我們都知道無法制造永動機,但是我們的星球為何永不停止?

種塔羅科的小農民


永動機並不是只要動就可以製造出來。理論上人類是無法制造出永動機的。

很多人總是按照字面意思來理解永動機,只要運動的物體就可以算作永動機。那麼按照牛頓第一定律,物體在不受力的情況下將保持勻速直線運動或者靜止。

保持勻速直線運動運動的物體不是永動機,而是慣性的體現。

永動機的定義是:在不需外界能量攝入的情況下,還可以源源不斷地向外做功,也就是向外輸送能量。

我們知道能量不可以憑空產生也不會憑空消失。要想向外持續做功就必須需要外部能量不斷攝入。如果沒有外部能量攝入,那麼做功只能消耗掉自身的動能,內能或者勢能。這種過程並不持續。

比如一個不受力的物體會保持勻速直線運動,如果它撞向一個的物體,這個物體就有可能吸收能量而改變速度。而原本的物體就會失去動能而變速。

地球如果不受外力,那麼它就會相對靜止或者勻速直線運動地在宇宙中游蕩。太陽的存在給地球施加了一個引力。在太陽引力的作用下,地球的初速度和與太陽的距離大小剛好形成向心運動。

不過這種向心運動可不是永動機,如果把地球當成更大尺度機械的動力,並使其做功。進而只會導致地球停止自轉或者降速落到太陽上。反正這種做功是不持續的。所以地球可以長期繞太陽公轉就是由於不向外做功。

在廣義相對論中,你可以認為把引力看成是時空彎曲的表現。一開始物體只是運動直線運動,不過時空的彎曲造成這種勻速運動變成了彎曲軌道。


科學認識論


大家都知道永動機是極難製造的東西,甚至永遠不可能被製造出來,因為在我們的認知中,所有的機器都需要為其提供一種力或者能量去驅動它才可以運轉,而且提供了之後它們也並不會一直運轉下去需要不斷的提供力和能量才行。



但是如果不是那麼計較時間的話,宇宙中的天體其實都是永動機,比如我們的地球,它自從形成以來就一直處於自轉和公轉狀態中,它每24小時轉一圈,每365天零6個小時圍繞太陽公轉一圈。其他的天體也是如此,太陽系中的八大行星也都處於自轉和公轉狀態中,只是其自轉和公轉的狀態各有不同,就連我們的太陽也是處於自轉和公轉的狀態中,不過它不同緯度自轉一圈的時間也不同,基本上在20~30天之間,同時他也在圍繞銀河系中心公轉,每公轉一圈需要2億多年。





其實就連我們的銀河系也處於自轉和公轉的狀態中,即其從內向外的自轉速度也很不相同,銀河系中心黑洞只需要11分鐘就自轉一圈,它周圍的恆星圍繞它公轉的速度也很快,有不少只有一年或幾年時間,但是在銀河系的外圍,有些恆星圍繞銀河系運行一週需要3億年左右的時間。



這些天體從誕生以來,就一直處於運動中,它們一直在宇宙中運行,從來沒有停止過,而且它們也將一直運行下去,直到宇宙的終點。我們甚至可以說自從宇宙誕生以來,其中根本就沒有絕對靜止的東西,也沒有一成不變的東西,所有的天體都是永動機,甚至就連我們的宇宙也是如此,所以我們甚至可以說宇宙中到處都是永動機。

那麼宇宙的天體為什麼會一直處於運動呢?實際上也是它們一開始就獲取了能量,宇宙大爆炸就是因為宇宙奇點中誕生的巨大能量進行的,這種能量賦予宇宙誕生之初所有的天體以巨大的勢能,而其他的天體在形成過程中,又不斷地獲取來自其他天體的物質或能量,因此所有的天體及其狀態都處於不斷變化中,它的運動狀態雖然會有所改變,但是卻不會停止,因為它們都受到了太多宇宙運動因素的影響,因此宇宙中不會有絕對靜止的東西。



那麼我們能把宇宙中的天體當作永動機為我們服務嗎?現階段我們當然做不到,不過在未來卻是有可能的,等我們的科技發展到足夠高級的階段的時候,我們在銀河系中穿行,這個時候我們可以利用一些脈衝星或者磁星進行發電,因為它們時刻都處於旋轉狀態中,他們的磁場也會產生磁場線,如果有可以發電的裝置處於磁場線中將不斷切割其磁場線,因此或許能產生大量電能,也有科學家認為將來我們或許可以利用來自黑洞的能源,這種天體產生的能量更為強大。



科普大世界


這個問題看起來很簡單,實際上是一個說不清的問題。翻了一下前面那些寫長篇大論的,都是在扯淡。行星運動的原理已經遠超出我們的認知,用現有的認知無法正面回答這個問題。

學過高中物理的很多人都認為人類把天體運行的原理掌握的跟透徹了,這種想法是不對的,我們僅僅是找到了天體運行的一些規律而已。我們不妨用經典物理知識分析一下這個問題,就會發現有很多矛盾。

