正文

第三章 高能耗社会的未来(3)

石油枯竭的后天 作者:刘锋


总而言之,熵理论是有着广泛的科学意义的,它首次把不可逆的概念应用到科学领域。我们知道,牛顿力学研究的是可逆过程。如作用力和反作用力,虽然方向相反,但大小相等。但热力学则不同。自然科学的熵原理指出,孤立系统中,热总是自发地从高温物体传到低温物体,反之则不可;机械运动可以全部转化为热运动,反之则也不可,因为热能不可能全部转化为机械功;电能可以全部转化为热能,反过来同样也不可。所以,我们从热力学第二定律可以推断出,无论是不消耗任何能源的机器,还是消耗一部分能源,但热效率达到100%的机器,这些所谓的“永动机”都是不切实际的。尽管永动机被那些狂热的“理论家”朝思暮想般地热切寻求,殚精竭虑式地倾心设计,但实践证明都只是空想,历史上也从来没有真正制造出来,况且也不可能制造出来,因为它违背了科学。

虽然制造永动机的种种热望早就被无情地浇灭了,但令人诧异的是,现实社会中有关永动机研制的事例却仍然层出不穷。远的不说上百年前有关永动机的各种不切实际的雏形,许多尚未成型便已胎死腹中;近的如中国河南省的南街村集团就有过同样的惨败经历。2000年伊始,南街村集团的“当家人”王宏斌董事长曾决策并投入2000万元巨资研制永动机,并夸下海口说要全面替代石油。结果可想而知,所有的投资后来全部打了水漂,以方便面生产而扬名的南街村集团至此一蹶不振,教训不可谓不惨痛。试想一下,作为项目决策人的王宏斌先生事先如果了解一些能源利用方面的知识,或者征询一下相关专家的意见,这种不着边际的投资项目事实上是完全可以避免的。等到事后再想起补充有关熵的理论知识,看起来已经于事无补了。而这恰恰契合了熵的意义,即事物通常表现出的不可逆性。

对于世间万物而言,静止是相对于运动而存在的。正所谓世界唯一不变的法则就是它永远在变。但是这种变化并不是无章可循的肆意乱变,某种意义上说,我们能够给其贴上指向的标签。英国着名天文学家爱丁顿爵士把熵喻为“时间之矢”,颇为形象而贴切。它标示着科学再也不能不顾及时间的方向了。牛顿力学解开了太阳系运行之谜,这无疑是牛顿的伟大功绩。但是,太阳系是不是永远这样运行呢?按照牛顿力学,回答是肯定的,而且不仅太阳系如此。任何物体一旦初始条件确定,就将沿着既定的轨道运行,与时间无涉。但是从熵概念的角度来说,牛顿力学的论断值得进一步商榷。因为天长地久,终有尽时。随着时间的流逝,一旦系统的熵增加到某一临界值,太阳系就再也不能像原先那样运行了。情况就是这样,尽管太阳的运动在人们的视觉空间上是可重复的,可是在时间上却不能重复了。太阳每天东升西落,但太阳每天都是新的,今日的太阳已不再是昨日的太阳了。事实上,连宇宙都会“衰老”,更何况作为宇宙一粟的太阳系。

熵的引入使科学从存在转向了演化,这是其最本质的意义。从这个意义上说,有机世界与无机世界都在演化,唯一的不同在于其时间尺度,有机世界的演化相对短暂,而无机世界的演化遥远而漫长罢了。

人类社会能耗增加的秘密


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