本文已经发布在《科技展望》2017.30期（您也可以在中国知网搜索本文，题目就是能量的本质）

摘要：能量到底是什么？这个问题一直困扰着人们，它是至今为止物理学中没有定义却又被使用最广泛的物理概念和物理量；也是最为模糊和被滥用的量。我们能找到的所有关于能量的解释中，可以用百花齐放、百家争鸣来形容，但可惜的是却没有一个理论能够清晰的定义能量到底是什么，所有关于能量的解释，要么陷入神学而成为神论，要么陷入混沌理论。但能量对人类来讲却又是无比的重要，它不但与我们的生活息息相关，而且是我们在理论教学中无法回避的一个话题，这导致人们只能使用它，而却无从考究也不能考究它的本质。物理学中之所以出现这种模棱两可的现象，其实归根结底还是由于基础物理知识的匮乏，这其中最重要的基础物理理论就是‘类引力效应’一直无法找到合理的解释，时空扭曲虽然被人们承认，但也只能解释一些特定的现象，无法满足人们对所有类引力效应解释的需求，因此无法支撑其正确性；而与能量相关的另外一个重要现代理论‘原子模型理论’也存在重大缺陷，无论它多么的成功，只要它不能解释原子核的主动或被动位移，那么我们就有理由怀疑它的正确性，因为任何运动的本质都是通过原子核的位移来实现的。因此我们要想解释和理解能量到底是什么，我们的首要任务就是找到‘类引力效应’的合理解释以及正确的‘原子模型理论’。

关键词：基本物质、电子环；

引言

我们在学习物理学、化学或生物学的时候，大量的接触到能量这个词，但是我们从来没有听到关于能量的本质理论。我们总是听到诸如：我们呼入氧气，呼出二氧化碳，同时生成了能量和水；炸药爆炸的时候，释放出了大量的能量等说法，人们甚至得出了能量守恒的著名定律，可是能量到底是什么？能量如何产生？又如何被我们的身体吸收和利用？我们却无从得知。

在第一节中我们讨论了‘类引力效应’，根据该理论，现在我们可以理解，地球为什么会围绕着太阳运转，也理解了电子为什么会绕着原子核运动，从而让我们找到了电子绕原子核运动的理论依据，并由此我们得出了第二节中的原子模型理论。现在依据这两条基础理论，我们可以解释并定义能量到底是什么了，下面我们以具体的化学反应现象来分析、理解和解释能量。

1 火焰中的能量分析

人类对火的掌握和使用可以说是人类与动物从本质上区别开的分水岭，是人类进化史上的标志性事件，然而从人类开始使用火到现在已经过去了上百万年，人类依然不知道火焰的本质以及火焰中那种可以烫伤我们的能量到底来是什么。

我们知道，原子核利用基本物质的撞击压力差对电子的束缚作用力使得电子可以围绕着原子核运动，同样电子也会利用基本物质的撞击压力差对原子核产生反作用力（符合牛顿的第三定律，作用力与反作用力是成对出现的），如果电子的数量有限，那么这种作用力可以忽略不计，但是如果有大量的电子对原子核产生反作用力，累加起来，这些电子就可以反过来束缚原子核，而多个原子核正是利用了电子的这种束缚作用力而相互作用并结合到一起。在我们所谓的可燃物中，大部分的物质成分都包含碳原子核，包括最早的炸药也是如此，其中碳原子核也是依靠与其它的原子核之间共有电子并形成共有电子环来获得相互束缚的作用力。

下面我们来分析柴草的燃烧：

第一个阶段：是火柴与火柴盒的摩擦阶段，这个过程中一部分的原子核因为受到摩擦作用力的原因，其与其它原子核之间的共有电子环遭到破坏（共有电子环是突出物体表面的，因此2个物质表面相交时，电子环会互相交叉到对方内部，此时双方的电子环中的电子都可能会因为受到对方原子核的影响而改变轨迹，从而脱离其宿主原子核的束缚力成为自由的电子，很明显电子环的轨迹半径越大则其越容易最先受到对方原子核的影响，任何电子的流失都会导致电子环中电子不足，因此电子环中电子会因为无法对自己的原子核产生足够的束缚力，而导致原子核脱离电子环的束缚，成为自由的原子核，同时电子环也会断开，而电子环在断开的同时，一部分电子会脱离原子核的束缚，而成为自由电子），如果电子没有原子核的束缚，那么它的飞行方向是不可预料的，也是无序的，这导致的结果是其中的一部分电子会发生互相碰撞，也有的电子会撞击到原子核，无论是哪种碰撞，电子都可能会分解，从而分解成更加细小的微粒，这些自由的电子或者经过碰撞分解的更加细小的微粒都会对那些没有脱离束缚的原子核产生撞击作用，自由飞行的电子有可能会被原子核再次捕获，从而可以使得受到撞击的原子核获得额外的电子，原子核如果获得了额外的高动量电子后，它的振荡幅度也可能会增大，同时原子核的振荡幅度在各种粒子的撞击作用力下也会增大，原子核振荡幅度的增大使得原子核有机会摆脱原子核之间依靠共有电子环的作用力，从而成为自由的原子核，而原子核在成为自由的原子核时会有大量的电子释放出来，从而有更多的电子撞击，或者电子与原子核的撞击，这种作用可以被看作链式扩散效应，在撞击中分解出来的细小的微粒中有各种范围的粒子，而光子也在这个范围内，因此我们可以看到燃烧的火柴发光。

