《科学传奇丛书》根植于经典的“传奇”故事，选取新颖独特的视角，以通俗流畅的文字、丰富的资料、精美的图片将科学的历史瞬间凝固下来，力求在保留真实感的同时，传达更为丰富的知识和深厚的文化。李营编著的《权威的科学定律》在寓教于乐之中传达出探寻并传承人类文明的理念。

《权威的科学定律》是“科学传奇丛书”之一，由李营编著。

《权威的科学定律》分为五个部分，分别讲述了物理科学定律、社会生活定律、生物科学定律、心理学定律和宇宙科学定律，以及这些定律背后有趣的故事。每个部分通过知识导航、知识拓展、知识解码三个板块，详细介绍了权威科学定律背后有关科学家以及定律发现过程中的故事，集趣味性、知识性、实用性于一体。

一、物理碰撞的火花

 1．为什么苹果会落地?

 2．能量分配的天平

 3．“浮起来”的阿基米德

 4．面对面的理论

 5．海森堡的定律“测不准”

 6．“猫眼”里的科学

 7．牛顿定律的“附加值”

二、社会生活的智慧

 1．汽车钥匙开房门

 2．二八效应在身边

 3．贫富的蹦极

 4．“掐架”的手表

 5．你愿意向“短板”看齐吗?

 6．“0分”的比赛

 7．猴子的规矩

 8．值得不值得

三、生物之间的科学

 1．生物“走着”被选择

 2．基因的“自由女神”

 3．一类豌豆多个样

 4．“混沌”的蝴蝶

 5．井底之蛙被水煮

 6．群众的眼睛不雪亮

 7．亲密有间最关键

四、心理感受的真知

 1．强加的光环

 2．旁观者的冷漠

 3．霍桑的“宣泄”

 4．皮格马利翁的神话

 5．打烂更多窗户

 6．空鸟笼的装饰

五、宇宙房门的钥匙

 1．“上帝”的怒吼

 2．哈勃的宇宙观

 3．椭圆的轨道

 4．滑倒的牛顿

 5．宇称守恒定律

 6．宇称不守恒定律

能量分配的天平

要了解能量守恒定律，我们应该首先了解能量。能量在自然界中无处不在，但是表现形式有所差异。例如，物体运动具有机械能；电荷运动具有电能；原子核内部运动具有原子能等。虽然能量的表现形式有所差异，但是不同形式的能量之间是可以相互转化的：机械能可以转化为内能，如“摩擦生热”；电能可以转化为内能，如电流通过电热丝做功；还有其他形式的能量可以相互转化。一种形式的能减少，必定会有其他形式的能增加，而且能量的减少量和增加量一定是相等的。

在不同的力学系统中，对能量守恒定律有不同的表达形式，但其本质是相同的。如在保守力学系统中，能量守恒具体表达为机械能守恒定律；在热力学系统中，能量守恒的表达形式是热力学第一定律；而在核力学系统中，由于核聚变和核聚变逆变、核裂变和核裂变逆变之间不但能量是守恒的，而且质量也是守恒的。以上几种能量守恒表明：总的流进系统的能量一定等于总的从系统中流出的能量加上系统内部能量的变化，而能量的转化就是从一种形态转变成另一种形态。

知识拓展

经过科学家的进一步研究，摩擦生热中“热”的本质逐渐被人们所认识和了解。英国科学家焦耳做了大量相关实验，证明了热并不是一种特殊的物质，而是一种运动形式。人们也逐渐认识到：宏观的热现象就是物体内部的大量分子进行无规则运动的一种表现。摩擦生热在物体摩擦的过程，实际上是相互摩擦的物体表面的分子相互碰撞的过程。如果相互摩擦的两个物体中，一个静止，另一相对于该物体运动。那么，静止物体的分子会被运动的物体分子撞击，从而从运动物体上获得部分或全部的定向动能，分子之间继续相互碰撞，最终，定向动能转变为无规则运动的热动能。相互摩擦物体表面在宏观上表现为内能增大，温度升高。那么，就导致了两个物体都在变“热”。

