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人類自始至終都希望發明一種機器,使其能夠永久地轉動,並使其在轉動過程中不會產生任何額外的持續作用力,也就是說,只要一種力就能使該機器不停地運轉,這種機器被稱為「永動機」,1000多年來,人們想盡各種辦法想要造出一種永動機,但均以失敗告終,後來人們才發現,不能造出永動機,因為永動機違背了能量守恆定律,世界上根本沒有任何物體能不消耗能量就對外做功。
永動機圖
例如,我們駕駛的汽車需要消耗汽油燃燒所產生的熱能來驅動,我們使用的風扇需要消耗電力所產生的能量來驅動,我們消耗的核能來自核燃料釋放的能量,因此在這個世界上不存在純粹外部做功的物體。也有一些最經典的搖擺小球,當人類用外力使其擺動時,它不可能永遠地擺動下去,因為在擺動過程中它會遇到空氣摩擦,所以人所施加的重力勢能不能始終轉換成動能,所以最後重力勢能在摩擦力的阻擋下,慢慢地變小最終消失,導致小球停止。
人的幻覺創造永動機
的確,如果一個人能發現新技術,並創造永動機,那麼他不但能成為世界首富,而且能幫助人類徹底解決能源危機,有可能成為人類歷史上最偉大的發明之一,但就目前而言,無論理論還是實踐都不能發明永動機,說到這裡,許多人也許會覺得奇怪,既然整個世界甚至宇宙都遵循能量守恆定律,那說明宇宙也不可能存在永動機,然而地球卻已自轉46億年,這難道不算永動機嗎?
地球繞太陽運行
地球自轉46億年,表面上沒有外力,這似乎是一種永動機,但如果深入研究,你會發現地球自轉並非由自身造成的,而是需要依靠外力才能產生的,那麼引發地球自轉的外力究竟來自何方?宇宙誕生於一次大爆炸,正是這次大爆炸使地球最初產生了一種慣性力量,飛向宇宙,地球飛行時,突然被太陽的引力所吸引,地球飛向太陽系內部,地球最初擁有的慣性力與太陽的引力相互作用,地球最終圍繞太陽旋轉,同時太陽的引力和宇宙大爆炸所施加的力一起,也使地球獲得了旋轉的動力,就像你在向外拋球時,突然用繩索將球拉向外,球實際上也會旋轉,球在拋出球時,繩索與球之間都會產生一定的傾角,你一拉繩子,球就會轉動起來,地球也會圍繞你旋轉。
太陽的引力對地球自轉的影響
同理,當地球飛進太陽系時,它並沒有垂直地朝太陽方向飛去,而是以一定的斜角穿過太陽,然後又被太陽的引力拉回來,從而形成了公轉和自轉。按道理來說,地球自轉運動在進入太陽系後不久就會消失,因為太陽的引力主要作用於地球公轉力,而只有很少一部分作用於地球,為什麼地球還能持續46億年自轉?
由於地球前後的溫壓不同,因此它能始終保持旋轉
實際上,當地球產生自轉力時,太陽使地球正面和背面產生溫差,白晝所照的那面溫度高,壓力大,而黑夜所不直接射出的那面溫度低,壓力小,因為地球正面和背面有一個壓力差,所以向它施加一個小小的力,就可以使它持續地自轉,就好像你給小球施加一個外力使其自轉,然後它的四周吹風使它自轉,它就會一直自轉,而地球之所以46年一直自轉,是因為晝夜壓力差一直存在,所以地球根本就不是永恆的動力,它仍然需要通過外界的力量來維持它的自轉和公轉。
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