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为什么永动机是不可能的？- 奈塔·史莱姆

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    大约公元1159年的时候，
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    有一位叫做婆什迦罗智者的数学家，
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    构想出了一种带有很多弯形水银蓄池的轮子。
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    他觉得随着轮子的转动，
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    每个池子里的水银会流到池底，
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    导致轮子的一端总是比另一端更重一点，
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    这种力矩的不平衡会让轮子永远地转下去。
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    婆什迦罗的设想是最早期的
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    永动机构想之一，
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    一种不依赖外界能量来源
    而能永远工作下去的机器。
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    想象一个可以不断鼓出吹动自己的风的风车。
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    或者一个可以为自己供电的灯泡。
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    这些机器绞尽了许许多多发明家的脑汁
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    因为它们可以改变我们和能量间的关系。
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    比如说，如果我们能造出一个永动机
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    它的永动系统包含了人类，
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    那永生就不再是梦了。
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    但只有一个问题，
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    永动机是不可能的。
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    所有有关永动机的想法
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    都违背了至少一个热力学基本定律，
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    热力学是描述不同形式能量之间关系
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    的物理学分支。
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    热力学第一定律是，
    能量不会凭空产生或消失
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    你不可能从机器里得到比你放进去更多的能量。
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    这就排除了任何可行的的永动机的可能
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    因为一台机器最多只能产生和它消耗的同样多的能量。
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    不可能还有多余的能量
    用来驱动车或者给手机充电。
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    但是如果你只是想让机器自己不停地运行下去呢？
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    发明家们想出了很多点子。
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    有一些就是婆什迦罗非平衡轮的变型
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    比如有着滚动的小球或者是悬挂着重物的杆子。
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    但是没一种有用。
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    移动的部分确实让轮子的一端更重一些
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    但同时降低了轮子整体的重心到轮轴以下。
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    在低重心下，
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    轮子只会像钟摆一样前后摆动，
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    最终停下来。
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    换一种思路呢？
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    在17世纪，罗伯特·波义尔想出了个点子，
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    一种自己给自己浇水的壶。
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    他理论上证明了毛细作用，
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    一种液体和容器表面间的吸引力
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    足以使水吸进毛细管，
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    这样也许能使水不断的围绕壶循环。
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    但是如果毛细作用大到足以克服重力
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    并可以把水从管中提上来，
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    那毛细作用也应该会阻止水再掉回到壶中。
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    再后来，又有了一些和磁铁有关的永动机设想，
    比如这套斜坡装置。
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    小球应该会被顶端的磁铁吸引上斜坡，
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    然后从洞中掉回底部，
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    循环往复。
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    这个装置也没能成功，
    就像之前所说的能给自己浇水的水壶，
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    磁铁只可能把小球吸在顶部不动。
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    即使小球能不断运动，
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    磁铁的磁力也会随着时间流逝而消退，
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    最终停止运行。
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    对于所有的这些机器，
    如果想要保持运动
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    它们必然需要产生一些额外的能量
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    将整个系统推过停止点，
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    这就违反了热力学第一定律。
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    有一些永动机看上去会一直运行下去，
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    但事实上，它们总归会
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    从外界获取额外的能量。
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    即使工程师们能够以某种方式造出了
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    不违反第一定律的永动机，
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    由于第二定律
    它仍旧不可能实现。
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    热力学第二定律
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    告诉我们能量总是通过某些方式趋于散失，比如摩擦。
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    任何现实生活中的机器都有着移动的部件
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    或者是与气体及液体分子的互相作用
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    这就会产生微量的摩擦与热量，
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    在真空中也不例外。
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    那些热量就是能量损失，
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    并且它一直在流失，
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    不断地减少可供系统自身运动的能量
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    直到机器不可避免地停下来。
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    到目前为止，
    这两条热力学定律
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    已经排除了任何关于永动机的设想
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    以及100%效率产能的可能。
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    但是，这并不能绝对地说
    我们将永远无法找到永动机，
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    因为我们对整个宇宙的了解还是太少了。
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    也许我们将找到一种新的奇异的物质存在形式
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    让我们不得不重新审视热力学的定律。
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    又或许在极小的量子尺度会有永动机的存在。
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    我们能确定的是
    我们永远不会停止寻找。
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    现在，唯一看上去“永动”的，是我们的搜寻。
Title:
为什么永动机是不可能的？- 奈塔·史莱姆
Speaker:
奈塔·史莱姆
Description:

观看完整课程：http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-perpetual-motion-machines-ever-work-netta-schramm

永动机——一种不需要外界能量，自己就能永远工作下去的机器——让无数发明家们绞尽脑汁，全因为它能改变我们和能量的关系。但问题是，永动机是不可能的。为什么？奈塔·史莱姆讲述了永动机存在的问题。

课程讲解：奈塔·史莱姆，动画制作：TED-Ed。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:31

Chinese, Simplified subtitles

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