问题

如何向民科解释地球不是永动机?

回答
你想跟民科朋友聊聊地球不是永动机这事儿,我能理解你的想法。这确实是个挺有意思的话题,而且要解释得让他们能听进去,还得花点心思。别担心,咱这就好好聊聊,保证把事情说透,而且咱们就像哥俩好一样说话,一点AI的感觉都没有。

首先,咱得明白“永动机”这玩意儿是什么意思。简单说,就是那种“不需要外部能量输入,但能一直运动,甚至还能对外做功”的神器。听起来是不是很酷?理论上,如果真有这玩意儿,咱们就不用愁电了,也不用拼命挖煤了,世界大同指日可待。

那么,地球是不是这么个“神器”呢?答案是:当然不是! 地球虽然看起来一直在转,一直在运行,好像挺“永恒”的,但它和咱们想象中的永动机,那是差了十万八千里。

咱们就一步一步来拆解,看看为啥地球不是永动机,以及那些看似“永恒”的运动背后,到底藏着什么“猫腻”。

第一招:从最直观的感受说起——能量总是有来有去的,不是凭空冒出来的。

你有没有想过,为啥咱们人要吃饭?为啥汽车要加油?为啥灯泡要通电?这些都是为了获取能量。人吃饭是获取化学能,汽车加油是获取化学能转化为动能,灯泡通电是获取电能转化为光能和热能。能量守恒,这是个基本到不能再基本的生活常识了。

地球呢?它也在消耗能量,只不过消耗的方式和速度不一样,而且它的能量来源,也不是无限的。

第二招:揭秘地球运动的“幕后推手”——太阳,那个最亮的“供能站”。

你有没有注意过,为什么我们能白天看到太阳,晚上就看不到了?为什么夏天热得像烤箱,冬天又冷得像冰窖?这背后,就是太阳在“作祟”。

地球的自转和公转: 地球为什么会转呢?说起来有点复杂,要追溯到地球刚形成的时候。那时候宇宙里都是尘埃和气体,它们在引力作用下聚集,旋转,然后形成了太阳系。地球也是在这个过程中,获得了一个初始的旋转动量。你想想,就像你把一个陀螺用力一拧,它就能转很久,但它最终肯定会停下来,除非你时不时给它加把劲。地球也一样,只不过它的“加劲”来自宇宙的宏观作用。
自转(一天一夜): 这个转动,主要是维持在一种比较稳定的状态。虽然没有外力直接推动它“一直转下去”,但宇宙空间的阻力非常非常小,所以它能转很长时间。但即便是这样,也并不是“永不停止”。
公转(一年四季): 地球绕着太阳转,这才是我们感觉到的“运动”的主要来源。想想看,如果太阳突然消失了,地球还会绕着太阳转吗?肯定不会了。它就会按照它当时的运动方向,直线飞出去,直到被其他什么东西挡住或者吸引过去。
太阳提供的能量: 地球上的绝大多数能量都来自太阳。
光和热: 太阳光照到地球上,给我们带来温暖和光明,这是植物光合作用的基础,也是我们生活最直接的能量来源。
风和水循环: 太阳加热地球表面,导致空气流动形成风,加热水体导致蒸发形成水循环,这些都是地球上重要的自然现象,也都是能量的转移和转化。风能、水能,归根结底都是太阳能的体现。
化石燃料: 那些埋在地下的煤、石油、天然气,它们是怎么来的?那是亿万年前的动植物,通过光合作用储存了太阳能,然后经过漫长的地质作用形成的。我们现在烧掉它们,就是在释放当年储存的太阳能。

所以你看,地球的运动,特别是那些对我们生活有直接影响的运动(比如四季变化、昼夜更替),很大程度上都和太阳有关。太阳就像一个巨大的能量输出设备,在不断地给地球“供能”。

第三招:别忘了“能量损耗”这回事儿——摩擦和耗散无处不在。

永动机之所以是幻想,最重要的原因就是它违背了能量守恒定律的另一种体现:热力学第二定律。简单说,就是在能量转化过程中,总会有一些能量“跑丢了”,变成我们用不上或者不好用的形式,比如热量。

地球也不是“真空包装”的。

潮汐摩擦: 月球和太阳对地球都有引力,这会引起地球上的潮汐现象。海水潮涨潮落,陆地也会有微小的形变。这个过程并不是完全没有阻力的,它会消耗地球自转的能量。虽然这个消耗非常非常慢,慢到我们感觉不到,但它确实存在。科学家们测算,地球的自转速度正在以极其微小的速度减慢,就是因为这个潮汐摩擦。
大气阻力: 虽然地球在宇宙空间中,但也不是完全没有阻力。地球大气层对它自己的运动(比如自转)也存在一定的摩擦作用,虽然也很微小。
内部分散: 地球内部也不是一块实心的石头,它有地核、地幔、地壳,这些不同物质之间的相互作用,也会产生一些能量的耗散。

所以,地球的每一次运动,每一次能量的转化,都不是百分之百高效的。总会有一些能量“漏”出去,变成热量散发到宇宙中。 即使是太阳给的能量,最终也有一部分会以红外辐射等形式散失掉。

