1 一開始
我們從介紹非常基本的「熱」和「功」的概念開始。
為了強調這兩個概念有多麼原始，我們得想像我們的祖先之一，在他的日常生活經驗裡，會怎麼樣對待這兩者。當然，我們得揣測一番這段虛幻的、無史可考的時間之旅。我們簡單的假定，有一位原型遠祖，有幸擁有跟我們差不多的感官和腦袋，他對外界刺激的基本反應也跟我們差不多。
然後，我們找出演化過程中的幾個關鍵點，這裡講的是差不多兩千多年來，人類開發出能夠從「熱」轉出「功」來用的引擎演化史。回頭看，會詫異怎麼要那麼長的時間，才有引擎；如果往前看呢，它居然發生了，簡直是不可思議。不管怎麼樣，今天，熱引擎（熱機）在文明的舞臺上可是個重要角色。下面，本書將辨明並闡釋，人類對於這個領銜舞者和重要推手，究竟知道些什麼，從中又學到了什麼。
≫ 冷熱本不同
我們的原型遠祖查理「洞人」（我們將如此稱呼他），從來沒有聽說過熱力學什麼的，不過他正是這門學問的早期學徒。對於熱（heat）這個字是什麼意思，他有一種原始但可用的理解。雖然他懂得的字不多，和今天上過多年學校，經歷過多年文明洗禮的人們相比，他談起熱的本質來，可能和他們說的差不多一樣「清楚」。「熱」這個字幾乎一點也不清晰明確。一本普通的字典，便可以找出十個有關這名詞的字義，再加上幾個動詞的意思。然而，我們即將看到，甚至就它的原始意義來說，我們稱之為「熱」的東西，長久以來便困惑了不少非常聰明的人。
回到查理吧。他自然沒有搞清楚他所認識的有關熱的林林總總，我們且推敲一下他究竟知道了些什麼。本質上，他所知道的，不外是和你我一樣的第一手經驗。太陽底下曬的石頭，摸起來就和陰涼處的石頭不一樣。踏進附近的淺池子，感覺要比那山泉溪流暖和得多。冬天他冷得發抖，夏天他直冒汗。冷熱之間的不同，對他饒有意思，因為兩者直接衝擊了他的感官，教他馬上感覺到。
查理也約略曉得什麼是熱絕緣物，雖然他從來沒叫過這名稱。仲夏之日，樹蔭下讓他涼爽點；春天來了，樹葉下的冬雪還沒融化。另一方面，他可以鑽進一堆枯葉裡保暖；當他富有一點了，可以穿上動物的皮毛，裹著熊皮坐在雪岸上，自然要比光著身子更耐得住。
常為季節的嚴酷所苦，
他有時全身顫抖，有時汗流浹背。
馴服了火之後，有好幾次，火把他從燒著的樹屋裡趕了出來，查理就搬到山洞裡住定，做起「洞人」來。於是，他對熱的經驗大大增加了。木柴燃燒提供強烈的熱源，又容易掌握，可以帶來帶去。柴火加熱東西的速度比太陽快多了。火邊的石頭燙得沒辦法碰。說不定，第一個家庭熱水器就是這樣來的：把燙手的石頭趕快丟進水桶裡。如果有人問他，他可能會回答：不錯，每當熱的東西和冷的東西放在一起，熱的便會冷下去，冷的便會熱起來。不過，幹嘛要問這個每個人都知道的愚蠢問題？
查理不久就知道：一些東西在火中或碰到燙石的時候，那變化可不是熱起來而已。木柴會燃燒起來，肉可以烤熟，冰雪會融化，水可以沸騰或乾掉，陶土給烘得堅硬，石塊會裂開。關於熱絕緣物的教訓也繼續增長：只要找幾片綠葉裹住手，他就可以把烤熟的肉從營火上扯下來，手也不會燙出水泡；穿上樹皮鞋底的新涼鞋，他可以坦然走在曬得發燙的石塊上。
毫無疑問的，烹烤食物
讓我們的朋友免於經常性消化不良。
≫ 從功取熱
必然的，查理逐步學到了另外一些對他變成很重要的東西。他發現他可以做功來得到熱；更準確的說，他發現對一個東西做功，得到的效果就跟把它和另一個熱的東西相接觸一樣。他可以把兩根棍子相互摩擦，使它們暖起來，如果用力摩擦得法的話，還可以生起火來。當然，他還不能夠好好的給功（work）下個定義，他也說不上來，棍子摩擦生熱和把它烤熱，有什麼不一樣。他只是很感激摩擦這一招，如果不小心讓火熄了，還可以用這一招重新生火。
從功取熱，查理有了新招數，
火熄了，他可以重起薪火。
查理明白，他得使勁摩擦，那可是得費點力的。事實上，人的使力或用勁，便是「功」這個概念的開始。查理的第一手經驗告訴他（自此以後的每一個人也都曉得），愈是用力或推或拉，移動一個東西愈遠，就要愈累。於是乎，一個人做的功，與移動的距離和所用的力是成正比的。從這樣單純原始的經驗，就誕生了「功」的力學定義：「功」的大小等於「力」乘以「使力的距離」的乘積。以形式符號來表示：
W = F × L (1)
W是對一個物體所做功的大小，推也好，拉也好，只要是用力F了一段距離L。得注意，要做點功，所用的力和距離都必須是一個實數。你可以累到半死去推一堵牆，但是除非推動了它，不然你是一點「功」也沒有做。功肯定會叫你累，不過，你可能做得很累，卻一點也沒做功──此處指的是本書所講的「功」。
英文字典裡，對名詞的work（功）有一打的解釋，對其動詞的解義，又有另外一打，幾乎沒有人會停下來仔細想想個中含意。現在，我們將採用上述的簡單方程式(1)來對它下個定義：機械功（力學功）等於力和距離相乘的乘積。顯然，我們還得對此做出更多的說明。
要能計算出某個動作或作用做了多少功之前，就必須對力和距離做出量化的描述。因為作用在一個單位質量上的重力（稱為重量），在地球表面各處大致一樣，長時間又不變，所以一個方便而廣為採用的測量方法是：以抬高某個標準質量一段標準距離，來決定功的標準單位，比如說，1呎磅。意思就是說，如果10磅質量的東西給抬高了1呎（英尺），或者5磅質量的物體給抬高了2呎，或者把1磅質量的東西抬高了10呎，便是做了10呎磅的功。如果你住在公制國家，質量單位用的是克（公克）或公斤，距離是用公分或公尺來測量。
不管用什麼樣的度量單位都沒有關係，如果一個動作或作用會導致（或「可以」導致）一個質量抬高，也就是施力（重量）一段距離（高度），我們就說這個動作或作用「做了功」。此定義說明中，「可以」的含意有點棘手，我們待會還要再談它。然而此時呢，我們已跑到故事前面很多個世紀了。
就查理來說，要衡量做了多少功，主要的方法無非是看自己變得有多疲累。對我們而言很重要的是，他發現並理解到，可以用力（使用肌肉）做功使某些東西發熱。除非參加過童子軍，我們大多數人壓根兒沒有想過鑽木（做功）取火的玩意。可是我們全都很快曉得：打磨一塊木板、踩剎車、讓軸承乾燥，皆會導致我們籠統稱為發熱的現象。而我們真正的意思是說：木板、剎車皮、軸承熱了起來，就跟拿它們去碰觸一個很熱的東西一樣。
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