化學量都是人造概念,是人類為了認知,區分自身和外界物體而籌建的。阿姆斯特丹學派主張:“自然科學不是自然界本身,而是人和自然界關系的一部份,因此依賴人。”溫度是評判物質冷熱程度的數學量,在微觀本質上覺得代表的是分子、原子的運動的劇烈程度。在熱力學短發子(原子)的運動包括平動、轉動和震動。在固體的磨擦生熱的解釋中,覺得固體分子的無規則運動的總動能和分子間互相作用勢能構成了宏觀物體的熱力學能。
人類對事物的認識總是漸進的,不斷深入的,隨著認識的深入會發覺各類物理數學模型都是理想化的條件。這些認識永遠沒法邁向對事物的絕對認識,由于孤立的事物是不存在的,所有的系統都是宇宙的一部份。所謂的體溫的微觀本質是大量分子的平均動能,這些推論也是不完備的。
室溫的微觀本質是分子熱運動學說的完善,部份來始于對布朗運動的研究。微小顆粒在水底的運動嚴格來說屬于機械運動,這些機械能由彈性能轉化而至,而彈性能在更微觀層級上可能是水份子的電磁場的勢能。顆粒做布朗運動,是機械能和彈性(勢)能二者之間不斷互相轉化的一種動態平衡的結果。微小顆粒是不溶于水的,對水份子來說是異物,它與水份子之間形不成物理鍵的結合。微小顆粒的布朗運動,并不等同于水份子的運動。
化學量之間常常互相依存,檢測一種化學量,常常要依靠其他化學量或物質的其他數學特點。我們生活中常用的體溫計是依照液體熱脹冷縮的原理制成,體溫計液泡內通常是水銀,酒精、煤油等液體。在工業上,廣泛使用溫差電偶體溫計——它借助個別金屬的溫差電現象來實現對氣溫的測量,檢測范圍可從3000度到接近絕對零度。專用的低溫體溫計有光測溫度計分子熱運動是熱脹冷縮嗎,比色體溫計和幅射體溫計。在人造太陽(可控核聚變)試驗中,對氣溫的檢測則借助到了激光散射,軟X射線能譜等光學原理。
布朗運動,是微粒在液體(二氧化碳)中的運動,從試驗中觀測到:氣溫越高,微粒的布朗運動越激烈,但這是在壓力不變情況下的結果。微粒的布朗運動,與氣溫成反比,與液體的壓力成正比。而壓力加強到一定程度,微粒的內部結構甚至會發生變化,被壓癟,跳入水中,失去在水底的布朗運動。例如,空氣中懸浮的飛絮,我們用手將它搓捻一下,它的化學性質、化學結構及質量并無變化,但它卻不能再浮于空氣中。微粒的布朗運動的劇烈程度,和濕度,壓力及微粒是處于液態和氣態的環境中都有關系。固態物質分子熱運動中的平動和轉動的阻力肯定要小于液態和氣態的分子。在現今的電子顯微鏡下,人類也未能觀測到液體,固體分子出現類似于微粒的布朗運動中的平動,轉動及震動。微粒在二氧化碳和液體中的布朗運動的劇烈程度,與氣溫成反比,與液體中微粒的數目成正比,與液體的壓力成正比,也就是說,氣溫并非是分子運動劇烈程度的惟一決定條件(由布朗運動證明了分子運動),而將體溫的微觀本質定義為分子熱運動,與其他無關,其實從物理方式和邏輯上是不創立的:布朗運動硬度系數,反比于室溫正比于密度和壓力。
在空調的制熱過程中,壓縮機將氣態的制熱劑加壓,制熱劑的壓力及濕度增高,但容積縮小許多,在高壓下形成液化現象。制熱劑氣溫增高,這么分子運動該提高;并且因為制熱劑容積的大幅壓縮及液化,分子的運動空間遭到擠壓,但運動劇烈程度反倒提高,即便有悖于常理。諸如:在一個20平方米的臥室內裝入3個人,這么三個人在上面有運動空間;而倒入100個人,這么人的平動、轉動和震動就會遭到限制。所謂的天文學中的白矮星,中子星及超固態,因為物質結構早已與普通物質的分子,原子結構不同,但這種物體也存在室溫這項數學量,其實體溫的微觀本質的運動學說有其局限性。100攝氏度的水和100攝氏度的水蒸氣,氣溫相同,假如覺得分子熱運動的劇烈程度完全相同,顯著缺乏勸說力。
