永动机违反了什么定律( 三 )


从Einstein的广义相对论的观点来看,大爆炸前的宇宙是时空的奇点(亦称白洞),由时空反演而知,该奇点把光锥分为两个独立的部分,这是两个不同的世界 。这两个独立的部分永远不可能交换任何信息,即大爆炸前的信息和大爆炸后的信息互相不能交换,因此,今天的人类就会有这样的误解,所有物质都是在大爆炸时刻“创生”出来的 。事实上,把今天的宇宙和大爆炸前的宇宙作为一个整体来考虑,质能关系应该还是成立的,换言之,质能守恒仍然主宰着我们这个宇宙世界,因此,“物质创生说”是不成立的 。
第二类永动机能否实现
其它能量可以转换为热能,可否将热能用某种方法集中起来,再转换为其它能量,即作完全的逆变换?这就是所谓第二类永动机的问题 。显然,第二类永动机是不违反能量守恒定律的 。然而,它却违反了自然界的另一普遍规律,热力学第二定律,该定律是这样描述的(开尔文表述):不可能制成一种循环动作的热机,只从一个热源吸取热量,使之完全变为有用的功,而其它物体不发生任何变化 。举例来说(如图1),一隔板S将气缸分为A、B两部分,其中A有气体,B为真空 。现把隔板S抽掉,则在很短的时间内,气体分子将分布于整个气缸(如图2),所有气体分子重新回到原A部分的几率几乎为零 。如果驱使所有气体分子回到A区中,就要消耗能量 。总之,自然界的普遍规律就是这样,若无外界的干扰,封闭孤立系统内物理现象是从有序向无序方向变化,若要逆转,即从无序到有序,就不得不向原封闭系统输入能量 。
当然理论上也有可逆性的能量转换,如理想的机械能的转换,但是,自然界中,能量的转换无一例外的都伴随或多或少的热现象,可逆性的非耗散系统的能量转换是不存在的,在机械能的转换过程中,由于摩擦而生热,通电导体发出热量??,简言之,在能量的转换过程中不可避免的发生了其它的能量转变为热能,热现象的出现标志着该过程向嫡增加的方向运动,因此,能量的转换具有单方向性,而无可逆性,即“嫡增加原理 。”所以说,第二类永动机不可能制成,除非热力学第二定律被推翻 。基于此因,有人提出,在定义时间的正方向时,可以采用孤立系统内热力学的嫡增加方向来描述 。
总结
各种永动机设计方案的失败,制造永动机美好梦想的破灭,对于每一个寻找永动机的人是一个不小的打击 。但是,反思这一失败的探索过程,它从反面给人类以启迪,一些科学家从这一否定的结论中开始思考,提出这样一个问题:永动机不可能制成,是不是说明自然界存在着一条法则,它使我们不可能无中生有地获得能量?也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系 。这方面的思考是能量转化和守恒原理建立的线索之一 。德国著名物理学家和生理学家亥姆赫兹(H.
Helmholtz,1821—1894)就是从永动机不可能实现的这个事实入手研究发现能量转化和守恒原理的 。他在论文中写道:“鉴于前人试验的失败,人们不再询问我如何能利用各种自然力之间已知和未知的关系来创造一种永恒的运动,而是问道如果永恒的运动是不可能的,在各种自然力之间应该存在着什么样的关系?