19世纪中期，焦耳和汤姆逊共同完成能量守恒和转化定律的精确表述。但是，其中历经的曲折和艰苦，是许多人至今都无法体验到的。

焦耳自幼就在道尔顿门下学习数学、物理和化学。他通过实验，首次发现了无论化学能和电能所产生的热都相当于一定的功。但是，当他带上这一发现到剑桥大学参加学术会议，而且当场宣布时，遭到了当时许多有名科学家的反对和指责，其中就有著名科学家法拉第。焦耳当时是这样在会议上宣布自己的发现的：自然界的能是不能毁灭的，哪里消耗了机械能，总会得到相当的“热”。虽然这一观点的表述并不完整，但是道出了能量守恒的一些本质特点。

在这次会议上受到打击后，焦耳并没有就此放弃，而是回家继续做实验，对自己的观点进行证明，就这样一直做了40年的实验。当他带着自己新的实验和结果来到英国科学协会的会议现场进行实验和宣传时，汤姆逊当场就对他进行了反驳，汤姆逊认为热是一种物质或热素，和物体做功毫无关系。而焦耳却冷静地回答到：“如果热不能做功，那么蒸汽机的活塞怎么会运动呢？能量要是不守恒，永动机为什么现在也没有造成呢？”焦耳说完这句话之后，会场顿时鸦雀无声。台下的许多科学家和教授们都开始认真思考，有的还开始相互争论起来。

汤姆逊回到家，一边思考，一边也在做实验。结果他发现是自己错了，所以决定去向焦耳道歉并共同来探讨和研究这个发现。他见到焦耳后，先是礼貌地鞠了一躬，然后诚恳地说道：“焦耳先生，看来您是对的，我今天是专程来认错的。”焦耳高兴地接受了汤姆逊的真诚道歉，并同意和他一起进行研究和实验，最终两人对能量守恒和转化定律做了精确表述。但是，现在有研究表明，能量守恒定律是需要条件限制的，它并不是在任何情况下都适合，而“时间平移不变性”就是能量守恒的条件。

不管是在地球还是宇宙，在时间平移不变的前提下，只要有能量转化，就一定服从能量守恒定律。它在我们的日常生活、科学研究和工程技术等方面，都发挥着非常重要的作用。它既是一种普遍的科学规律，又是我们认识自然和利用自然的有力武器。

知识能码

永动机

永动机就是指违背能量守恒定律和热力学定律的，不消耗任何能量就能永远对外做功的机器。这种机器，在我们看来，显然是一种理想化的东西，是不可能存在的。

自然界中，能量的转化是有方向性的，无论什么运动都会产生热，热向四周扩散，就会成为无用的能量，这些散失的能量，使得任何运动着的机器都会最终停止运动。如果永动机可以制成，那么我们就可以在不使用任何自然能源的情况下，得到无限多的动力和财富，你觉得可能吗？至少到现在为止，还没有任何一个永动机被发明出来，也没有任何一个永动机的设计方案能够经受住科学的审查。

有关永动机的设想和尝试由来已久，历史上曾有不少人希望能够设计和制作出这种机器，但是都以失败告终。尽管他们提出的永动机制作方案十分具体和具有吸引力，但是终究还是在科学面前低下头来。P6－10

世界的每一种事物都遵循着相应的定律，不论是微生物、动植物，还是我们人类自身，甚至连宇宙本身都遵循着某些定律。正是因为这些定律的存在和发现，才有了整个宇宙的有序发展，我们也因此更加了解它的奥秘。

从宇宙大爆炸开始，定律就已经存在，我们赖以生存的地球也开始形成，渐渐地我们对它们也有了更深的了解和认识。定律的发现和运用不分国界，正是由于世界各国科学家们的不懈探索和研究，才形成了我们今天较为完善的定律体系。这些定律的发现和运用，不但为科学实验带来了理论依据，而且为我们的工作、学习和生活带来了诸多便利。可以这样说，没有科学实验和科学实验的定律依据，就没有我们今天发达的科技和丰富多彩的世界。

趁着年轻，多学习和了解一些定律性的东西，会为我们更全面地认识这个世界，增添更多的筹码。定律性的东西看似很枯燥，其实只要你静下心来，用一个良好的心态去关注它并且投入进去，到最后你一定会得到很大的收获。

为什么苹果成熟时落地而不是飞上天？地球是圆的，而生活在地球上的我们为什么不会掉下去呢？每一个科学定律的背后，都藏着一代又一代科学家们辛勤钻研的汗水。本书将通过介绍不同门类的科学定律，将科学定律的发现历程和有趣的故事一一道来。