既然没有永动机,那分子又是怎么做到无规律的?
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永动机 , 这恐怕是一个永不消逝的主题 。 虽然科学早就说过永动机是不存在的 , 但是许多人都有一个问题:既然永动机不存在 , 为什么宇宙中的一切事物都会不断的移动?分子为何总是能自由地移动?
首先 , 我们要了解什么是永动机 。 永动机 , 并不是一台永不停歇的机械 , 它是一台不需要任何外界能源 , 也不需要任何能源就能持续工作的机械 。 永动机的核心是“做功” , 而非“涌动” 。 永动机一般有两类 。
首先是永动机的一种 , 它不需要任何外界的能源 , 就可以不断地向外工作 。 这是违背能量守恒的 。 能量不可能是无中生有 , 也不可能无缘无故地消失 , 它只是一种能量的转化 , 一种物质的时间变换 , 一种是将热能转化为动能 , 一种是用一个热水袋来加热 , 那么热量就会从一个袋子里传到你身上 。
在这个过程中 , 能量的总量没有变化 。 另一种是永动机 , 它是通过一个热源来吸收热量 , 并不断地作功 , 这就是所谓的第二种永动机 。 永动机不违背能量 , 却违背了热力学的第二定律 。 机械能可以转化为内能 , 但是在不产生其它改变的情况下 , 所有的内能都转化为机械能 。
说了那么多关于永动机的东西 , 我们再回头来解释 , 分子为何总是能自由地移动 。 英国植物学者布朗于1826年发明了分子的非规律性运动 , 又称“布朗运动” 。
【既然没有永动机,那分子又是怎么做到无规律的?】分子会不断地做不规则的运动 , 就是因为每个分子都是有能量的 , 一个分子的运动规律是机械的 , 而多个分子的运动则是按照统计学的规律进行的 , 没有任何规律可言 。 并非只有分子 , 宇宙中所有的物质都存在着能量 , 只是它们的体积不一样 , 并且微观世界中的粒子所携带的能量也很难被我们察觉 。 理论上 , 能量是不可能存在于绝对零度的 。 但是 , 绝对零度只是最低的温度 , 不会比我们的速度更快 。 因此 , 像分子这样的微粒 , 在没有规律的情况下 , 随心所欲地移动 , 与永动机无关 , 两者是完全不同的 。 不仅是分子 , 在更微小的微观世界里 , 像原子、原子核、电子这样的微观粒子 , 都是不断移动的 , 而且都携带着能量 。 同时 , 由于量子微观世界本身的不确定性 , 使得所有的微粒都会不断的移动 , 其位置与速度均不能确定 , 但其位置与速度的不确定乘积应大于或等于 。
这意味着 , 微粒的速度不可能是0 , 而是一定的移动 。 最后需要说明的是 , 能量守恒定律告诉我们 , 没有无中生有 , 也没有无中生有 。 事实上 , 也有“例外”:在真空中 , “凭空”生成了一对虚粒子 , 这似乎违反了能量守恒定律 。 但事实并非如此 。 虚空中的粒子对突然出现 , 只是一瞬间 , 就会消散 , “还给”了真空 。 如果有足够的时间 , 这将会在量子世界中出现 。 这还说明了 , 时间与能源的不确定 , 其乘积也必然比一个常量大(见图) 。
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