都说永动机不可能存在,可大到宇宙小到分子,不都在不停运动吗?

星空承载梦想 2024-10-16 09:15:23
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现代科学认为,我们的宇宙诞生于138亿年前,当时有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过漫长的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,我们的地球就是太阳系中的一颗行星,在太阳系中一共有八大行星,它们都在围绕太阳转动,而地球是唯一一颗诞生了生命的星球,生命的出现给地球增添了很多色彩,尤其是人类出现以后,解开了地球上很多的奥秘,从古至今,人类一直都在不断的研究和探索世界的奥秘,而且也有很多人想要发明出永动机来,永动机的想法最早起源于公元1200年前后的印度。印度人巴斯卡拉提出了巴斯卡拉的轮子,这是有文字记载的历史上最早的永动机设计之一。

其设计原理是在轮子上连接很多水银轴条,希望在轮子转动时,轴条里的水银不停移动,依靠轴条力矩的不平衡性来实现永动机的不间歇运转,13世纪,法国人亨内考(hennekau)设计出“磨轮(魔轮)”永动机。一个圆轮上连接着若干根可以活动的杆,每根杆上连接着1个球。在轮子转动时,下行杆和球远离轮子中心,下行力矩变大,上行的杆和球靠近轮子中心,力矩逐渐减小。但由于装置重心会不断移动,且存在摩擦、空气阻力等因素,无法实现永动。在人类历史上有很多人对永动机进行了探索和尝试,但是所有的永动机设计都是以失败告终,为什么人类无法制造出永动机呢?永动机是一种能够自行运转并且产生无限能量的设备,但是从物理学的原理上来说,它是不可能存在的。

根据能量守恒定律,能量不是被创造或毁灭,只能在不同形式之间转化,永动机违反了能量守恒定律,因为它试图在不输入能量的情况下产生无限的能量输出,能量守恒定律是自然界的基本定律之一,大概意思是能量即不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变,比如说当物体从高处下落时,重力势能不断减少,而动能不断增加,在这个过程中,重力势能转化为动能,总的能量保持不变,能量守恒定律适用于各种物理过程,其中包括力学、热学、电磁学等领域,它被称为是现代物理学的重要基石之一,而且热力学第二定律表明,在任何热力学过程中,熵总是增加的,永动机试图在不产生熵的情况下进行无限的能量转换,这也是不可能的。

热力学第二定律是热力学基本定律之一,克劳修斯表述:热量不可能自动从低温物体传向高温物体而不引起其它影响,这里强调的是自动,即除了有热量从低温物体传到高温物体之外,不会产生其它的影响,比如说冰箱能够将热量从冷冻室不断地传向温度较高的周围环境,从而达到制冷的目的,但这并不是自动形成的,而是需要电力消耗。开尔文表述:系统不可能从单一热源吸收热量并全部转变为功而不产生其他影响。这里的“不产生其他影响”是指除了吸热做功(即热运动的能量转化为机械能)外,不再有任何其他的变化,热转变为功是唯一的效果。自然界中一切与热相联系的自发过程都是不可逆的。例如,焦耳热功当量中功自动转变成热、气体向真空膨胀、热量从高温物体传入低温物体、浓度不等的溶液混合均匀等过程,它们的逆过程都不能自动进行。

热力学第二定律对于理解自然界中能量的转化,热现象的方向性以及各种实际过程的可行性等方面具有非常重要的意义,我们所认为的永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器,它的本质就是能量的自我循环,不过想要达到能量自我循环的条件就是拥有构成世界的所有基础要素,就是蕴含所有世界的基础信息,以此达到自我能量和外界能量的循环流通,人类制造的永动机是无法与自然能量进行循环的机器,它由于形成要素的不完整,所以就阻碍了能量的循环,就会一直存在一个障碍,无论这个阻碍有多小,都不可能实现,既然人类无法制造出永动机来,那么为什么天体会一直围绕质量大的天体转动,比如说我们的地球一直都在围绕太阳转动。

科学家认为,地球之所以会围绕太阳转动,主要是由于万有引力的作用,一方面太阳的质量巨大,对地球产生的强大引力,根据牛顿的万有引力定律,任何两个有质量的物体之间都是存在引力的,其大小和两个物体的质量成正比,和它们之间的距离成反比,太阳的质量远远大于地球,所以会对地球产生巨大的引力,而且地球在太阳引力作用下并不是直接落向太阳,而是在做近似圆周的运动,地球具有一定的速度,这个速度使得地球产生一个离心力,这个离心力和太阳对地球的引力相互平衡,从而使得地球能够稳定的围绕太阳公转,此外这种运动也符合开普勒行星的运动定律。开普勒第一定律指出,行星沿着椭圆轨道绕太阳运行,太阳位于椭圆的一个焦点上。

地球的公转轨道实际上是一个接近圆形的椭圆,在这个轨道上,地球不断的在太阳引力和自身运动的惯性作用下运动,看到这里,可能很多人会产生一个疑问,既然地球运动是因为太阳的引力,那么太阳和地球最初的动力是什么?目前来说在科学界有几种说法,第一个是星云假说:该假说认为,太阳系最初起源于一片巨大的星云,这片星云可能是由超新星爆发形成的,在星云内部,存在着微弱的初始运动,比如星际气体和尘埃的微小热运动,星际磁场的作用等。这些微弱的运动使得星云内部的物质并非完全静止,随着时间的推移,星云在自身引力的作用下开始收缩,根据角动量守恒原理,星云体的收缩会导致旋转速度加快,就像是花样滑冰运动员在旋转时收紧手臂会使得旋转速度变快。

