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39 所有物质都很懒 能量最低原理（第1页）

39　所有物质都很懒：能量最低原理

能量最低原理，是物理学当中一条极其重要、极其基本的原理。由于是原理，我们无法从逻辑推理的角度去证明其正确性，只能承认世界的规律本就如此。

能量最低原理，是说所有物理系统都最“喜欢”能量最低的状态。此处的“喜欢”，对应英文中的“favour”，意思是，任何一个物理系统，只有能量最低的状态才是最稳定的。比方说有个杯子，轻轻推它一下，它就倒了。为什么呢？因为倒下的时候，它的重心最低，重力势能比它站着的时候更低。但一个倒下的杯子，你再怎么推它，它也不会自己站起来，因为它的能量已经是最低的了。同理，为什么不倒翁不容易被推倒？就是因为它特殊的几何形状，导致你在让它倾倒的过程中，它的重心其实在升高。重心升高了，它的重力势能也增高了。根据能量最低原理，不倒翁有回到重心最低、重力势能最低的趋势。这就是不倒翁“不倒”的原因。

不光杯子如此，宇宙当中的每个粒子都有这样的性质，都喜欢处在能量最低的状态。为什么给一块铁加热，当铁的温度上升到一定程度的时候它就会发光？这也是因为能量最低原理。因为当你给铁升温时，铁原子内部的电子会被激发到能量更高的状态。但是高能量是不稳定的，这些电子都倾向于掉落到能量更低的状态。在这个过程中，由于能量守恒，电子的能量会转化成光子放出，对我们来说，就看到了铁在发光。

能量最低原理是一条极其重要的物理学原理。除了能量最低，还有很多类似的物理学规律，例如在统计物理中，有自由能最低原理。在场论中，有作用量最低原理，等等。这些原理的基本思路跟能量最低原理是一致的，只是表现形式不同。至于为什么我们这个宇宙会遵循能量最低原理，就目前来说，我们就不得而知了。

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