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系统内和系统外
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系统内和系统外
---笨人学物理---
学习和教授普通物理算是好几遍了，赵纪军老师说，普通物理不好上。我也觉得是这样。我的一位高中同学曾在自己的周记里写道：世上没有一件事是简简单单的，你能够轻轻松松把它做得完完全全地。这个箴言像是绕口令，却朴实得闪着金光。尤其是对于我这样的笨人来说，所有的进一步的掌握和理解都必须是在不断地努力追求之后得到的。但并不是所有的道理都能够讲得彻彻底底、完完全全、清清楚楚。物理学的致命要点是，你得非常注意考虑前提。我知道我对于物理理论的理解一定很有限，今天在这里抛瓦引玉，热烈欢饮各位大家拍砖，只要别把我拍死就行。
在普通物理的力学部分，有一个非常重要的机械能守恒定律，其表述为：当质点系的外力做功为零，内部非保守力做功为零，质点系的机械能守恒。其解曰：系统既与外界无机械能的交换，系统内部又无机械能与其他能量形式的交换，则系统的机械能守恒，初态的动能与势能之和与末态之和相等。能量只在动能与势能之间转换。不能怀疑，这是一个完全的绝对正确的表述。我想说的是系统的问题。
无论是力学，还是热学。我们划了一个范围，将其定义为系统，说白了，它就是我们的研究对象，我们研究它内部的问题和它与其环境的关系。在普通物理的范畴内，实际上我们一直要求“在不受外界影响的条件下”来考虑系统的结构特点和性质，这是一种简化复杂的方法，同时也是一种静态和基本的处理方法。所以，热学部分就非常强调系统和系统的状态了。对于热学的研究，我们同样得到了一个热力学第一定律：系统吸收的热量一部分用来增加内能，一部分用来对外界做功。无论是机械能守恒定律，还是热力学第一定律都强调系统的概念。
可见，是否属于系统，定乎内外之分，那是多么重要的事情！当然，这两个定律虽然实质相同，都是能量转换与守恒定律表达，其分析角度却不相同。力学以宏观有限系统的机械运动为研究对象，而热学以微观结构来研究宏观有限系统的热学性质。算是分层次、多角度考虑问题了，而这样的考虑有利有弊。
在机械能守恒定律的讲解中，我们说那所谓的内部非保守力，对于力学而言，就是摩擦力，由于摩擦力做功会有功与热量的转换，而热量再要转换为机械能却难了，所以，只要它做功，就会有热量散失，导致系统的机械能变化。这时，如果系统绝热良好，这些热量还仍在系统之内。反之，会被传递到系统之外。能量属于系统内时，算是能量守恒。可是，当系统绝热不够良好时，那个能量就成为系统外的了。如此可见，传出去与不传出去，是对系统的得失严重的一件事了。
另一件事是让人抓狂的，倘若外力都不对系统做功，系统的内部非保守力也不做功，而只是要求外界向向质点系传热，那么这些热量将要转换成谁的什么能? 机械能守恒定律是否可以推导，还是需要改写呢？可是怎么改写？也许，您会说，这完全是两码事，一个在力学理念，一个在热学理念，不能这样设想，但是，真有傻瓜要刨根究底，物理学怎么解释呢？
当然，无比幸运的是，世界从来就不是静态的，只在系统之内纠缠的东东。好在我们的真正的自然，它是开放的，没法封闭的，这不但使得地球人不得不考虑什么宇宙射线之类的东西，也使我们的研究可以有静态与动态的圈定，同时，有了静态到动态的迁移。不至于你问我时，我实在无话可说。另外，定乎内外之分吧，就使我们大家都有了角色意识，不逾矩，也不沉坠。无边的物理呀，笨人喜欢。
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