從壓縮彈簧說(shuō)起物質(zhì)如何蘊含勢能

  在前天我在回答盤(pán)點(diǎn)高中級別冷知識的問(wèn)題中，以這樣一個(gè)看起來(lái)有點(diǎn)兒刁鉆的問(wèn)題開(kāi)頭，引起了大家廣泛的關(guān)注和熱烈的討論[1]。我很高興這樣的回答能夠引發(fā)大家的探究性思考，而壓縮彈簧為了終結這樣懸而未決的問(wèn)題，我在這里給出一個(gè)完備的回答。因為其實(shí)對于高中所學(xué)習的知識，甚至于非材料科學(xué)/凝聚態(tài)物理這些著(zhù)重研究物質(zhì)內稟屬性的知識，對物質(zhì)的認知，沿著(zhù)從微觀(guān)到宏觀(guān)的路線(xiàn)是脫節的。

  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（團）構成；在物理學(xué)科，我們能夠通過(guò)給定物質(zhì)的比熱容計算升高一攝氏度需要多少焦耳的能量，我們能夠計算物塊的自由落體，計算碰撞物體間的動(dòng)量守恒，一個(gè)人站在靜止的船上往岸上扔貨物會(huì )導致船往遠離岸邊的方向以怎樣的速度運動(dòng)。但宏觀(guān)物質(zhì)的屬性和微觀(guān)物質(zhì)的屬性是否相同，又是否是簡(jiǎn)單的疊加關(guān)系，這些是基礎的科學(xué)理論[2]不能夠解釋的。
  正是由于這個(gè)不經(jīng)過(guò)細致的審查就無(wú)法察覺(jué)到的知識的漏洞，導致文章最開(kāi)始的這個(gè)問(wèn)題變得看起來(lái)無(wú)從下手。在討論“被壓縮的彈簧在被腐蝕后彈性勢能到哪里去了”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，機械能主要分為兩大類(lèi)，分別是動(dòng)能和勢能，不同于勢能，前者直接能夠通過(guò)物質(zhì)運動(dòng)的速度、以[公式]的關(guān)系直觀(guān)地體悟到為了對抗魔王，勇者攀登到山頂能夠獲得被稱(chēng)為重力勢能的巨大能量。擁有龐大勢能的系統和不擁有勢能的系統到底有什么區別？