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理想氣體定律是條小小方程式，描述大多數情況下大多數氣體的體積、壓力和溫度之間的關係。這句話活像是律師說出來的，提醒我們：這條定律並不適用於宇宙的任何地方，但如果用在我們日常生活會遇到的狀況，那麼這項定律就是貨真價實的寶貝。而且，理想氣體定律是個偉大模型，讓我們看到在封閉系統中，不同的變項如何相互影響。還可以把這條定律稍做修改，得到完美任務定律——在壓力下仍能有好表現的指引法則。

如果你對數學很內行，大概可以想到理想氣體定律表示為PV ＝ nRT，其中P 是壓力，V 是體積，n 是氣體的分子數量或莫耳數，R 是一個想像出來的常數（為了讓其他數字都配合得恰如其分），而T 是溫度。如果你的數學不怎麼樣，可以把理想氣體定律簡單想成「有史以來最顯而易見的科學定律」的強力候選人。

理想氣體定律，以及它的超簡化版本查理定律和波以耳定律，這幾個方法全都用來是計算並定量你早就直覺了解的事情。舉例來說，如果我們把氣球裡的空氣放出，氣球就會變小——只要我們沒有耍什麼心機，例如改變溫度或改變氣球外的氣壓。早在大家都還是幼稚園小鬼頭的時候，我們應該都會注意到氣球放氣就會縮小。這並不是什麼最新消息。

雖然沒什麼新奇的，但理想氣體定律確實能讓我們更詳細檢視和氣體有關的一切現象，讓我們進入氣體分子的祕密生活。這裡的「分子」除了指CO₂——二氧化碳之類的分子氣體，也指單純古老的原子氣體，例如氦；在理想氣體世界裡，可以把它們當成同樣的東西。氣體分子們並不會乖乖待在同一個位置。如果氣體分子夠大，就可以看到它們到處亂跳，一直動個不停。它們擁有的能量越多，動得越快；動得越快，溫度也就上升得越高。只有在絕對零度（攝氏零下273 度）的狀態裡，分子才會幾乎完全靜止，否則這些分子幾乎都是瘋狂的舞棍。

為了示範分子層次的氣體活動，G 先生在講桌上放了兩個有水的燒杯，一個裝冰水，一個裝滾水。他拿出一顆金屬球，看起來就像古老的聖誕裝飾品，還用一根細管子把它和一個小小的閥門與壓力計連在一起。他把小球浸入冰水裡，壓力計的讀數並沒有動靜。「了不起。」可愛的派崔克站我身後小聲說。現在看來並不怎麼值得記在心裡。

但是當G 先生把球放進滾水的時候，球內的壓力竄升。他解釋說，金屬球裡的分子因為被加熱而動得更劇烈了。移動的分子彼此撞擊，並且推擠金屬球的壁面。眾多分子撞來撞去，就成為可以測到的壓力。

G 先生打開閥門，放出一點熱氣，讓裡面的壓力和教室中的大氣壓力平衡，然後又把閥門關上。G 先生再次將金屬球放入冰水中，這時薄薄的金屬球發皺凹陷，就像牛仔腳下的空啤酒罐。依照G 先生對這個現象的解釋，我想像金屬球裡有好多跳個不停的分子。

球內分子（溫度和室溫相同）原本按著正規小步舞曲的步調跳舞，就像聽莫札特一樣。它們彬彬有禮地面帶微笑，只讓分子們的小手相碰。金屬球浸入熱水的時候，能量增加（溫度上升所帶來的），分子樂團開始演奏一些早期搖滾樂，男生扯開硬邦邦的外套，女生把盤起的頭髮放下，大家開始搖擺起舞，跟小步舞曲比起來更容易撞到別人。愛現的分子甚至會把舞伴拋到半空中、從胯下甩過去，大家撞來撞去的，不時還會撞上壁面，這些都會讓金屬球內的壓力升高。 隨著溫度持續上升，樂團奏起更狂野的節奏，分子們開始瘋狂地手舞足蹈、脫掉毛衣用力甩開、把掛在小小身軀上的T 恤撕爛，還四處噴漆塗鴉。它們變成龐克族、在嘴唇上打洞穿環、到處敲敲打打。如果分子們空有一堆能量卻無處發洩的話，就會發生這種事。

只要把分子們關在一起加熱，內部的壓力就會增加。那些空氣分子跳來跳去，撞上金屬球壁。它們急著展現拿手的舞步， 可是真糟糕，一直撞上牆壁。它們需要表現的空間！ G 先生釋放一些分子，讓金屬球裡面沒那麼擠，讓它回復加熱前的壓力，分子們就有空間可以伸伸手腳。它們又可以像之前那樣熱舞，而且比較不會撞到牆壁，也就有更多自由可以舒展。

當金屬球裡面的空氣又冷卻下來的時候，能量降低、音樂變慢，分子們也變得克制。它們發現舞池空了一半。其他人都跑到哪兒去啦？分子們清清喉嚨，尋找自己亂扔的衣服。它們再度跳起客氣有禮的社交舞，低頭看著自己的腳，避免眼神接觸。它們不再需要這麼多空間，而且現在人也比較少了，幾乎不會撞到金屬球內側。球內的壓力比外頭的大氣壓力低，於是壁面往內凹陷。派對真的結束了。

多年後的某個大熱天，我回到車上，發現有一罐麥根沙士炸開了。因為看過G 先生用金屬球做過的示範，所以我知道為什麼。麥根沙士裡的二氧化碳如果受熱，就會對罐子內壁施加壓力。到最後，壓力大到必須要有更多空間才行，但因為罐子無法像氣球或自行車胎那樣大幅膨脹，於是驚天動地炸了開來，整個車廂都是黏黏的麥根沙士。後來，我的車裡就一直有種很好聞的懷舊冰淇淋店甜味（即使那罐麥根沙士在寒冬中凍得硬邦邦，還是一樣會炸開。老實說，你怎樣都鬥不過這些罐裝麥根沙士的）。

書　名｜《物理才是最好的人生指南：讓你變聰明、變強大的宇宙自然法則》
作　者｜克莉絲汀．麥金利（Christine McKinley）
譯　者｜崔宏立
出版社｜究竟出版
出版日期｜ 2025 年6 月