第二个阶段：燃烧的开始阶段，也就是燃烧的火柴接近柴草的时候，火柴上的原子核不断的因为燃烧而释放自由的电子，同时还伴有自由的原子核，而电子的撞击或者电子撞击后分解出的粒子的撞击，以及自由原子核的撞击，都会使得柴草中各种原子核的振荡幅度增大，这其中就包括碳原子核。各种原子核之间的相互作用力，随着原子核振荡幅度的增大而变得越来越脆弱，此时如果有靠近的氧气分子或单个的氧原子，则因为氧原子核的电子环与碳原子核的电子环存在交集，一旦氧原子核的距离与碳原子核的距离达到共有电子的范围，且电子环位置在同一平面内时（或者接近同一平面），碳原子核会试图与氧原子核形成共有电子，如果碳原子核与氧原子核形成了共有电子，则此时碳原子核会与形成共有电子环的氧原子核合起来一起振荡，同时碳原子核与氧原子核形成共有电子环后，如果碳原子核中的电子动量较高，那么这些高动量的电子由于无法受到氧原子核提供足够的束缚力，因此一部分高动量电子会在与氧原子核试图形成共有电子环的过程中脱离原子核的束缚，从而成为自由电子，这导致碳原子核与柴草中其它原子核之间依靠共有电子环结合的束缚力变弱。如果氧原子核与碳原子核之间共有电子环的作用力大于碳原子核与其它原子核之间的共有电子环作用力，则结合后合起来的振荡作用力可以摆脱碳原子核与其它原子核之间的作用力，从而成为一个自由的分子或离子，在这个摆脱的过程中，也会有一部分电子被释放出来而成为自由电子。这个过程具有扩散效应，于是以上的过程开始重复。在这个过程中，很多的原子核会因为受到撞击而分解成为自由的原子核，这些自由的原子核就是我们所谓的离子，这些离子会夹杂在空气分子中做自由运动，然后在运动过程中继续与氧气分子中的原子核发生作用并形成共有电子环，同时也释放出多余的电子。这个过程就是火焰形成的过程，过程中释放出的能量就是自由电子对其它粒子的撞击，以及电子撞击后分解出的粒子对其它粒子的撞击，火焰的发光只是电子撞击分解出来的粒子中的光子（本人不支持电子能级跃迁释放光子和捕获光子的理论）。

如果燃烧是一个化学反应的过程，那么很显然这个化学过程其实就是物质间原子核通过电子的得失来重新组合或分开的过程，而电子的得失是通过形成共有电子或者断开共有电子的方式来实现的，其它的化学反应过程应当也类似，在炸药的爆炸过程中，决定爆炸威力作用的应当就是那些释放出来的电子或类电子粒子的撞击作用力，释放的电子的密度以及电子经过撞击分解出的粒子的密度越大，则爆炸威力越大，所以从这个过程可以看出，化学和物理学之间应当是统一的。

