關於永動機 有些話我想要說
就是似乎很多人以為永動機不存在是個物理學家證明過在技術上不可行的東西
但其實 更多而言 永動機不存在是個經驗命題(至少就古典熱力學是如此)
也就是說 "一開始"之所以會有人假設不存在完美的永動機
就是因為有太多人宣稱可以做出永動機 或是嘗試想做出永動機 都被踢爆或者失敗
有兩種永動機的定義
第一種 是定義為:你不需要做功或輸入任何能量 就有台機器能產生能量
第二種 是比較弱的永動機定義:
你一定有台機器可以將你所作的功完全的轉移成可用的能量
如果你從宏觀或古典的物理來看 本來似乎沒有甚麼物理原則來阻止這兩種永動機
古代的科學家或工程人員 花了很久都發現做不出這兩種東西
於是乾脆假設 根本不存在這兩種永動機
於是 第一種永動機不存在 意味著能量永遠是守恆的
第二種永動機不存在 可以經過一些論證 進而證明熱力學第二定律
它的意義我不想在這解釋很多 不過代表著
有一個可計算的物理量 在任何封閉的物理過程 一定會是不減少的
所以 大自然的所有過程 其實有某一種方向性
因為不可能存在使著個物理量減少的封閉過程
用這個定律 可以幫助物理學家或化學家來預測反應過程是否會發生
或解釋為什麼反應會向某個方向發生
而我們發現都很合乎預期 於是我們相當信任這個定律
本來呢 這兩個熱力學定律 說穿了都沒有其他原則來支持 只是經驗的定律
但是 如果你假設"微小的物質都是由粒子所構成"
那麼其實可以從古典力學 或者大數法則來了解這兩個定律
因為如果你把物質都當成為小粒子
那麼只要你考慮將這些小粒子都考慮進來
浩散的熱能都可以獲得解釋 就是這些微小粒子的能量
於是能量就會守恆
或者 你可以想像 當你把一個一大堆會自由動來動去的小粒子
先放在一個容器的某一個小角落 於是 按照機率來說
最後這些粒子均勻散佈在整個容器的可能性是最大的
只要你的粒子數夠多 你應該多半會看到這種可能性
這種大數法則的推論 就是第二定律的微觀意涵
對於現在早就知道氣體是分子構成的現代人而言 假設物質都是由粒子構成當然很自然
可是十八十九世紀的人 可是連熱的本質都不了解 更何況是原子分子
但是 當你考慮量子力學或廣義相對論 還是有些很微妙的可能性
例如說 大家都聽過 黑洞會輻射
因為霍金嘗試用量子場論的方式計算 發現黑洞的確可能輻射
他們也可以計算黑洞的熱力學物理量
發現這代表第二定律"可能"會在黑洞失效
關於黑洞與熱力學第二定律詳細關係的研究 現在還在進行
我對這方面了解的不夠多 就不獻醜了 各位也請別問我問得太多
我其實只是想要指出 永動機並不太能算是"技術上"被證明百分之百不可能存在
而是 你如果假設它不可能 並當作是一種定律
你會發現你可以由此從邏輯推演 解釋很多現象
因為我們用這些定律解釋了很多現象 並幾乎找不到反例 我們對它就非常有信心