朋友，你知道什麼是火嗎？誒，我說的當然不是怎麼點柴火這樣，我說的是——當燃料燃起火焰的那一刻，到底發生了什麼？最開始的時候火是怎麼生成的呢？為什麼有的火的基部是藍色的而頂上卻是橙紅色呢？為什麼火焰會發出光？為什麼燃燒需要氧氣？

不知道？現在是不是有一點好奇了？

OK，那從我們還是智人的時候講起——這個時候我們的穴居人祖先在百萬年前就學會使用火了。在我們還需要用打火機或是火柴的時候，他們只需要大概搓一搓一些樹枝就可以點起火。

可以說，發現這個熱的、燃燒又神秘的“東西”算是我們歷史的高光時刻——這讓我們從原始人家族中脫穎而出，成長為智人，開始漸漸瞭解到這個叫做“火”的東西。

什麼是燃料？

我們知道，地球上的物質主要是由一塊塊微觀的“積木”——原子組成的，而兩個或者多個原子可以拼成更大的結構。

它們之間是由各種化學鍵連線在一起的，像離子鍵、共價鍵、氫鍵都屬於化學鍵，就像積木中間用來咬合的小突起一樣，化學鍵就是將原子們勾在一起的結構。

而分子，就是由幾個原子透過共價鍵鍵合起來的更大的結構：

舉個例子，兩個氫原子（H）和一個氧原子（O）鍵合，就可以形成一個H2O分子，也就是一個水分子。

水分子示意圖

當一個杯子裡水分子非常多的時候，啊哈，你就有了一杯水。

就像一杯水一樣，燃料也是由一堆分子組成的，但是又不太一樣，燃料分子可以和其他的一堆分子反應，透過熱的方式放出能量。“反應”，可以看做是燃料分子和好鬥的氧氣分子（O2）打架的過程，氧氣分子由兩個鍵合在一起的氧原子組成：

當兩個分子離得過近時，他們的衝突就從言語上升為肢體的了——他們都在打架過程中想拆開彼此的化學鍵。

氧氣和燃料之間的反應，我們會把它叫做“放熱反應”，顧名思義，在兩個分子互相撕扯打鬥的過程會放出大量的熱。

這些熱量會受到原子之間的化學鍵影響，在它們發生反應、斷裂、重新結合後釋放。

曾經感情幸福的燃料原子如今突然各自和曾經怒視的氧原子組合到了一起，這個過程說明燃燒反應不光是放熱反應，也是氧化還原反應，這個放熱的氧化還原反應，就是所謂的“燃燒”。

其實，燃燒只是所有放熱氧化還原反應中的一種形式，生活中常見的鋼鐵變棕紅、變薄變脆的生鏽的過程，也是其中的一種形式，只不過速度放慢、又需要水的參與罷了。

說回到燃料，就是一系列非常容易燃燒的分子，這裡說的容易燃燒，就是容易在氧氣存在的時候，斷裂本身原子間的化學鍵而和單獨的氧原子結合形成化學鍵、然後再放出熱量。比較常見的就是碳氫化合物——一種由氫原子（H）和碳原子（C）組成的化合物分子。在石油、煤炭、木柴或者天然氣中多少存在的甲烷（CH4）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）都是碳氫化合物。

那麼問題來了，既然自然界中到處都存在著脾氣暴躁的氧氣分子，而各種石油油田、煤礦、木材、冒著天然氣的沼澤也分佈在各地，那為什麼它們沒有一直燃燒呢？它們中的碳氫化合物難道不會和空氣中的氧氣分子相互反應嗎？加油站、森林也並沒有著火呀？打著含有甲烷的嗝的牛好像也不能噴火呀？

答案很簡單：當你需要點火的時候，你不光需要氧氣和原料，你還需要給它加熱。

玩火從加熱開始

加熱說得專業一點就是增加動能，動能可以由原子來回搖晃的速度反映。按照這個思路來說，如果一個東西“冷”的話，其實就是組成這個東西的原子搖晃得比較輕柔，而熱的話就是它的原子搖晃劇烈。

舉個例子，下面圖中的三個呆呆的原子組成的分子在輕微晃動，有著比較低的動能——動得比較慢，此時這個分子就比較“冷”：

同時，如果另一個由相同原子組成的分子有著很高的動能——運動得很快，我們就說它很“熱”：

設想有一堆柴火在室溫下的某個地方，它們該不會就自己著起來，甚至把周圍的東西都燒掉吧？當然不會啦！就算你盯著這堆木頭，嘴裡念一百遍“古娜拉黑暗之神、燃燒！”，應該也無濟於事，那是因為環境對於它們來說太“冷”了。木柴中的碳氫化合物運動得並不劇烈，以至於當空氣中的氧氣分子碰到它們時只會溫柔地“彈開”：

