自由度

想象舞池里的一个人。他可以前进后退、左移右移、原地旋转——这些就是他能动的各种独立方式。把它们数一数，你就数出了这位舞者的自由度：可供选择的、彼此独立的运动或变化的种类。

在物理学里，一个自由度，就是系统能够运动、指向或储存能量的一种独立方式。一个在气体中飞行的单原子有三个自由度：它能沿空间的三个方向移动。一个由几个原子组成的分子则更多，因为它还能转动，它的原子还能彼此振动。自由度的总数告诉你：要在某一瞬间完整描述这个系统，你需要指定多少个彼此独立的量。

这之所以重要，是因为数自由度正是物理学家预测物质如何储存热量的办法：每一个活跃的自由度都能分到一份热能，这就决定了材料的热容。一个常见的微妙之处是：有些自由度可以被「冻结」——在低温下，某些振动或转动干脆不开启，因为量子力学不允许它们只取很小的一点能量。