2 核裂变和核聚变中释放的能量分析

核电站利用了原子核的变化过程产生能量，无论是聚变还是裂变，过程中原子核都遭到了破坏，破坏的过程中会释放出各种粒子。

2．1 核裂变

核裂变前原子核是依据大量的共有电子环而结合的，即使是单体的原子核它也存在着私有的电子环（环的定义在这个地方不是很精确），从而拥有着一定数量的电子，无论任何原因造成原子核破坏后，原子核裂变后的粒子的体积都会小于裂变前的原子核的体积，因此其对电子的束缚力也发生了很大的变化，第二节中我们认为电子是一类粒子的统称，它的动量值是一个范围值，原子核对电子的束缚力只能束缚动量处于一定范围内的电子，因此当原子核发生裂变后，其束缚的电子的动量范围发生变化，而裂变前的电子的动量范围很明显要高于裂变后所能束缚的电子的动量范围（体积及密度决定了原子核的束缚力）。假设裂变前2个原子核之间共有电子环以及私有电子环的动量范围是7X-10X，而裂变后原子核所能束缚的电子动量范围为5X-7X，那么很明显裂变后至少损失了位于8X-10X范围内的所有电子，这些电子会成为自由电子，并相互之间以及与其它粒子之间发生撞击，我们知道电子撞击后是有概率分解的，而分解出的粒子的动量也是一个范围值，然而动量为7X的电子也不一定会被裂变后的粒子所全部捕获，至少会有一部分成为自由电子。此外，裂变的过程中原子核也会产生大量的碎片，这些碎片的质量可能要远远超过该原子核裂变时释放的电子的总质量，如果这些碎片的粒子范围很大，那么它们很可能包括类光子粒子、类电子粒子或体积更小的类原子核粒子，所有的这些粒子都会对其它的原子核产生撞击作用力，这些被撞击的原子核中除了发生裂变的原子核，还包括水分子中的原子核。水分子中的原子核在受到各种粒子撞击的同时，也在不断的束缚自由的电子，因此水分子的振荡幅度会不断的增大，振荡幅度增大会使得水分子有能力摆脱与其它水分子之间通过共有电子而形成的束缚力，这个剧烈振荡的处于自由状态的水分子会不断的撞击它遇到的每个水分子，从而使得其它的水分子在不断受到自由粒子撞击的同时还要承受来自于其它自由水分子的撞击，因此这些水分子会更容易因为受到双重撞击而成为自由振荡的自由分子，而这个过程是链式反应，而摆脱其它水分子束缚力的自由的水分子则可能还会和空气分子形成共有电子环，我们看到的气泡就是这些自由的高速振荡的水分子以及水分子与空气分子短暂的形成共有电子环后一起振荡的产物。

高速振荡的自由的水分子会试图与路过的任何的空气分子形成共有电子环，而共有电子环的过程有两个作用，一是起到支撑的作用，使得水分子占据的体积空间很难被压缩；二是可以交换双方的电子，使得双方的电子密度趋于平衡。其实水分子可以和路过的任何原子核之间试图形成共有电子环，无论有没有形成，水分子都可能会失去电子，当水分子中的电子密度降低时，其振荡的幅度会衰减，并最终重新凝聚成水滴。

2．2 核聚变

核聚变前每个原子核都带有自己的私有电子环，每个电子环都带有大量的电子，聚变后的原子核的体积以及密度都可能发生了变化，因此其束缚电子的动量范围大概率会发生改变，即使聚变后体积与聚变前原子核体积相当，但是聚变过程是一个剧烈的撞击过程，因此大部分的电子都可能会瞬间成为自由电子，而原子核在聚变的过程中并不是单纯的原子核的结合，聚变后的原子核体积并不是聚变前体积的简单相加，而可能成为多个小体积的原子核，根据已有的核聚变实验数据可以看出，核聚变后的原子核的体积之和一定小于聚变前的原子核体积之和（原子核质量的改变往往是体积变化导致的）。损失的那部分原子核质量在碎裂的过程中，其碎裂后的体积是未知的，它们可能会位于任何的粒子范围之内，这些粒子范围包括从基本物质到原子核之间的任何粒子范围，它可能是基本物质粒子，也可能是光子，也可能是电子，也可能是小体积的原子核，而在碎裂的过程中，一部分形变能会重新转变成动能（我们认为任何大于基本物质的粒子都是由基本物质经过撞击并发生形变后聚合到一起的，撞击之前的动能转变成了形变能储存了起来），因此碎裂后的粒子可能会具有各种动量，这些粒子也会对其它的任何粒子产生撞击作用，由此可以看出在聚变的过程中，原子核损失的质量中有一部分也变成了具有撞击作用力的粒子，因此聚变要比裂变多出一部分由原子核质量转化而成的具有撞击作用力的粒子（而原子核损失的这部分质量很可能比它所拥有的所有电子的质量之和还要大），所以聚变往往会比裂变释放出更多的能量。

