從壓縮彈簧說(shuō)起物質(zhì)如何蘊(yùn)含勢(shì)能

  在前天我在回答盤點(diǎn)高中級(jí)別冷知識(shí)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(jié)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?yàn)槠鋵?shí)對(duì)于高中所學(xué)習(xí)的知識(shí)，甚至于非材料科學(xué)/凝聚態(tài)物理這些著重研究物質(zhì)內(nèi)稟屬性的知識(shí)，對(duì)物質(zhì)的認(rèn)知，沿著從微觀到宏觀的路線是脫節(jié)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(tuán)）構(gòu)成；在物理學(xué)科，我們能夠通過(guò)給定物質(zhì)的比熱容計(jì)算升高一攝氏度需要多少焦耳的能量，我們能夠計(jì)算物塊的自由落體，計(jì)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(dǎo)致船往遠(yuǎn)離岸邊的方向以怎樣的速度運(yùn)動(dòng)。但宏觀物質(zhì)的屬性和微觀物質(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(chǔ)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(xì)致的審查就無(wú)法察覺到的知識(shí)的漏洞，導(dǎo)致文章最開始的這個(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(shì)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(jī)械能主要分為兩大類，分別是動(dòng)能和勢(shì)能，不同于勢(shì)能，前者直接能夠通過(guò)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度、以[公式]的關(guān)系直觀地體悟到為了對(duì)抗魔王，勇者攀登到山頂能夠獲得被稱為重力勢(shì)能的巨大能量。擁有龐大勢(shì)能的系統(tǒng)和不擁有勢(shì)能的系統(tǒng)到底有什么區(qū)別？