永动机，这可是人类历史长河中一个无比美好的愿望啊。不烧煤不费电，零消耗纯干活，简直是天上连续掉馅饼。

然而，残酷的现实是，经过无数人夜以继日、前赴后继的研究来研究去，永动机到底也没造出来。为啥呢？是人们不够努力吗？显然不是，永动机造不出来是因为我们所处的这个世界存在着一个铁一般的规律——能量守恒。

什么是能量守恒呢？就是说这世间的能量总数是固定不变的，不会无中生有，也不会凭空消失，只能在不同形式间转化。水力发电，水的能量给了电，电机抽水，电的能量给了水，而总数一直没变。

诶，说到这儿问题可就来了。既然能量的总数是不变的，那我们为啥还要提倡节能呢？

这里面的道理其实不难，但考虑到能量这东西看不见摸不着，有点抽象，我们先用粉笔做一个类比，说一说为什么总量不变也需要节约。

拿粉笔在黑板上写字的时候，粉笔变成粉笔灰。从物质的角度来看，“粉儿” 的总量其实并没有发生变化吧。那“粉儿” 的总量不变，旧粉笔用完了，我们为啥还要买新粉笔呢？道理很简单，变成灰的粉笔虽然“粉儿”的总量没变，但是我们已经拿不起来这些粉了。

所以说呢，总量不变可不意味着就能反复使用，对于能量而言，道理也是一样的，它们的品质也像粉笔与粉笔灰一样，有高低之分，只有高质量的能量我们才能拿来利用。那高质量的能量有什么特点呢？两个字——有序。

举个例子吧，一辆正在风驰电掣般行驶的汽车，它的每一个零件、每一个原子都朝同一方向以相同速度运动，这种状态很有序，这就很有序，那汽车的动能就是我们可以利用的能量。现实中我们也是这么做的，我们用汽车去拉着货物跑长途，或者带着我们去兜风。

但是呢，当汽车刹车的时候，情况就大不一样啦。车轮和地面之间剧烈地摩擦，就会产生热量。这摩擦生的热就不像汽车的动能那样有序，我们根本就说不清这热到底聚集在什么部分，哪里热得厉害，哪里不怎么热，而且这些热量我们也完全没法管束，只能任由它们四处扩散，不一会儿就消失得无影无踪啦，所以汽车刹车时产生的热量就是无序的能量，我们难以利用它们。

如果你仔细想一下，就能发现我们常用的能量中都存在着有序，风能其实就是空气分子有序的运动，电能就是电线里的电子有序的运动。

就连刚才我们提到的热，只要它热得有序，我们也是可以利用的。就像瓦特发明蒸汽机的时候看到的那个水壶，水壶里面是热的，外面是凉的，两边有着明显的温度差，这就是一种热的有序状态啊。如果有需要的话，瓦特可以拿着这份热量到处走，用它来对外界造成可控的影响。但是，一旦热气跑到了水壶外面，这股能量我们就再也把握不住了，只能眼睁睁地看着它一去不复返。

说到这儿，为什么要节能的道理就很清楚啦。我们平常所说的节能，其实并不是针对所有种类的能量，而是仅仅针对那些有序的、能够被我们利用的能量，不要让它们白白浪费掉。可不包括那些无序的、像粉笔灰一样不能被我们利用的能量。而且人们为了表达对有序能量的喜爱，还特意给它起了一个亲切的名字，能源~

作者：问题小分队

审核：北交大物理实验室高级工程师 周晓亮

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 星空计划

内容资源由项目单位提供