3 热水中的能量

当我们的身体的任何部分靠近具有一定温度的热水时，我们会感觉到热量的传递，并且在被热水烫伤后，烫伤部位会出现水泡，那么烫伤我们的热量到底是什么呢？

我们通过分析核裂变过程中已经指出，水分子被加热的过程其实是水分子不断的受到撞击并不断的获得高动量电子的过程，无论水分子受到撞击或者获得高动量的电子，其振荡幅度都会增大，水分子随着振荡幅度的增大，从而其摆脱分子之间依靠微弱的共有电子环作用力的能力也不断的增强，水温越高表明水分子的振荡幅度越大，其拥有的高动量电子也越多，由于高动量的类电子类粒子所具有的动量往往超过了水分子中原子核所能束缚的电子的动量范围的临界值，或者即使没有超过，也会位于临界值附近，因此水分子很难束缚这些类电子类粒子，它能做的只能是让这些粒子暂时的围绕自己进行短暂的运动，或者水分子只是改变了这些粒子的运动轨迹，但是却不能束缚住它，即使水分子暂时的束缚了一些高动量的粒子，例如位于水分子束缚的粒子动量范围临界值附近的高动量粒子，如果有任何其它粒子或者原子核对这些粒子进行撞击或者在这些粒子旁边经过，这些粒子的运动轨迹都可能会改变从而脱离其宿主水分子，重新成为自由运动的粒子。热水内部自由运动的粒子并不是沿着直线运动的，而是不断的受到所路过的水分子的影响，因此它们的轨迹时刻都在发生改变，如果这些粒子的轨迹在它们到达水面时其运动方向恰好又指向了水面下，那么它们就会重新在热水内部运动，直到它们下次到达水面时，其轨迹方向指向了水面之上的任何角度，它们才可能脱离热水内部，从而进入到空气中，这个过程是需要时间的，因此热水总是需要一段时间，其温度才会慢慢的与环境温度趋于平衡（这个过程其实是内部高动量的粒子的逸出过程，随着高动量的粒子的数量的减少，水分子的振荡幅度也会慢慢的降低）。

当我们的皮肤接触到热水时，皮肤中的原子核和水分子之间会形成共有电子环，如果温度相当，那么双向电子通过共有电子环的流动数量总体来说是趋于平衡的，此时我们感觉不到温度的变化；但是如果热水的温度很高，那么此时双向电子通过共有电子环的流动的数量会出现很大的落差，皮肤中的原子核在瞬间补充大量的高动量电子后，其振荡的幅度会瞬间增大，同时热水中还不断的有高动量的粒子逸出，这些逸出的高动量粒子对皮肤中的原子核的撞击，也会使得皮肤中的原子核的振荡幅度进一步增大，皮肤中原子核的振荡幅度增大后使得它有机会摆脱原子核之间依靠共有电子环的结合力，如果振荡幅度超出了共有电子环的结合力，那么这个原子核就会成为自由的原子核，然而我们的皮肤中的每个原子核都不是独立的完成一项任务的，单个原子核的脱离，就意味着这块皮肤中的组织遭到了破坏，皮肤组织侦测到这种破坏以后就会试图降低破坏部分中原子核的振荡幅度，而皮肤唯一可以做的就是想办法降低受到热水烫伤部分的原子核中的电子密度，而降低电子密度的最有效的方式是稀释电子的密度，对于人体来说稀释电子密度的最好的物质就是带有水分的液体，水分子获得过多的电子后，其振荡幅度会增大，振荡的水分子很容易形成汗液并排出体外，只要人体有足够的体液，那么这个过程会一直持续，直到高密度电子区域的电子密度与其它部分达到平衡；如果人体的某部在瞬间获得大量高动量电子，那么人体会迅速派遣大量的体液来稀释电子的密度，然而水分子获得高动量电子后形成汗液排出体外是一个过程，是需要时间的，因此大量体液的瞬间聚集会形成水泡，依据被热水烫伤的程度，其所需的用来稀释分摊高动量粒子的水分子的数量也会不同，因此烫伤部位的水泡的大小也会不同。这就是我们为什么被烫伤后会出现水泡的原因。

4 总结

我们现实中所接触到的所有的能量都和电子类粒子以及光子类粒子的撞击有直接的关系，或者确切的说就是这些粒子的撞击后果的表现，包括电能、呼吸作用中的能量、光合作用中的能量等，其最终都体现在粒子的运动上，后面我们将继续具体的讨论电能（在导电性分析后面讨论），以及呼吸作用中释放的能量（原子核的位移分析后探讨）。

依据我们本节中探讨的现象，我们总结出下列结论：

a：无论因为任何原因而具有初始动量的粒子都具有能量，其能量公式为：E<=
m (V + v)，其中mV是该粒子所具有的由动能转变成的形变能（基本物质经过撞击可以把动能转变成形变能，从而结合成更大的粒子，如果该粒子在基本物质撞击聚合后保持绝对静止，则其形变能为mV，否则其形变能

b：宇宙中任何的能量都是通过撞击来传递的，我们生活中接触到的任何能量最终都是粒子的撞击作用力的体现。

c：宇宙中的能量来源于具有初始动量的基本物质，而基本物质的总量恒定不变，因此宇宙中的总能量恒定不变，即使基本物质经过撞击形成了更大的粒子，其能量也没有消失，只是由‘动能’转变而成了‘形变能’储存了起来，在特定条件下当该粒子分解后，‘形变能’可以重新还原为等量的动能。

d：能量的本质就是粒子所具有的动量以及该粒子在撞击结合的过程中所储存的形变能，所谓的能量的传递过程其实就是通过粒子的撞击传递动能的过程。