你周围许多物体看似是完全静止的，

但请从微观原子结构上观察它们，

你会发现一个永不停息运动着的世界。

扩张着，

压缩着，

弹动着，

抖动着，

原子动来动去。

即使这种运动看似混乱，
它们其实有规律可循。

原子连接在一起，

几乎构成了所有物质，

按照一定规律在运动着。

例如分子中原子有着共价的联系。

分子以三种基本规律运动：

旋转，

平移，

和振动，

旋转和转化时分子在空间中运动，

此时原子的间隙不变。

然而振动会改变原子间距，

实际上这改变了分子的形状。

每种分子都有一定数量的运动方式。

运动方式的多少与其自由度有关，

用机械术语讲，

就是我们为了全面了解一个整体

而需要考虑的变量的数量。

立体空间可用x,y,z轴描述。

平移可让分子朝各个方向运动。

这种运动方式在三个维度上都完全自由。

分子也可以围绕这三个坐标轴旋转，

这是另外三种运动方式，

除非它是像二氧化碳一样的线型分子，

线型分子的一种旋转方式是绕自己
的轴线旋转，

由于它的原子位置不变
这种方式不纳入旋转方式的种类。

振动就有一些复杂了。

以氢分子为例

它们的两原子间的间隙在不断变化，

就像被弹簧连接一样。

这种间隙的改变很微小
小于十亿分之一米。

分子的原子越多
它的振动方式就越多。

例如水分子有三个原子：

一个氧原子，两个氢原子
和两个相联点。

这种结构让它有了三种振动方式：

对称拉伸，

非对称拉伸，

和弯折。

更复杂的分子有更剧烈的振动方式，

比如强振动，

摇摆，

和弯折。

知道了分子中原子的个数
就能知道其振动的种类数量。

当运动不受阻碍时，

振动种类数量是原子数量的三倍。

这是因为每个原子都可以从三个方向移动。

三种运动种类属于平移，

这时所有原子同方向移动。

旋转有三种运动方式
（线型分子有两种）。

其余的3N-6种（线型分子3n-5种）

属于振动。

那么这些运动由什么引起呢？

分子吸收了周围的能量
而得以运动，

这些能量主要以热量或电磁波的形式存在。

当这些能量转移到分子上时，

它们可能振动，

可能旋转，

或是更快地平移。

更快的运动速度导致了粒子的动能增大。

宏观上表现为温度升高，
内能增大。

微波炉工作正是应用了这一原理。

微波炉放射出电磁波
被分子吸收，

尤其易被液体吸收。

分子运动速度加快，

相互碰撞后增大了食物温度和内能。

温室效应则是另外一个例子。

太阳的辐射照射着地球表面，

被地表反射到大气层。

水蒸气或二氧化碳之类的温室气体
将这些辐射吸收，

运动速度加快。

这些炽热，高速运动的分子
朝各个方向释放红外线，

有一些红外线回到地球
使之升温。

这种分子运动会停止吗？

你可能认为
在绝对零度时这有可能发生，

在可能到达的最低温度下。

至今没有人曾创造出那样的低温环境，

但是即使我们可以，

根据量子力学的中零点能量的解释，

分子在那样的情况下仍能运动。

换句话说，自宇宙婴儿时期以来
万事万物就在不断运动，

在我们消逝幻灭之后仍会继续。

Subtitled by:Zhiyang Liu