|
永動(dòng)機(jī)一直都是個(gè)熱門話題，當(dāng)然它在科學(xué)界甚至都不會(huì)在正式場合予以提及，畢竟早在數(shù)百年前就已經(jīng)被證明它不可能存在，熱力學(xué)第一定律告訴我們能量守恒，第二定律告訴我們孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)都不會(huì)減小，所以我們看到的永動(dòng)機(jī)都各種設(shè)計(jì)極其精巧的大玩具，但不會(huì)從中輸出大于輸入哪怕是一焦耳的能量， 但宇宙那么大，難道真的就沒有一個(gè)地方容得下永動(dòng)機(jī)存在嗎？ 月球繞著太陽轉(zhuǎn)，太陽繞著轉(zhuǎn)，無休無止，不就是永動(dòng)機(jī)嗎？我們以太陽系簡單舉例吧，太陽比較單純，可以看成是一個(gè)孤立系統(tǒng)，各大行星繞著太陽公轉(zhuǎn)，月亮繞著地球公轉(zhuǎn)，而且地球還在自轉(zhuǎn)，從45億年前開始就這樣了，在人類區(qū)區(qū)百年的壽命來看，似乎都可以用永遠(yuǎn)來形容，難道就不算一個(gè)永動(dòng)的孤立系統(tǒng)么？ 我們得從太陽系的形成來看看這是不是一個(gè)孤立系統(tǒng)，太陽系誕生于45億年前的一片星云，而星云來自于更久以前的一顆超新星爆發(fā)，形成這顆超新星恒星誕生更久以前的原初星云，而原初星云來自于宇宙大爆炸！ 向前我們追溯到了源頭，宇宙大爆炸，那么往后呢？這片星云可能在某次附近的超新星爆發(fā)中受到擾動(dòng)開始在引力作用下坍縮，而物質(zhì)在引力場中運(yùn)動(dòng)軌跡給使得星云在坍縮中積蓄了角動(dòng)量，最終形成的恒星是自轉(zhuǎn)的，行星則在圍繞恒星公轉(zhuǎn)的吸積盤中形成，方式與恒星坍縮有些差別，但又有些類似，因此角動(dòng)量的來歷似乎不言而喻，衛(wèi)星繞著行星公轉(zhuǎn)的角動(dòng)量也來自于行星的吸積盤！ 太陽自轉(zhuǎn)以及行星公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)和衛(wèi)星自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)的來歷交代清楚了，他們來自于星云坍縮，而星云最終來自于宇宙大爆炸！但問題并沒有解決，行星自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)都無窮無盡，這不是充電一次，可以一直用到永遠(yuǎn)嗎？
其實(shí)不會(huì)，因?yàn)樵虑蛟诼牡厍虻慕莿?dòng)量，在這過程中月球被地球潮汐鎖定，而月球也在于地球的潮汐引力作用下獲得逃逸的能量，正在逐漸逃離地球（每年約數(shù)厘米），地球自轉(zhuǎn)也在月球潮汐引力作用下漸漸變慢，只不過這個(gè)速率比較慢。 所以地球自轉(zhuǎn)是會(huì)變慢的哦，當(dāng)然角動(dòng)量也不會(huì)無緣無故消失，它會(huì)被月球帶走，成為推離月球的動(dòng)力。理論上在更久的未來，地球是可能停止轉(zhuǎn)動(dòng)的，即使沒有月球帶走地球角動(dòng)量，那么也會(huì)恒星潮汐引力帶走角動(dòng)量，同樣這個(gè)結(jié)果猶如地月系月球遠(yuǎn)離地球，日地系統(tǒng)也類似，只不過地球距離比較遠(yuǎn)，這個(gè)潮汐鎖定效果沒有地月系那么明顯而已！  除非一顆不屬于任何系統(tǒng)的孤立行星，那么它的角動(dòng)量將會(huì)保持很久很久很久....但這并不是永動(dòng)機(jī)，而是沒有其他天體來消耗它的角動(dòng)量，而且它也不可能轉(zhuǎn)得更快，除非它開始坍縮成白矮星或者中子星，但那也是角動(dòng)量守恒而已。 宇宙有可能是一臺永動(dòng)機(jī)嗎？宇宙在某個(gè)情況也許能成為一臺永動(dòng)機(jī)，但這個(gè)可能性現(xiàn)在看來可能沒有了！是什么條件下呢？這要看宇宙未來的命運(yùn)如何！得從廣義相對論開始說起！1917年愛因斯坦將一年前發(fā)表的廣相引力場公式引用到了宇宙學(xué)上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)宇宙，因此愛因斯坦用一個(gè)宇宙常數(shù)Λ將其修正為靜態(tài)宇宙！ 但弗里德曼和勒梅特以及霍華德·P·羅伯遜和沃爾克四位大佬以宇宙各項(xiàng)同性的假設(shè)研究發(fā)現(xiàn)了宇宙的可能的形狀，和宇宙常數(shù)Λ結(jié)合可以得到宇宙未來的幾個(gè)命運(yùn)，分別是大撕裂，無限膨脹和大坍縮，但在絕大多數(shù)時(shí)候宇宙都是無限膨脹和大撕裂兩個(gè)命運(yùn)！這兩種結(jié)果表示宇宙是一次性的，未來走向無窮空間，宇宙再也沒有東山再起的機(jī)會(huì)。 假如是大坍縮的話，盡管宇宙中所有定律都還是能量守恒或者滿足熱力學(xué)第二定律，無法制造出永動(dòng)機(jī)，但宇宙本身卻是個(gè)永動(dòng)機(jī)，因?yàn)橛钪鏁?huì)大爆炸-膨脹-大坍縮-再次大爆炸..........陷入無限循環(huán)！ 宇宙沒有一個(gè)起始的時(shí)間，也沒有一個(gè)終止的時(shí)間，它只是在這個(gè)過程中延續(xù)到永遠(yuǎn)，那么問題來了，我們的宇宙會(huì)是這樣的永動(dòng)機(jī)嗎？要確定這個(gè)關(guān)鍵的問題必須來了解這個(gè)關(guān)鍵參的宇宙常數(shù)Λ，因?yàn)樗暮透ダ锏侣匠探Y(jié)合后有十幾種后果，如下圖： 哪一個(gè)才是我們宇宙的未來，Λ取值怎么定？曲率K如何界定？宇宙常數(shù)本就是愛因斯坦拍腦袋想出來的玩意兒，根本就沒法定，曲率倒是可以測量一下，天文學(xué)家在和宇宙微波背景輻射之間設(shè)定測量模型發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)宇宙空間是平直的，也就是K=0！ 而宇宙常數(shù)Λ可以用哈勃常數(shù)結(jié)合宇宙的臨界密度取得，而宇宙的曲率可以告訴我們實(shí)際密度和臨界密度幾乎一致，簡單的說，宇宙的實(shí)際密度和臨界密度結(jié)合可以來代替宇宙常數(shù)Λ，但兩者的比值等于1，宇宙未來的命運(yùn)就是繼續(xù)維持現(xiàn)在的狀況繼續(xù)慢慢膨脹！
但1998年對超新星觀測發(fā)現(xiàn)宇宙在45億年前開始了加速膨脹，這表示像現(xiàn)代宇宙那樣優(yōu)雅的膨脹都無法維持，未來的宇宙膨脹會(huì)越來越快，最終走向大撕裂！所以宇宙最有可能的結(jié)果是大撕裂，可能的結(jié)果是慢慢膨脹直至熱寂，最不可能的結(jié)果是大坍縮！ 宇宙永動(dòng)機(jī)的希望破滅了！ |
|
|
