下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
在原子尺度，所有颗粒都一直在运动。即便在最平静的水池或是最坚硬的冰山中，原子也一直在颤抖，不是因为冷而是因为热。物质普遍存在的这种热运动，是最没有规律可言的运动之一。这与真实世界中的随机性非常接近，实际上，数学家们用于驱动随机数生成器的方程便是基于此原理开发而来的。
布朗运动与真实舞蹈之间的相似性并不只是巧合。康奈尔大学的物理学家们，通过对某次摇滚音乐会视频中一群舞者的详细研究，发表了一篇题为《重金属音乐会中狂舞者的集体运动》（Collective Motion of Moshers at Heavy Metal Concerts）的论文。他们发现，无序的气体状态，如果按比例缩放到二维的舞池，可以很好地描述这一活动。对此他们写道：“这一发现为狂舞与气体之间的相似性提供了强有力的支持。”该论文发表于2013年2月11日，由arXive.org收录，虽然看上去有些搞笑，但这背后的科学性对于群体行为动态分析研究来说，却是具有预测价值的。
当然，真正的舞蹈都是有目的性的，而原子却没有心脏、大脑或脚去实现什么目的。但是通过两者之间的类比，用以说明原子躁动不安的运动方式，也可以帮助我们来阐明真实世界的现象，例如温度。
当温度与热的概念到了原子层面时，就不会像你预料的那样了。在这个范畴中，“热”是一种粒子之间相互碰撞传递的能量。热量越多，粒子碰撞的活跃度就越高。很多布朗同时代的人都相信，热量是某种很像生命力的力量，但可以适用于所有物质。这种背景能量存在于所有存在原子的地方，并且所有原子因之而舞蹈。即便原子被严格限制在石英晶体或一块骨头中，它们也像坐在座位上感受摇滚乐节奏的观众一样躁动。
另一方面，温度也是一种热效应。当不断增加的热量加速了汞原子的振动时，汞原子之间相互撞击太强烈，就被迫需要扩张，因此水银温度计中的温度和汞平面都上升了。拥挤的舞池也是差不多的状况。人们在静止站立时可以紧紧地靠在一起，但音乐响起的时候，他们就会开始推倚对方，每个人都自动扩张了地盘。被观察对象的温度，其实就是反映了其内部粒子舞蹈的活跃度，因热而膨胀的气体也解释了，为什么热空气会上升以及驱动风和其他天气现象形成的动力学原因。
康奈尔大学的研究还指出，温度方程同样也适用于舞池。研究者利用计算机技术模拟了一支紧密排列的“移动活跃性模拟机器人”舞蹈队，通过模仿一群密集的热舞者和其周围的旁观者，研究了其互相碰撞时的动能损耗。“通过对电脑模拟的舞者的运动进行测量，建立了一个径向温度梯度（物体由里向外或由外向里产生的温度差异），”他们如此写道，“计算机模拟的舞池，中心位置温度更高，而边缘温度则相对较低。”
简而言之，对于你来说，原子这种因热而驱动的舞蹈在原子层面上维系着你的呼吸与生存。依赖这种热运动，氧气从你的肺里扩散到血液中，信号分子钻过神经细胞与肌肉细胞之间的狭窄缝隙，告诉你该收回那只快要被烫伤的手了。如果你在冬日里摘下手套并抓住某人被冻得冰凉的手，你身体上那些碰撞更激烈的原子会“鼓舞”对方那些缓慢的原子，与此同时，一波波扩散的离子将这种感受，通过你的神经系统传导到你的脑中——或者更形象地说——传导到了你的心里。
在整个过程中，氢原子扮演的是什么角色呢？首先，人身体的2/3都是由含氢水分子构成的。如果你是一个150磅（68千克）的成年人，你身体的大部分都是由紧贴在一起的10磅（4.5千克）的氢和80磅（36.3千克）的氧组成的，它们通过各种途径进入了你的身体。从某种意义上讲，正是它们维持着你此时此刻的存在。如果更仔细地观察它们在你身体里所做的事情，你也许会更加开心。