傳統觀點覺得:熱傳播的條件是存在室溫差,只要存在室溫差,還會發生熱傳遞,直至氣溫相同為止。熱傳播的方法有三種:傳導、輻射和對流。兩個固體之間的熱傳遞主要通過熱傳導,液體及二氧化碳熱傳遞時對流顯著。而熱幅射是非接觸的兩個物體之間的惟一傳遞方法,以可見光、紅外線、微波等來傳遞熱,但在分子運動學說中,沒有電磁波幅射和吸收的概念。諸如太陽以電磁波——光的方法,經過太陽系內的空間將熱能傳遞給月球。現今問題又來了,在宇宙內,存在許多接近真空的空間(上面基本沒有分子和原子),但這種空間內也有體溫這項數學量,但是接近太陽的地方氣溫極高,而有些空間濕度接近絕對零度。這種空間中通過電磁波測定體溫的高低,分子熱運動學說又該怎么囊括此類情況?類似于水的蒸發現象,物體幅射和吸收電磁波是同時存在的:吸收的少于幅射的,則體溫下降;幅射的少于吸收的,則濕度增加。而兩個非直接接觸的物體氣溫相同時,并非是不再吸收和幅射電磁波,而是類似于水的飽和蒸氣壓的狀態,吸收和幅射達到了動態平衡。天文學中恐怕太陽早已存在50億年,期間它仍然在輻射出光能熱能,這麼它的濕度該逐漸升高,分子的運動劇烈程度逐漸減少嗎?其實這是錯誤的,由于太陽的氣溫是相對恒定的,它通過核聚變反應釋放出核能,核能又主要以光能和熱能的方式對外釋放。熱能和氣溫息息相關,在接近真空的環境中,氣溫在微觀本質上是和電磁能流密度相關的。分子吸收外界幅射來的電磁能以后,在壓力不變的情況下表現出運動提高的現象,也有可能出現由液態變為氣態的轉化。而在壓力減小的情況下分子熱運動是熱脹冷縮嗎,氣態分子也可以釋放出電磁能,出現凝結液化現象,同時伴隨著氣溫下降對外吸熱的結果。
微粒的布朗運動只存在于二氧化碳和液體中,以上主要通過布朗運動剖析了氣溫微觀本質運動學說的不足。下邊我們來說固體磨擦生熱中的情況。
在古時對熱就有兩種想法:一種把熱看成是一種特殊物質,它不生不滅,存在于一切物體之中,物體的冷熱程度,取決于所含熱質的多少;另一種覺得熱是物質微粒的某種運動方式。十八世紀時,因為熱質說難以解釋磨擦生熱的現象,而分子熱運動學說較好的解釋了磨擦生熱及機械能和熱能之間的轉化問題,于是否定了熱質說,而確立了分子運動說的地位。熱質說的致命缺陷是熱質的不生不滅這些簡單化和機械化的思維。而假如覺得熱質是分子(原子)電磁能的一部份,因為分子之間的磨擦運動,固體分子間運動激化,再造成熱質(電磁能)由被分子的束縛態變為釋放態,因而造成熱質(電磁能)的密度增高,物體體溫下降。兩塊石頭、金屬等硬質材料激烈撞擊時,都會有火花冒出,磨擦也可以生電。因此,磨擦造成物體釋放被囚禁的電磁能是順理成章的。機械能轉化為熱能的能量守恒,造成了分子運動學說的確立,而質能多項式,則曝露了運動學說的缺陷。諸如:動物通過光合作用,光子被囚禁于動物內;動物通過平緩氧化作用或則燃燒,又釋放出光子。在分子層級上,這是物理過程,但在原子層級上,它也可以視為化學過程,是數學學研究對象。
物體的氣溫是可以變化的,但在微觀上,它不而且物體分子的平均動能,也包括物體的外部電磁能動態平衡的外部環境,在物體內部也和分子(原子)的電子基態軌道及電子附送的電磁能有關。在壓力、物體狀態(固、液、氣)等化學量相同的條件下,氣溫的下降,物體分子(原子)運動劇烈程度會降低。在某一特定氣溫下,氣溫也是物體分子的一種內稟特點。
認清楚體溫的微觀本質是有現實意義的。在超導研究中,高溫對于超導體來說,不可是一個外部電磁能環境,也是超導體內部分子的電子的基態狀態有關,但是超導體很可能將自身導電過程中形成的少量電磁波幅射傳遞給了氟利昂。這將造成常溫超導材料的研究不可能成功。不僅在極低氣溫下個別材料具有超導性,在極高壓力下個別材料也出現超導性,極高壓力也會改變物體分子的細微結構。目前的超導材料,在應用中因為性價比差,不可能大面積推廣。低溫核聚變,高溫下的量子計算機的研究,工作條件過分嚴苛,可能將會面臨無情的自然法則,成為當代的“煉丹術”研究。