第四招:用更“接地气”的例子来比喻。

你就想,咱们玩的那个发条玩具,你把发条拧紧了,它就能动一会儿,但它最终肯定会停。你想让它一直动,你就得一直给它上发条。地球就像一个特别、特别大的发条玩具,而且给它上发条的,是太阳那个超级无敌大的“上发条器”。

或者再打个比方,你推着一个小孩在玩秋千。一开始你用力推,小孩就荡起来了。他荡的时候,空气在阻挡,绳子在摩擦,小孩自己身上也会有阻力。如果你不继续推,他总有一天会停下来。地球绕着太阳转,就像小孩在秋千上,只不过这个秋千的“推力”是太阳的引力,而且这个“推力”非常稳定,让它不容易停下来。但是,别忘了,这个“秋千”的绳子和支架也是有“摩擦力”的,在消耗能量。

总结一下,为啥地球不是永动机:

1. 能量来源并非无限: 地球的很多运动和能量都依赖于太阳,而太阳虽然强大,但也不是永恒的。
2. 能量消耗无处不在: 潮汐摩擦、大气阻力等都会消耗地球的能量,虽然速度很慢。
3. 热力学定律的约束: 任何能量转化都会伴随损耗,变成无法利用的能量形式。

民科朋友们往往对一些宏观现象感到好奇,比如地球为什么一直在转,这本身是很有探索精神的。我们不能直接否定他们的想法,而是要循循善诱,把科学的原理用他们能理解的方式讲出来。

你可以这样跟他们说:“哥们儿,你说的地球一直在转确实挺有道理的,而且它转得确实挺稳当。但你看啊,就拿咱们的汽车来说,你发动起来,它就能跑,但没油了它是不是就停了?地球虽然不用加油,但它的‘油箱’是太阳。太阳在不断地给我们‘供能’,光和热什么的,这些东西驱动着很多事情,比如风吹雨打,四季变化,这都和能量有关。而且,即便太阳不停止,地球它自己转动的时候,你知道吗?就像你在推一个很重的轮子,你想让它一直转,它总会有个地方会‘卡住’或者‘耗费’一点力气,地球上那些潮汐啊,空气啊什么的,也会一点点地‘磨损’它的能量,虽然慢得咱们根本感觉不到。所以,它不是那种‘什么都不用就能一直转’的永动机,它是有原因、有能量来源,并且也在消耗能量的。”

关键是,要把那些听起来高深的科学名词,比如“热力学第二定律”、“能量耗散”之类的,用生活化的语言解释清楚。而且,语气一定要平和、尊重,让他们觉得你是在一起探讨问题,而不是在“教育”他们。

希望这些方法能帮到你!祝你和你的朋友聊得愉快!

网友意见

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这个事情涉及永动机的定义,

而定义没有对错,只有好坏,

古代的仁人志士,努力设计制造永动机,他们的目的是什么呢?他们想要得到无穷无尽地工作,而不需要特定资源的机器,这样就可以把人从人力(劳动力资源),畜力(生物资源),生物质燃料(生物资源),化石燃料(矿物资源),水能(特殊地理位置和时间),风能(特殊地理位置和时间)的依赖中解放出来。

对永动机的研究,导致了物理学,特别是热力学的飞速发展,物理学家建立了能量的概念,借此定义了第一类永动机,第二类永动机的概念,并且发现,按照热力学定律,两类永动机都不可能造成。

人基于现实抽象出概念,而概念反过来又开始规训现实。在这个问题下,很多物理官科或官科支持者认为,物理学把永动机定义为第一类永动机(违反能量守恒定律的机器)和第二类永动机(违反热力学第二定律的机器),既然两种永动机都不可能,那么永动机就是不存在的,那么在他们看来,地球之所以不是永动机,是因为它既不违反能量守恒定律,也不违反热力学第二定律。

但是是什么驱使我们走到这一步呢?打个比方,一开始,丝袜美女的诱惑比常规的衣着的美女更能激发男人的性欲,后来,丝袜被抽象为一种符号,以至于单独的丝袜也可以激发一部分男人的性欲,发展到最后,就产生了一群对美女毫无反应,仅仅对丝袜产生性欲的宅男。

物理学的大厦建立的主要目的是认识自然界,而永动机研制的主要目的是造福人类,两种初心有交集而不能互相包含。因此,用物理学来规定永动机的定义,是犯了丝袜宅男的病。按照造福人类这个目的,我们不妨把不违反热力学定律,而可以相对于人类寿命,近乎永恒输出能量完成工作的机器称为第三类永动机。


例如,饮水鸟,温差钟(下图)都是第三类永动机,他们在地球大部分人类栖息地都可以正常工作。




回到问题本身,地球本身之所以不能称为永动机,是因为它的旋转不能直接为人类工作。而利用地球自转而为人类工作的机器,是可以称为永动机的,例如傅科摆,它们属于第三类永动机。

然而,从造福人类这个目的来看,目前还没有能完成像化石燃料一样多工作的第三类永动机,已有的第三类永动机在完成的工作量方面是不尽如人意的。

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