這個時候就不會發生什麼。沒有化學反應、氧氣分子和燃料分子也不會打架——碳氫化合物只會好好地待在自己的固體結構裡。

——除非，我們用一些手段讓它們像“熱氣”一樣攪和在一起。

如果我們需要讓木柴燃燒，我們就需要讓木頭中的碳氫化合物到空氣中去，慣用的手段就是加熱。當我們給的熱量越來越高時，分子振動得就會越來越激烈：

如果我們不斷加熱再加熱，它們的振動就會越來越激烈，最終，長長的碳氫化合物鏈之間的化學鍵受不了就會斷開：

長的分子鏈斷裂後，其中的一部分就會像氣體一樣飛出去，這就是木頭中燃料的蒸發過程。

用專業一點的術語來說，這個蒸發過程就是熱解，用來描述分子因熱而斷裂。當然，這只是把燃料變成火、也就是燃燒的第一步，畢竟對於這部分碳氫來說，它們只是剛到“戰場”而已。

這時一但它們就位——怒氣衝衝的氧氣分子和同樣怒氣衝衝的碳氫分子在激烈的氛圍中糾纏在一起，它們的放熱戰爭就開始了，同時，它們的反應會放出的熱，就會熱解更多的燃料分子，然後和更多的氧氣反應，放出更更多的熱量，再熱解更更更多的燃料分子……

換句話說，只要我們給燃料加上一些足以從中分離碳氫分子的初始熱量後，就可以點著火了，這樣，很多的熱量便會放出，我們便可以利用它來做很多事情了。

火苗中的光從哪裡來？

我們現在應該知道了最初的碳氫分子如何蒸發成氣體、又如何與氧氣反應放出許多熱，於是我們會覺得火很熱。不過，為什麼火也會發出光呢？為什麼火焰可以被我們看到呢？

實際上，火光主要有兩個來源：化學發光（chemiluminescence）和白熾光（incandescence）。

其中，化學發光是來源於熒光棒、或是螢火蟲的屁股等等一類的光，這類光不來源於熱，而是來源於化學反應。我們平常見到的熒光棒，一般是由兩種分開存放的化學物質組成的，在使用前，我們都會彎折熒光棒，這時它們中間的格擋就會斷裂，兩種化學物質便會混合、反應，發出光線。

我們上面說的燃料燃燒的例子其實也是一樣的：碳氫分子和氧氣分子反應，除了放出熱量外，還發射出了化學發光，而這部分光是藍色的。

蠟燭燃燒火焰根部的藍色部分為化學發光

這解釋了蠟燭火焰有一部分為什麼是藍色的。但藍色上面那裡黃、橙、紅色的部分是什麼呢？那部分就是白熾光。

流星進入地球的大氣層發出明亮星光就是白熾光，白熾燈中鎢絲變熱發光也是這個原理。白熾光往往由一些像鋼條之類的黑色固體變得熾熱之後發出。

鋼條極熱發光

準確地說，白熾光發生在火焰的黃色部分，其中的固體部分變得熾熱發出了光。

是哪一部分固體呢？畢竟氧氣和燃料都是氣態的，而其中也並沒有鋼絲對吧？

雖然沒有鋼絲，但確實是有固體浮動在火焰中的。

為了更好地瞭解到這裡面的固體到底是什麼，我們先從這一堆氛圍緊張的氧氣、碳氧分子開始考慮：

當它們靠得很近時，一陣激烈的打鬥呼之欲出：

這個時候，因化學鍵剛斷裂而分開的原子正準備形成新的分子——這種情況下會產生水分子（H2O）和二氧化碳分子（CO2），此外還會剩下一些碳原子：

像是我們經常聽到的燃料燃燒而影響環境的產物二氧化碳就是這個過程產生的，但是為什麼這中間還會剩下碳原子呢？其實是因為氧氣不夠用了。要形成上面圖中的二氧化碳分子，需要一個碳原子（C，紅色的）和兩個氧原子（O，藍色的），而實際情況中很可能出現氧原子不足的情況，於是剩下的一個碳原子就組成了白熾光需要的固體。

這些碳原子固化成束就形成了碳煙（soot）。這時，由於周圍的溫度非常高，這些碳煙束就會像一塊熱鐵一樣發出輝光，百萬碳煙粒子一起發光就形成了我們看到的黃色的火焰部分；而這些碳煙隨著上升溫度降低了一些，顏色就變成了更“冷”的紅色，也就是我們看到的火焰的紅色頂部。

總結

在火被發現的一百萬年後，我們大概瞭解到了火是什麼。

如果這個時候有人問你火是什麼，你便可以回答，火就是燃料氣化後和空氣中的氧氣發生反應放出大量熱和藍光、同時有副反應生成碳煙由於熾熱發出黃光的過程。

如果你還想顯得更厲害一點，也可以說，火就是以碳氫化合物為代表的燃料熱解後、經歷快速的放熱化學發光的氧化還原反應、並以發出白熾光的碳粒子為副產物的過程。

如果對方瞪你的話，你就放慢語速再重複一遍。