永動機無法實現,為什麼地球卻在不停的轉動?這不矛盾嗎?

地球這個大傢伙已經在太陽系中運動了至少46億年，它每天會以非常高的速度自轉一圈，每年會繞著太陽公轉一圈，不出意外的話它能轉到太陽死亡，這個時間估計是70億年以後。

太陽死亡以後會變為一顆和地球體積大小的白矮星，但是它的密度非常高，如果地球這時還存在的話，它會繼續繞著這顆恆星的殘骸繼續運轉。

除了地球以外，在太陽系，甚至銀河系，乃至整個宇宙這種旋轉運動十分普遍，因為宇宙的大型物質結構就是這樣形成的。

這就產生了一個問題，貌似很矛盾。

13世紀的時候，人類就夢想在地球上建造一個可以永動的機器。

它不需要外力的作用，也就是不需要能量的輸入，僅僅依靠自身，不管是扭矩的變化、還是一些花裡胡哨的操作， 就能自己永遠轉動、或者運動的機器。

但是無數次的嘗試都失敗了，這其中包括15世紀達文西這個製作機械的大師、還有17世紀英國的波義耳都動手做了很多類型的永動機，但最後都證明永動機在地球上無法實現。

為什麼呢？其實最直接的原因是因為你在地球上不管是製作啥機器，不管是你的結構再怎麼精妙，也不管你的設計多麼合理，都無法避免一個問題；

就是機械運轉所帶來的摩擦力，以及空氣，還有地球引力的作用。

這些我們可以統稱為阻力，它會不斷地使機械轉動最初的動量消耗殆盡，直到停止運轉。

為了對抗這些阻力，你必須給這個轉動系統提供一個和所有阻力相同大小的力，才能保證其在慣性下一直運轉。

如果你還想要讓這個系統給外界做功，那麼這個力就必須大於整個系統的阻力。

所以就出現了個各種奇形怪狀的機器。依靠自身的轉動來自己給自己提供對抗阻力的力。這就好比你左腳踩右腳、自己拉自己的頭髮想上天一樣。

根本原因就違反了能量守恆定律。

也就是說孤立系統的能量是守恆的，需要外部的輸入才能增加，你不能在一個孤立的系統中自己選創造出能量。

說到這裡，貌似在地球上不能造出永動機的原因是因為阻力的存在。那麼我們把一個輪子或者脫落拿到深邃的宇宙空間呢？周圍沒有其他引力源的幹擾會怎麼樣？

牛頓給出了答案，任何物體在沒有外力的作用下，它都會保持最初的運動狀態。它要麼靜止要麼勻速直線運動，正所謂靜者恆靜、動者恆動。

運動是事物的本質，只要你給這個輪子提供一個初始的旋轉動量，只要沒有外力幹擾它會轉下去，直到天荒地老。

而地球就是這樣，在46億年前形成太陽系的一團橢球形氣體雲開始在引力的作用下坍縮，首先會形成一個原行星盤。

由於這個橢球狀的氣體雲內的氣體分子、原子自身會進行這大量的不規則運動，導致整團巨大的氣體雲會擁有一個極其緩慢的旋轉動量。

例如你在水槽裡放一池子水，等待水面穩定以後，打開下水孔，不一會兒比就會看到整個水面會形成漩渦往下流，且漩渦的速度會越來越快。

這就是整池子水內部微小旋轉動量隨著體積變小，被放大的效果，以前有人說水槽的漩渦是地轉偏向力引起的，其實並不準確。

運動河流中的漩渦可以用地轉偏向力來解釋，但是我們家裡小小的水槽中的漩渦並不是地球自轉引起的。

如果真是這樣，那我們人也應該能感受到北半球和南半球不同的地轉偏向力，那不豈是走路一不小心方向就會發生偏移？

現在我們回到太陽系的形成！當氣體雲塌縮以後，根據角動量守恆定律，質量分布的更加緊密那麼氣體雲旋轉的速度就會加快，（類似於滑冰運動員）這就為整片原行星盤帶來了可觀的旋轉速度。

有了初始的旋轉動量，那麼地球、各大行星，包括太陽在內基本上都在逆時針自轉，而且所有的行星都在逆時針公轉。

接下來的問題是，地球的自轉和公轉是否違背了能量守恆定律？是否和我們口中所說的「永動機」相違背？

其實地球的運動可以說它就是一個「永動機」，但不完全是，畢竟總有一天它會因為太陽、月球的潮汐引力不停的消耗掉自轉動量，而停止自轉；每過100年每天就會增加約0.002秒。

但這個時間尺度非常長，估計等到太陽系毀滅，地球被太陽吞噬都不會發生這樣的事。

地球的公轉也一樣，也無法永動下去，在宇宙空間中，兩個質量物體相互旋轉，就會造成類似於電荷在電場中旋轉一樣，電荷會釋放出電磁輻射，而質量物體會釋放出引力輻射，並且帶走軌道能量。

因此地球的公轉軌道一直在衰減，總有一天它會螺旋墜入太陽。所以說在宇宙中旋轉的天體還真的沒有嚴格意義上的永動。

不過就算它們永動，也符合科學理論啊，並不違反能量守恆，而且正是能量守恆和牛頓慣性定律的真實實例。

如果把地球從太陽系中拿出來，單獨放在深邃的宇宙空間中，它就會因為角動量守恆一直自轉下去，因為它沒有對外做功，也沒有受到阻力的影響，因此不要外力和能量的維持，可以在慣性作用下一直自轉。

公轉軌道也一樣，地球本身在垂直於太陽引力方向上做勻速直線運動，但是卻受到指向太陽中心的引力加速度，因此改變了運動速度（速度是矢量），所以造成它一直在繞太陽運行。

引力正是這個公轉系統中的外力，因此地球的公轉也沒有違背能量守恆定律。也沒有跟我們所說的永動機相違背。