除了这个说法之外,还有的科学家认为是天体碰撞导致的,这个说法认为,在星云当中高速运动的粒子相互碰撞是不可避免的,这些碰撞使得粒子聚集成更重的物质,并且在碰撞的过程中,粒子原有的惯性运动会被抵消而减弱,在物体惯性和引力的抗衡过程中,惯性动能减弱,物质就会更容易受到引力的影响,从而产生向心运动。除此之外还有外部干扰说:这个说法认为在太阳系形成早期,周围的其它天体系统或大质量天体的引力作用可能对原始星云产生干扰。总体来说,在太阳系早期的时候,一定有一股初始力量,将太阳系的天体运作了起来,而且在天体运动以后,它们都在源源不断的产生动力,这个动力可能和引力有关系,也可能和时空弯曲有关系。

如果说天体的运动和引力等因素有关系,那么分子的运动是不是永动机?根据科学家的研究我们能够知道,在自然界中,我们能够用肉眼所看到的物体就是宏观物体,而看到的物体被称为是微观物体,分子就是处于微观世界的物体,分子的运动其实也不是永动机原理,而是依靠自身的动能,分子处于不断的热运动中,这种热运动的能量来源就是分子自身具有的动能,就像是宏观世界中,物体的运动需要能量一样,分子的动能使其能够在物质内部自由地移动,比如说在气体当中,分子的动能较大,分子运动速度快,能够自由地向各个方向扩散,而且温度是影响分子动能的重要因素,温度越高,分子获得的能量越多,分子的动能就越大,分子的运动就会越剧烈。

而且虽然分子的质量非常微小,但是也存在一定的引力,这种引力使得分子在一定范围内能够相互吸引,虽然单个分子之间的引力非常微弱,但是大量分子聚集在一起以后,就会产生大的引力。除此之外,分子之间会不断的碰撞,在碰撞的过程中,分子之间会交换能量和动量,从而改变分子的运动状态。不过分子运动并不属于永动机的范围,因为分子的能量来源于外界环境,永动机是设想在不消耗能量或者从单一热源获取能量的情况下,能够永远地运动并对外做功,这违反了能量守恒定律和热力学定律,总体来说,分子的运动是物体的一种自然现象,遵循物理定律和能量的转化守恒,和永动机的概念完全不同。从理论上来说,想要建造一台永动机,必须客服很多问题。

比如说由于会产生摩擦,机器必须没有摩擦部件,从而导致机器失去热量,此外机器必须在这空中操纵,因为在其它地方操作机器意味着由于空气摩擦而失去能量,声音也是能量的一种形式,所以永动机不会发出任何声音,不过无论人类如何努力,都不可能制造出永动机来,因为它违反了自然界的法则,任何事物都是在自然界的法则之内进行的,脱离自然界的法则,它就不可能存在,从宇宙大爆炸的那一刻开始,宇宙法则就已经被制定好了,就像大质量的天体会产生巨大的引力,使得小质量的天体围绕它运动是一样的。虽然理论已经证明了永动机不可能存在,但是在实践中依然有很多人尝试创造这样的机器,我们其实可以将目光转向更高效、更环保的能源技术,比如说太阳能、风能、水能等。

除此之外,我们还能够利用更加强大的能量,比如说可控核聚变,反物质等等,可控核聚变能释放出巨大的能量。例如,核聚变反应中,氘氚聚变反应可释放出约 17.6MeV(兆电子伏特)的能量,而同等质量的核裂变反应(如铀-235 的裂变)释放的能量约为 200MeV。虽然从单个反应来看,核裂变释放的能量稍高,但核聚变所使用的燃料氘在海水中大量存在,每升海水中的氘聚变后释放的能量相当于 300 升汽油燃烧释放的能量。这意味着可控核聚变拥有几乎取之不尽的能源供应。核聚变反应的效率极高。相比传统的化石能源燃烧,核聚变反应几乎不产生任何污染物,能量转换效率可高达 70%以上。而目前最先进的火力发电厂的能量转换效率仅为 40%左右。这使得可控核聚变在提供大量能源的同时,还能极大地减少能源浪费。

人类应该积极的研究可控核聚变的发展,而不是想要制造出永动机来,因为这种一劳永获的事情是不可能实现的,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,只要人类能够坚持不懈的努力下去,总有一天人类的科技能够变得更加强大,到时候我们就能够解开更多的宇宙奥秘,希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

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评论列表
  • 2024-10-16 22:41

    永动机是存在的,太极八卦图就是永动机简图,本人花了30多年,已经破解,不开玩笑。动量守恒是有局限性的,浩瀚的太空天体运动是两种漩涡状态,互相转换,生生不息。从加速度漩涡转化为减速度漩涡,在这个过程中产生了空间和时间差。所以往加速度漩涡方向前进的速度是永远加速度的,所以动量守恒在这里不存在,当然,漩涡的圆周平面运动是动量守恒,所以动量守恒是有局限性的。

星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章