貝納德元胞(Benard cells)是最典型的耗散結構。從底部均勻加熱液體,液體就會出現上下攪動的“對流”,最後形成蜂巢狀的有序排列的六角形結構。每個六角形中央處(或者邊沿)的液體力圖上升,而邊沿處(或者中央處)的液體則力圖下降,呈現有規則的層流。
這樣就形成了能把來自底部的熱能高效地傳輸到上部的結構。與沒有對流的靜止的液體相比,形成有序排列的六角形對流模式則能更好地向外釋放熱能。因此,自然而然地就形成了這樣的結構。這就是形成耗散結構的基本原理。
貝納德元胞
圖片為在矽油中加入鋁粉所顯示的對流圖像。(圖片提供:日本東京大學大氣海洋研究所 三澤信彥)
沒有能量的交換就無法形成耗散結構
台風也是耗散結構的一種。為了更好地耗散來自海洋的熱能,從而形成了渦旋。此外,研究認為,斑馬的斑紋等生物體表的條紋也是一種耗散結構。
通過貝納德元胞、台風這些例子,我們了解到“從外界獲取能量,再把能量以熱的形式釋放出去”的環境是形成耗散結構的先決條件。也就是說,必須是與外界有能量和物質交換的“開放的空間”(開放係統)。既能提供能量又能排放能量(耗散),隻有具備了這兩個條件,才能形成有序排列的六角形或渦旋等結構。
生物從外界攝取營養,並將其轉變為自身物質或維持生命活動所需的能量,並把所產生的熱量排出體外(新陳代謝)。也就是說,生物體是一個開放係統。科學家認為,盡管生物的機體結構非常複雜,不像六角形或渦旋那麽簡單,但是,形成其結構(耗散結構)的基本原理是一樣的。
在有序的耗散結構中,熵值較小。因為耗散結構是在與外界有能量和物質交換的“開放係統”中所形成的結構,因此不受熵增定律的限製。
耗散結構是一個“不斷變化”的結構
就像耗散結構那樣,自發形成有序結構的現象稱為自組織現象。就像由一個受精卵發育成人類那樣,形成了有序結構的生物就是一種典型的自組織現象。在自然界中,這種現象是大量存在的,例如原子有序排列形成的鹽的結晶、水分子在高空結冰所形成的雪花等等。雖然它們都是自組織現象的典型例子,不過卻是一種與耗散結構不同的結構。
鹽的結晶與雪花是一種靜態結構,當物理性撞擊或溫度變化導致其結構被破壞時,不能自發修複。耗散結構則是一種隻要不斷與外界交換物質和能量就能維持的動態結構。耗散結構是解釋貝納德元胞、台風以及生物體的“自我修複現象”和“有規則的自發運動”等現象的普遍機製。
(本文發表於《科學世界》2013年第10期)
大家有個普遍的共識:等到天氣熱了,武漢肺炎就會得到控製了。
為什麽?普通答案:天氣熱了,病毒不耐熱,就不流行了。對嗎?
據了解,《新型冠狀病毒感染的肺炎診療快速指南(第二版)》明確指出,根據對SARS-CoV和MERS-CoV的研究,冠狀病毒對熱敏感,56℃下30分鍾、乙醚、75%乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸和氯仿等脂溶劑均可有效滅活病毒。氯已定不能有效滅活病毒。
天氣再熱,也不會超過56℃吧?所以,普通答案不對。
正確答案:等到天氣熱了,氣也增加了,氣一多,就把病毒控製住了。小孩和年輕人氣足,所以,年輕人和小孩的死亡率很低。也間接證明氣對病毒的抑製作用。
既然氣可以抑製病毒,而且我們現在也知道如何產生氣了(能量變化產生氣,尤其是從零下七八度升到到零度的時候,產生的氣很足),那麽為什麽不去試試?
氣時空小屋的建造:
建造一個小屋,這個小屋溫度相對穩定,不受小屋外溫度的影響。小屋外,建造一個密閉的大房子,要比小房子大很多。這個大房子,首先冷卻到低溫(零下七八攝氏度),然後讓氣溫逐漸升高,這個氣溫升高,就會導致氣時空的產生,而氣時空一旦產生,就會穿越小房子,達到小房子內。住在小房子內的人,會感到氣時空增加,氣時空一旦增加,就會驅趕寒氣或者病氣。
這個設計不難完成,一旦檢驗有作用,我們將來的治病,就是躺在氣時空小屋內睡一覺,或者生活在其中一段時間,氣時空的升高,將會驅趕我們身上的寒氣或者病氣。
這個原理,其實早被桑拿用上了。但是,桑拿的熱氣可能會損傷身體,一些人不適合桑拿。而這個氣時空小屋的建造,可以讓更多的體弱多病的人在其中得到康複。
其實,黃帝內經早有解釋:春三月,天地俱生,萬物以榮。就是春天隨著氣溫的升高,氣時空不斷膨脹擴大,萬物欣欣向榮。
將來假如有了人造小太陽,就更好了,小房子外麵,先降溫,然後用小太陽的升溫,徹底模仿了這次的自然模式。
除此之外,我們可以在小屋外麵纏繞一個螺旋管道,裏麵流動的是類似血液的37℃的液體,模仿人體健康的心室渦旋流 ,這樣,我們可以模仿人體的血液循環,從而產生更大的氣時空。
其實可以試一試,厲害!!!