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熵·熱力學第二定律

(2008-09-29 12:59:08) 下一個

既然宇宙的總能量守恒,能量並不會消失,我們人類是不是就可以隨心所欲地去“發明”和“創造”精神和物質財富了呢?可以毫無節製地去建設,去製造,去消費了呢?我們就可以濫用石油、煤炭、礦藏、空氣和水這些最直接、最基本的能源資源了呢?反正地球上存在著萬世不竭可循環轉化的能源,不用不是白不用嗎?


遺憾的是,真實的世界並非如此美好。當我們燒掉一塊煤,它的能量雖然沒有消失,但卻經過轉化變成二氧化碳以及其它氣體和物質一起散發到空間中去了。雖然在燃燒過程中能量並沒有消失,但是我們卻再也不能把同一塊煤重新燒一次來做同樣的功。這是非常顯而易見的事情,大概從來沒有人會去問:這是為什麽呢?在人類社會中,越是重要、越是普世的真理越是讓人熟視無睹,隻有聖賢哲人,那些偉大的思想家和科學家才會去思考這些問題。熱力學第二定律解釋了這個現象,它告訴我們,每當能量從一種狀態轉化到另一種狀態時,一定會產生消耗,這個消耗就是我們損失了能在將來用於做某種功的一定能量。這種在能量轉化過程中產生的今後不能用來再做同樣功的能量的總和就是科學家所定義的熵。


熵是不能再被轉化做功的能量的總和的測定單位。


科學家研究發現,當能量從一個較高的集中程度轉化到一個較低的集中程度(或由較高溫度變為較低溫度)時,它就做了功。而每一次能量從一個水平轉化到另一個水平,都意味著下一次能再做功的能量就減少了。


比如河水越過水壩流入湖泊。當河水下落時,它可以被用來驅動水車或發電。然而河水一旦落到壩底,就處於不能再做功的狀態了。我們知道處在水平麵上沒有任何勢能的水就連最小的輪子也帶動不了,雖然它也具有能量,卻還是成了一潭死水。我們將這兩種不同的能量狀態分別稱為“有效的”或“自由的”能量,和“無效的”或“封閉的”能量。


熵是某一係統中存在的一定單位的無效能量的總和。熵的增加就意味著無效能量的增加,有效能量的減少。每當自然界發生任何事情,一定的能量就被轉化成了不能再做功的無效能量。這些被轉化成了無效狀態的能量就構成了我們通常所說的汙染。所以人類的任何活動一定會在大自然構成汙染,越是大型的項目,造成的汙染就越是嚴重。


 


熱力學第一定律指出,能量既不能被產生,又不能被消滅;熱力學第二定律指出,能量隻能沿著一個方向——即耗散的方向——轉化。也就是說,在自然界中,任何的過程都不可能自動地複原,要使係統從終態回到初態必需借助外界的作用。


熵定律不僅在科學領域和自然界中有效,在人類的社會實踐活動中同樣有效,這其中自然也包括我們所從事的信息財富交易活動。目前世界各國有許多科學家和學者都在研究熵定律,試圖了解熵定律在各個領域中的所起的作用。人們在研究中發現,熵定律反映出的另一個重要現象:在任何一個封閉的係統中,熵總是趨向無限大。這對我們人類進一步認識這個世界起到了一個重要的提示作用。


Aaron認為,熵定律和能量守恒定律,以及相對論和量子力學,這些都是現代科學體係中的最核心的概念和最重要的知識。不僅如此,它們還超越了傳統科學的領域,影響到了人類的社會實踐活動的各個方麵。這些近代科學理論和知識如果能和中國傳統文化思想產生交易,必將轉化成難以想象的巨大能量……根據能量守恒定律和熵定律,Aaron可以斷言,這種交易已經發生,世界正在發生巨大的變化,一種新的超越科學的思想正在誕生,人類正在進入一個以精神能量為主導的信息化世界,讓我們拭目以待。


 


注:【熵】根據熱力學的定義:在熱力體係中,不能用來做功的熱能可以用熱能的變化量除以溫度所得的商來表示,這個商叫做熵。引用到其它領域,泛指某些物質係統狀態的一種量度或可能出現的程度。

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