太陽(yáng)哺育地球上的生命,地球每分鐘從太陽(yáng)接收的能量達(dá)到10的15次方焦耳,其實(shí)絕大多數(shù)能量都被反射到太空了。
問題來了,如果吸收和反射的能量差不多,人類是如何使用能量的呢?
嚴(yán)格來講,人類并不是使用能量這么簡(jiǎn)單,而是使用“有用的能量”,何為“有用的能量”?也就是“以低熵的形式出現(xiàn)的能量”。
熵,是衡量萬物混亂程度的物理量,熵越低意味著越有序,而低熵的能量意味著有用的能量。
人類為了利用水能,都會(huì)修建大壩,而大壩后面的水就是有用的能量,因?yàn)槟抢锏乃畷?huì)不停地流動(dòng),直到兩端的勢(shì)能相同,也就是能量相同。
還有其他現(xiàn)象也很常見,比如說在熱水中的冰塊會(huì)融化,直到溫度達(dá)到同溫。這個(gè)過程是不可逆的,你從來不會(huì)看到一杯溫水在加熱的過程中會(huì)變成一塊冰塊。
所以,我們平時(shí)利用的都是有用的能量,也就是低熵。比如說汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)需要低熵的汽油。
當(dāng)然,這并不意味著高熵的能量就是無用的能量,只是很難被利用,通常會(huì)被遺棄掉,因?yàn)樗鼈兺ǔ?huì)以噪音,廢棄的熱量存在,我們很難去利用。
石油具有低熵能量,燃料起來可以推動(dòng)汽車,但在燃燒的過程中也會(huì)產(chǎn)生廢棄的熱能,噪音等形式,這些都屬于高熵,這些能量仍舊存在,但很難被我們?cè)倮谩?/p>
這種現(xiàn)象在我們?nèi)粘I钪袩o處不在,最常見的就是太陽(yáng)能。太陽(yáng)能是有用的低熵能量,以光子形式發(fā)射出來,在地球上經(jīng)過多重吸收之后,最后以高熵的形式輻射出去。
比如說,我們接收的是太陽(yáng)發(fā)出的可見光子,每接收一個(gè)可見光子,就會(huì)向太空輻射20個(gè)紅外線光子,也就是說,能量的熵提升了大約20倍!
上升到太陽(yáng)的高度,我們?yōu)槭裁茨芾锰?yáng)能?不單單是因?yàn)樘?yáng)在不斷發(fā)光發(fā)熱,更是因?yàn)樘?yáng)是在寒冷的太空中的一個(gè)發(fā)熱的存在,如果整個(gè)太空的溫度都與太陽(yáng)差不多,雖然人類能接收到更多能愛那個(gè),但很快地球就會(huì)達(dá)到高熵平衡,成為太陽(yáng)般那樣熾熱的星球,屆時(shí)我們?cè)僖矝]有辦法利用能量。
不是因?yàn)闆]有能量可利用了,而是沒有“有用的能量”了,因?yàn)樗心芰縼碓炊歼_(dá)到了平衡,萬事萬物都相對(duì)靜止了,時(shí)間也不存在了,世界變得沒有任何意義了!
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