面對研製永動機的民科們,我們是否應該尊重他們?

#物理世界#關於永動機這類想法，最早由印度人提出。總的來講，至少在我們身處的宇宙之內，在目前看來，它能被研製成功的可能性偏小，所以，如果在我們身處的宇宙之內，總的來看，多數民科就不值得尊重，如果在宇宙之外，他們就有可能值得尊重。

論證過程

對於想像中的第一類永動機，由於它們不需要消耗任何能量，就可以源源不斷地對外放熱或做功。我們可以設想一下，如果能造出第一類永動機，汽車、火車、輪船等交通工具就能實現「造好後不需要汽油、柴油、電能等任何能源，一旦啟動，就能長期行駛，直至完全報廢那一天」的美好夢想，就能解決地球能源枯竭問題，甚至每天讓較多的掃路車和灑水車較長時間工作，讓路面更加乾淨、整潔，甚至暫時不必考慮研製各種人工智慧產品，在短時間內就能批量製造各種替代人類體力勞動的結構和功能都相對簡單的機械裝置和機器人，比如能做包括烹飪在內的家務活的機器人、能制服壞人和猛獸的機器人……即至少可把人類的所有體力勞動交給這些機械，人類儘管去開發大腦，這豈不是特別幸福美好的生活嗎？但這類永動機在所遵循的「規律」方面，實質上是默認能量能夠「無中生有」，這已經違背了熱力學第一定律。該定律在這裡可表述為「物體對外界做的正功與該物體放出(或吸收)的熱量的代數和等於該物體的內能變化量」，而該定律的另一種表述形式則是：第一類永動機無法實現。其本質是違反了著名的能量守恆定律，即能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到另一個物體，或從一種形式轉化為另一種形式，而總能量保持不變。

而第二類永動機則指可不斷吸收海水、空氣等周圍環境物質乃至整個宇宙的熱量，並把這些熱量全部用於對外做功，而不發生熱損失的機器。照此設想，一類美好的夢想就是在日常生活方面：我們完全可以製造隨時隨地都能把周圍空氣和其它物體的內能轉化為機械能、電磁能、光能等能量的永動交通工具，從而，既方便了每個人，又節約了地球能源；也可製造不需消耗其它任何能量的發電空調，讓它在夏秋天直接吸收室內熱量，通過發電機轉子的轉動，最終轉化為電磁能，這樣至少可以保證在用電量大增的夏天，既讓室內涼爽了，又節約了電……且這些有用能量被人們使用了之後，最終又變回周圍環境乃至整個宇宙的內能，從而實現「能量大循環」。然而，想法似乎很合理，現實卻很糟糕，儘管它不違反能量守恆定律和熱力學第一定律，卻違反了熱力學第二定律。該定律即不可能自發地使熱量從低溫物體傳到高溫物體，或自發地從同一物體的低溫部位傳到高溫部位，除非消耗其它能量，如常見的空調製冷時，必須消耗電能，才能把室內的熱量傳到室外。或表述為：任何物體不可能把從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，即內能不能全部轉化為機械能，但機械能可以全部轉化為內能，如撤去外力的運動物體在粗糙地面上最終會停下來，這說明機械能與內能之間的轉化也具有方向性。它還可以表述為：第二類永動機無法實現。

至於第三類永動機，簡單地說，就是在外界能量的持續輸入下，即便在運動過程中有熱損耗，甚至吸收的熱量也不能全部用於做功，也能實現永遠運轉的機器。從表面上看，它似乎很合理，似乎也不違反熱力學第一、二定律和能量守恆定律，但是，克勞修斯表述的熱二定律中的「熱量不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體」，即在自然狀態下，熱量從高溫物體傳向低溫物體是不可逆的熵增定律，它反映了任何物體的最終變化都是朝著混亂、無序的方向進行的，如一塊玻璃被打碎後，已變得混亂無序了，不可能把碎玻璃再還原成原狀，即整齊有序。因此，對於想像中的這類永動機，即便在能量轉移和轉化方面不違背自然規律，也在物質轉移和轉化方面違背了自然規律，即這類機器在不斷運轉的過程中，就算不考慮材料疲勞破壞、化學變化等問題，其轉子轉軸也會因長時間轉動而發生磨損，最終壞掉，停止轉動。

