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提出我们能在嘈杂的蒸汽机大汗淋漓的深处发现潜藏着的生命意义，这个人绝对不会是我。但事实证明，了解一下蒸汽机从燃料燃烧中吸收热量并用于驱动机车轮子或煤矿水泵的周期性运动的能力，对于理解能量——无论是何种形式、何种背景下的能量——如何随时间演化，都不可或缺。而能量演化的方式，也对物质、心灵和宇宙中所有结构的未来都有深刻影响。所以，就让我们从生命与死亡、目标与意义的崇高境界纡尊降贵，去看看18世纪的蒸汽机不断发出的咔嚓咔嚓、叮叮当当的声音。
蒸汽机的科学原理很简单，但也很巧妙：水蒸气受热会膨胀，进而向外推挤。给一个圆筒的顶部装上密封的活塞，活塞可以沿圆筒内壁自由地上下滑动，圆筒里则装满蒸汽，而蒸汽机就是通过加热这个圆筒来利用上述推挤作用的。蒸汽受热膨胀时，会强力推动活塞，这种向外的爆发力可以让车轮旋转，让碾磨机开动，让织布机运转起来。这样向外用力消耗掉能量之后，蒸汽冷却，活塞滑回原位，并准备好在蒸汽再次受热时向外推动——只要一直有燃料燃烧重新给蒸汽加热，这个循环就会一直重复下去。 [3]
虽然历史只记载了蒸汽机在工业革命中的重要作用，但它为基础科学带来的问题同样重要。我们能从数学角度精确地了解蒸汽机吗？蒸汽机将热转化为有用活动的效率有无极限？在蒸汽机运转的基本过程中，有没有哪些方面跟机械设计或所用材料的细节无关，而只属于普遍的物理学原理？
在苦思冥想这些问题的过程中，法国物理学家、军事工程师萨迪·卡诺开创了热力学：关于热、能量和功的科学。但从他1824年出版的论文《论火的动力》的销量中，你绝对看不出这一点。 [4] 但是，尽管慢慢才获流行，他的观点还是启发了众多科学家在接下来的一个世纪里发展出了一种全新的物理学视角。