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都說沒有永動機,地球的自轉和原子的運動,又該如何解釋?

說沒有永動機、大到宇宙、小到原子內部、都在不停的運動、要如何解釋?

首先我們來說說永動機,這曾經是人類夢寐以求想要製造出來機械設備,但隨著人類對熱力學特別熵增的理解,在科學界早已形成共識,人類不可能製造出永動機!當然在絕大部分時候,不明真相的群眾也能分辨出永動機是不可能實現的,但似乎有一些封閉的系統非常迷惑人,比如天體的運行和原子的運動,似乎就是現實意義上的「永動機」,那麼事實上果真是嗎?

一、宇宙中的天體運行是永動機嗎?

其實這是最能迷惑人的現象之一,因為天體都在無休無止的運行中,從宇宙誕生以來都是如此,而且似乎將永遠運動下去!但大家可能沒注意過,天體到底是怎麼來的?來自於星雲的坍縮能,無論是公轉還是自轉,都是星雲在引力坍縮下的必然現象,也許可能對坍縮形成旋轉沒有直觀認識,不妨來了解下:

星雲物質在質心引力的作用下是會向中心掉落的,但在掉落的過程中並不平衡,因此這個過程最終將會形成螺旋形下墜,而這有幾種條件,即如果掉落速度不夠,那麼最終將被中心捕獲,如果速度足夠那麼可能逃逸,無論哪種,掉落的物質都參與了原始星雲盤的公轉過程,而它們則會帶動更多物質公轉!

當然很多朋友會有疑問,星雲是哪裡來的,來自於宇宙誕生時形成的恆星的超新星爆發,甚至直接來自宇宙誕生時原初星雲物質!並且天體的自轉是能被各種潮汐力消耗的,最終自轉速度將會越來越慢!

二、原子內部的電子運動是永動機嗎?

我們先來了解下原子核內部的電子是怎麼運動的!首先我們有一點需要確認,電子在圍繞原子核運動過程中並沒有確切的軌道,只是在某個軌道上出現的概率,銀子核外電子的運動模式並不能準確的套用為軌道運動,而是一片概率雲!

儘管電子的運動是一概率分布的,但電子會在吸收能量後躍遷到更高的能級的軌道,跌落時將釋放出一個光子,而使它發射出不同波長的輻射,吸收的能量高低決定了波段的高低!一直到釋放出伽瑪射線!

從電磁波開始到高能伽瑪射線為止,我們生活中大多光和熱的表現,都是電子運動引起的,當然這是果,而因則是電子吸收了能量!但問題是電子在不吸收能量時也在運動?為什麼還能動?其實要讓電子停止熱運動完全沒有問題,只是很可惜我們達不到這樣的條件,因為要達到絕對零度:-273.15℃,這是微觀世界停止運動的溫度,但我們永遠都不可能達到,即使在宇宙的熱寂時代,也仍然是無限接近絕對零度而已!

但有一點要提醒下的是,宇宙中的所有物質,整體平均溫度是逐漸下降的,因為一直在耗散能量,儘管總量不變,到將彌散在無窮的宇宙空間中再也無法收集起來,因此隨著物質溫度的下降,電子的熱運動見逐漸停止,當然在抵達絕對零度前,它並不會停止運動!不過即使抵達絕對零度,電子量子運動仍然存在!

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