而第四類永動機指不違反能量守恆定律 ，卡諾定律(在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切理想化可逆熱機(既可以從高溫熱源吸熱，在低溫熱源放熱，又可以逆著這個過程，從低溫熱源吸熱，在高溫熱源放熱的能將燃料的化學能轉化成內能之後，再轉化成機械能的機器)，無論用什麼工作物質(如常見的空氣、水蒸汽等)，其效率都相等，或在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切不可逆熱機，其效率都不可能大於可逆熱機的效率，這說明熱機的最大熱效率只和其高溫熱源和低溫熱源的溫度有關)，卻能自發熵減(系統混亂程序減小，變得較整齊有序)的永動納米材料（至少有一維尺度在納米尺寸(1-100 nm，相當於10~1000個原子緊密排列在一起的尺寸)範圍之內的材料，或由這些納米微粒通過組裝和整合構成的材料)，即讓這些納米微粒吸收外界熱量後，都能對外有序做功。可見，第四類永動機已不屬於機械範疇，至少在目前，單靠純機械製造技術不可能造出永動機。例如，頗有爭議的無偏二極體(一種新概念電池)就可能屬於第四類永動機材料，它不需要外加除內能之外的任何能量，只要環境溫度高於絕對零度，其內部電子就能自由移動，該電池就能奇蹟般地源源不斷地輸出直流電流，但它也有顯著缺點：比如，其電能轉換效率比現有的化學電池還低得多，如要提高轉換效率，需要通過對其半導體夾層摻雜來增大輸出電流，但又會使電池壽命顯著降低，從而無法實現「永動」。當然，如果它最終能實現高效應用和商業化、普及化，這將是一種取之不盡的新型綠色能源。因此，第四類永動機雖然沒有被科學界完全否認，但也沒有被科學家們接受，需要接受時間的考驗。更重要的是，由於暫時無法證明它是偽科學產物，且從整個最廣大世界的長遠的角度看，我們人類的科技水平都很有限，有許多大自然奧秘都未解開，如物種的多樣性問題，楊-米爾斯存在性和質量缺口問題、意識的生物學基礎方面的問題、斷肢再生問題、返老還童問題、物理定律的統一問題、地球內部運行問題……一旦在將來解決了這一系列問題後，我們又會發現，又有許多其它問題需要去解決，畢竟單是我們身處的宇宙，唯一不變的就是變化，更別提宇宙之外是否有更複雜的變化，所以，說不定在以後乃至將來，科學家乃至民科們發現了新的定律後，就有可能研製出實用價值高的第四類，甚至第五類和其它種類的永動機。

可以看出，對於一心研製永動機的民科而言，就如同醫生也可分為庸醫和神醫兩大類，民科中雖然不乏一些文化程度偏低，通過胡思亂想建立偽科學理論，或未經實踐檢驗就一味地說空話乃至騙人的「妄人科學家」，使大部分科學工作者對這類民科持懷疑和否定態度，且一些國家不再接受永動機設計的審查申請，但一定有極少數具有真才實學，崇尚科學的民間科學愛好者乃至傑出民科，如大學教授、工程師等。對於後者，一定值得我們尊重。我們應一分為二地看待，不能全盤否定。況且，即便他們發明的這些機器全無永動功能，頂多算是久動機，或實用價值不大，也由於這類發明的總體難度不算小，所以，它們至少具有觀賞性和娛樂性、啟發性，如特斯拉線圈(能無線傳輸電能，可無線隔空點亮電燈泡，也可製造人工閃電)、飲水鳥玩具(能長時間不停地點頭喝水)，前面提到的無偏二極體等。

值得注意的是，雖然在我們身處的宇宙之內，永動機一事總體顯得荒唐，但是根據愛因斯坦的著名的質能公式E=Δmc^2可知，任何物體或微粒一旦發生質量虧損，損失的質量和釋放出的能量都存在這種確定的關係，反之，質量在增加時，增加的質量Δm和獲得的能量E也存在這種確定的關係，這說明質量是內斂的、凝結的，通過近距離接觸或測量就能感知的特殊能量的總和，每份特殊能量即我們所熟悉的能量子(或量子)，而能量(包括各種場)是外顯的、鬆散的，可遠距離直接感知(如太陽能)或通過測量感知的特殊質量的總和，每份特殊質量即每份特殊能量，用愛因斯坦的話來說，即「質量就是能量，能量就是質量。」這條真理就暗示了：能量能夠生成宇宙中的任何物質(包括各種場和目前尚無法觀測的暗物質)，且已生成的任何物質都可以消亡，全部轉化為能量，畢竟萬事萬物都有產生、發展和消亡的過程。否則，我們身處的宇宙就是永恆存在的，其年齡應為無窮大，但這與宇宙100多億歲(由於在2019年9月，德國科學家在《科學》雜誌撰文稱，他們計算出的宇宙年齡為114億歲，比目前主流觀點認為的138億歲左右的年齡年輕20多億歲，所以其保守年齡應為100多億歲)的有限年齡矛盾。

