波義爾不光折騰永動機，還是熱力學的開創者之一，他利用格裡克發明的真空泵研究出了波義爾定律（高中物理都要考的）。在這個背景下，蒸汽機應運而生，在瓦特大幅提升了蒸汽機效率之後，工業革命正式來襲。科學技術促進生產的發展，反過來工業效率的提升又極大地加深人們對科學原理的認知。一大批科學家投身熱力學，在他們的研究過程中，人類接觸到了宇宙終極奧義。
熱力學是一種可以改變人生觀的學問（圖片來源：google）
能量始終守恆
1842年，德國物理學家邁耶提出：在恆壓過程中，用來產生膨脹的熱量與功之間普遍可互換。
1850年，克勞修斯在此基礎上給出了一個更加明確的說法：在所有熱機做功的情況下，所消耗的熱量與所做的功成正比；反過來，等量的功產生等量的熱。這就是熱力學第一定律，也就是能量守恆定律。
這時候人們終於發現，任何一個封閉體系的能量都是一定的，只是從一種形式轉化成另一種形式。比如你抬起一個桌球，然後放手讓它落下，球的勢能轉化為動能，速度越來越快，直到彈到地上，動能轉化成空氣振動的機械能，這就是乒桌球乓的聲音，除此之外，還將地面和自己也加熱了那麼一點點。
（圖片來源：google）
當我們打開電燈，電能通過電線輸入，轉化為可見的光能，也產生了一點熱能。
我們點燃酒精爐加熱食物，這是蘊藏在酒精裡的化學能變成熱能和光能。
就連驅動人體運動的能量，也來自食物裡的化學能。不吃飯餓肚子，更跑不動。
而如果你要想跟造物主耍點小聰明，想要通過精巧的設計來創造出額外的能量，上帝會給你出示警示牌：「對不起，你沒有權限！」而如果想要偷取上帝的一點點能量，那更是痴人說夢了！
（設計臺詞）上帝：把人類那幫小兔崽子都盯緊了，防火防盜防人類！（圖片來源：wiki）
「額外」的能量存在嗎？
儘管人們在自然界探尋到了一些有趣的現象，發現了看似「額外」的能量，並想辦法去利用它們。但最終仍然是失敗了，因為能量守恆定律無處不在。當然先人的工作仍然很有意義，因為他們擴大了我們的認知範圍。
1827年，英國發明家康格裡夫爵士觀察到毛細現象，水在特別細的管子裡竟然會自動上升，這能量是從哪裡來的呢？他就此腦洞大開，設計出一套裝置，用滑輪帶動一個斜面，從頂部到底部，貼附了一整圈的海綿，康格裡夫相信，由於海綿的毛細作用，他的裝置會持續運作。
英國發明家康格裡夫爵士（圖片來源：wiki）
靠一塊海綿就可以產生無盡的動力，這種設計當然是異想天開了。那麼，康格裡夫爵士的錯誤在哪裡呢？
原來，毛細現象絕非上帝的施捨，或者宇宙系統的bug。水進入毛細管中，水和玻璃的界面增加，玻璃和空氣界面減小，前後的表面張力不同，釋放了一部分表面能，轉化成管中水的勢能。所以，水在毛細管中的上升，提升的勢能實際上來自表面能的變化。
表面能其實在生活中無處不在，比如水面能放置回形針、硬幣，水蜘蛛可在水的表面漂浮行走等。
水蜘蛛為何能在水面行走？（圖片來源：google）
再比如麵粉爆炸，這是一件讓很多人莫名其妙的事情。麵粉，這可是用火也很難點著的東西啊！
我們先從製作麵粉說起，粉碎機把小麥加工成很細很細的麵粉，在這個過程中，粉碎機消耗了電能對小麥做功，一部分能量轉化成麵粉的表面總能量，被粉碎的程度越大，顆粒越小，表面積越大，那麼總表面能也就越大。我們把麵粉揚在空氣裡，看似烏煙瘴氣，實則高能危險。當每立方米空氣中含有超過9.7g麵粉時，被空氣均勻分散後，比表面能很高的麵粉由於與空氣接觸更充分，麵粉和空氣這個系統總的化學勢能增加，更容易達到活化狀態，一旦遇到火星，甚至只要環境達到適當的溫度，就會瞬間燃燒並形成猛烈的爆炸。因此，當我們理解了從加工麵粉開始的能量變化，就不會對麵粉爆炸這種現象產生懷疑。
回過頭來，雖然康格裡夫爵士犯了錯誤，但那是因為當時人們還沒有深入了解表面能，他的努力加深了人類對表面能的理解，所以仍然是有意義的。
麵粉廠發生爆炸（圖片來源：wiki）
與之類似的還有克魯克斯的光能輻射計，在一個局部真空管裡放置一組金屬葉片，所有葉片一側是拋光或白色的，另一側是黑色的。當用光照射時，葉片竟然會自發轉動，因此，這個裝置也被稱為「太陽風車」。
（圖片來源：wiki）
克魯克斯的這個神器被製造出來以後，一時間各種解釋紛紛來襲，引發了巨大的爭論，連大神麥克斯韋也參與其中。後來，真正被科學界接受的解釋是雷諾斯於1879年作出的，恰逢這一年麥克斯韋去世，而麥神又曾批評過雷諾斯的這一解釋，因此雷諾斯的論文未能及時發表，理由是：「麥神剛一去世，就發表你的論文，不太好吧？」這反而讓「太陽風車」增加了一層神秘色彩。直到現在，作為激發孩子好奇心的玩具，很多學校和博物館裡仍然展示著「太陽風車」。我們雖然知道這絕不是傳說中的永動機，而是光能轉化成機械能，但有關其最準確最細節的解釋，非相關方向的物理學教授也很難給出。
現在我們有了更好的方法，可以直接將光能轉化成電能，那就是光伏。
再比如居裡夫人提取出鐳元素後，一到夜間，她的板屋就成了一個精靈的世界，玻璃、紙張、甚至衣服都在閃閃發光。那是鐳一刻不停地釋放著光、熱以及那不可見的、含有巨大能量的射線。一時間，無數科學家開始質疑居裡夫人的發現，因為這一發現與牢不可摧的能量守恆定律似乎相悖。
居裡夫婦在實驗室觀察鐳（圖片來源：google）
1904年，美國著名作家馬克吐溫甚至寫了一部短篇小說《與撒旦的交易》，文中的撒旦身高一米八五，體重400千克，他通體由鐳構成，所以全身都發出綠色的冷光，放射性特質讓他渾身發熱，這熱量足以點得著雪茄。可見在當時，全世界都被鐳元素這神奇的能量所驚嘆。
現在我們知道，鐳的強大能量來自原子核反應的質量虧損，「居裡夫人們」對於放射性現象的研究，帶領我們進入了原子能的時代，我們終於製造出了原子彈、氫彈等核子武器，並享受著核能帶來的便利。
人類通過對放射現象的理解，進入了原子能時代！（圖片來源：google）