太陽哺育地球上的生命,地球每分鐘從太陽接收的能量達到10的15次方焦耳,其實絕大多數(shù)能量都被反射到太空了。
問題來了,如果吸收和反射的能量差不多,人類是如何使用能量的呢?
嚴格來講,人類并不是使用能量這么簡單,而是使用“有用的能量”,何為“有用的能量”?也就是“以低熵的形式出現(xiàn)的能量”。
熵,是衡量萬物混亂程度的物理量,熵越低意味著越有序,而低熵的能量意味著有用的能量。
人類為了利用水能,都會修建大壩,而大壩后面的水就是有用的能量,因為那里的水會不停地流動,直到兩端的勢能相同,也就是能量相同。
還有其他現(xiàn)象也很常見,比如說在熱水中的冰塊會融化,直到溫度達到同溫。這個過程是不可逆的,你從來不會看到一杯溫水在加熱的過程中會變成一塊冰塊。
所以,我們平時利用的都是有用的能量,也就是低熵。比如說汽車發(fā)動機的轉動需要低熵的汽油。
當然,這并不意味著高熵的能量就是無用的能量,只是很難被利用,通常會被遺棄掉,因為它們通常會以噪音,廢棄的熱量存在,我們很難去利用。
石油具有低熵能量,燃料起來可以推動汽車,但在燃燒的過程中也會產(chǎn)生廢棄的熱能,噪音等形式,這些都屬于高熵,這些能量仍舊存在,但很難被我們再利用。
這種現(xiàn)象在我們?nèi)粘I钪袩o處不在,最常見的就是太陽能。太陽能是有用的低熵能量,以光子形式發(fā)射出來,在地球上經(jīng)過多重吸收之后,最后以高熵的形式輻射出去。
比如說,我們接收的是太陽發(fā)出的可見光子,每接收一個可見光子,就會向太空輻射20個紅外線光子,也就是說,能量的熵提升了大約20倍!
上升到太陽的高度,我們?yōu)槭裁茨芾锰柲??不單單是因為太陽在不斷發(fā)光發(fā)熱,更是因為太陽是在寒冷的太空中的一個發(fā)熱的存在,如果整個太空的溫度都與太陽差不多,雖然人類能接收到更多能愛那個,但很快地球就會達到高熵平衡,成為太陽般那樣熾熱的星球,屆時我們再也沒有辦法利用能量。
不是因為沒有能量可利用了,而是沒有“有用的能量”了,因為所有能量來源都達到了平衡,萬事萬物都相對靜止了,時間也不存在了,世界變得沒有任何意義了!
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