所以，不管大爆炸宇宙論(現代宇宙學主流觀點，認為當今宇宙是由一個體積極小、溫度極高、時空彎曲程度無限大、密度和內部壓力極大的奇點爆炸後不斷膨脹形成的)是否正確，至少在我們身處的宇宙及其周邊區域，任何物質都不可能憑空產生，只能是由能量生成的！

因此，至少在我們身處的宇宙及其周邊不遠區域，應是由無邊無際的能量場充斥的無限空間，且在該空間裡，至少生成了有限個其它宇宙，即天文學上所說的存在平行作用力或平行能量(與我們所處的靠萬有引力凝聚在一起的星球宇宙的萬有引力相對立的核心力——強相互作用力、弱相互作用力、電磁相互作用力中的至少一種力乃至包括對稱基本作用力和與它們存在非線性函數關係的基本作用力在內的其它未知的基本作用力，或與我們所熟悉的宇宙能量相對稱和不對稱的其它能量)的平行宇宙，也即在我們身處的宇宙之外的這類宇宙或其它地方，就一定有遵循「能量不守恆」「物體吸收的熱量可以全部用於對外做功」「相對滑動的物體之間在常溫下可以無摩擦力」「物體溫度可達到絕對零度」「由依靠萬有斥力形成的另一種天體組成宇宙」「時光倒流」「物體的質量越大，所受引力越小」「光在真空中的傳播速度可超過1億公裡/秒」等與我們身處的宇宙所遵循的規律相悖的運動規律，在那些地方，任何類別的高性能永動機都能被研製成功，且存在隨著時空、物質等客觀條件的變化而變化的規律，好比「這個月呈現萬有引力規律，下個月呈現萬有斥力規律」。甚至還有其它運動規律，如「一切物質都沒有慣性」「一部分物質僅有引力，另一部分物質僅有斥力」……所以，所有的這些規律的總和，才是最廣大世界所擁有的自然規律！這就是最廣大自然界的「精心安排」！這才合乎辯證法規律，即符合自然規律的全面性和完整性。否則，自然界憑什麼讓我們身處的宇宙中的物質遵循能量守恆定律和熱力學定律，而不是能量不守恆定律、熵減定律、物質不守恆定律……

可見，如果將來有條件把這些研製失敗的機器或電器拿到那些地方，就一定能成為永動機，民科們就值得我們尊重。

相關話題拓展

1、至少在我們身處的宇宙中，沒有任何天體是永動機，我們賴以生存的地球也不例外，因為根據科學家預測，地球年齡大約為45.5億歲，再過50多億年，即太陽大約滿100億歲時，就會變成一顆向外膨脹的紅巨星，可能會吞噬掉地球，使地球成為它的一部分。但由於變成紅巨星的太陽繼續向外釋放能量，導致質量繼續減小，與地球之間的萬有引力也會繼續減小，地球就會脫離那個時候的較高軌道，也可能會遠離不斷膨脹的紅巨星，但在此過程中，地球就有較大概率與太陽系內包括火星及其衛星、小行星帶內超過50萬顆的小行星，土星、木星及其衛星在內的星球的碰撞，最終總會與其中的一部分星球碰撞而毀滅。而最重要的原因是：哲學上已證實萬事萬物都有其產生、發展和消亡的過程，也是不可抗拒的必然趨勢，即舊事物終究要被新事物取代。當然，對於我們人類而言，只要努力發揮聰明才智，大力發展科學技術，就能提前多年進行星際移民，避免這場空前大浩劫。

2、整個宇宙也不是永動機。一個國際科研團隊從暗物質和暗能量的角度分析計算評估後認為，宇宙的壽命大概還有１４００億年，而哲學上已證實：萬事萬物都有其產生、發展和消亡的過程，也是不可抗拒的必然趨勢，新事物必然取代舊事物，且物質(即廣義物質，指不依賴於人的意識，並能為人的意識所反映的客觀實在)是永恆的，這說明整個世界是永遠存在的，只是在不同的階段，存在的形式不同而已。所以，對於我們的宇宙而言，至少在經歷了長達１４００億年的發展和衰落階段之後，一定會滅亡，但滅亡之後的宇宙一定會被更高一級新事物(也可能是更高一級智慧生物或其它物質)取代，甚至這些「高級新事物」可能會主宰未來未知世界的一切。