增加熱源和冷環(huán)境之間的溫差，這個想法已經(jīng)指導(dǎo)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(fā)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(fā)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?？ㄖZ瞥見了熱機的真正本質(zhì)，并在此過程中創(chuàng)建了一個新的科學(xué)分支，熱動力學(xué)，他是第一個對熱力學(xué)做出巨大貢獻的人！
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