我們先說萬有引力,這個力是科學家單獨出來的一種力,我們想一想這個力究竟是用什麼方式作用到天體上的,我們想不出來。我們人造的很多做圓周運動的設施向心力一般就是拉力,支撐力,或者電磁場的力,這些力的作用方式都是明確的,可唯獨沒有做出來利用萬有引力提供向心力的圓周運動模型。儘管我們可以通過萬有引力公式說,質量太小,距離太近,但萬有引力似乎應該打上一個問號,因為它不像其他力可以明確定義,明確解釋,最直接的表現就是體現在天體運行上,最大隻能擴展到兩個物體的相互的吸引力。儘管這樣勉強能說通但是這比其他的力的概念要模糊的多的多。

如果說萬有引力可以用萬有引力公式來解釋,那天體運動的動力絕對是個很大的謎團。我們的物理書上有一句很官方的話叫"某力提供向心力使物體做圓周運動"。這句話沒有問題,但很多人理解是有問題的,向心力只能改變物體的運動軌跡而不能提供動力,做個簡單的受力分析就知道向心力跟運動方向是永遠垂直的,因此向心力永遠不會做功。那麼問題來了,如果萬有引力提供向心力讓天體做圓周運動,那天體運動的動力是哪裡來的?這個問題我們回答不了。假設天體有初速度,但是運動過程一定有能量損耗,我們通過地球的質量以及線速度能計算出地球的動能,地球做圓周運動的時間比人類存在的時間都長,這麼長的時間如果沒有能量補充地球的速度就應該明顯減慢,事實上地球的速度並沒有明顯變慢。那按照經典力學這個過程一定有能量補充,可是這個能量又是以什麼形式補充的呢?常規補充能量有兩個方式,一個是用力去做功,另一個是補充燃料。我們觀察不到,也感覺不到宇宙中有什麼力在給地球補充能量,所以這個說法站不住腳。即便能補充燃料,也不可能來自於外太空,但是如果能量來自於地球本身,這麼多年丟球的質量為什麼沒有變化?這兩種推測都是不成立的。

推演到這裡我們發現,我們似乎對天體運行的本質是完全不清楚的,我們只是總結出了一些運行規律僅此而已。


雲淡風輕267976116


不是它不停止,而是我們觀察的不夠久,如果你可以活上幾十億年,你會目睹咱們太陽系土崩瓦解的時刻,如果你等待的更加久,等待上千甚至是上萬億年,你會發現宇宙也會土崩瓦解。宇宙中是高度真空環境,沒有阻力,這是星球永不停息運動的原因,只要起先推那麼一下,就可以週而復始、日復一日的運動下去了。

(浩渺的宇宙)

誰來推這一下,很多年前人們將這個原因歸結為神秘的力量,或者說是神,時光荏苒,隨著科學技術的進步,人們搞清楚了太陽系的前世今生,它原本是一個寬達100多光年的分子云,在引力的作用下發生重力坍縮,無數的物質向著中心匯聚,壓力、密度、溫度升高,最終點亮了一顆恆星,這就是我們的太陽。

(初生的太陽)

太陽的形成拿走了99%的質量,剩下的圍繞著這個初生的恆星公轉,漸漸地行星形成了,自那時起,行星就在公轉著,到如今已經近50億年了,這永恆不息的運動,要歸結到太空高度真空的環境,沒有阻力,也就沒有動能的損耗。


科幻船塢


我們都知道永動機是無法被製造出來的,因為永動機違背了物理定律,任何物體都不可以在沒有能量供應的前提下一直提供能量,因為能量是守恆的,它既不可以憑空產生,也不可以憑空消失。


我們的星球,看似是在永不停歇地運動,也的確如此,地球存在著自轉和公轉,而且地球在正常情況下可以一直這樣運動下去,自身自轉,圍繞著太陽公轉,永不停歇。我們說宇宙中沒有任何物質可以是絕對靜止的,只要有相對性,運動就可以存在。作為太陽系中最大的星球,太陽其實自身也存在著自轉和公轉,只是公轉軌道那就太長了,圍繞著銀河系中心旋轉,一圈需要2.5億年的時間。

宇宙中的物質,都可以是運動的,但是在某些參考系中,他們也可以是靜止的,比如以太陽為參考系,一個靜止在地面上的人是運動的,但是如果以地球為參考系,一個靜止於地面的人卻是靜止的。在日常生活中,我們的經驗是,如果想要讓一個原本靜止的物體運動或者是原本運動的物體改變其運動狀態,就得施加力,這句話沒有錯,放在整個宇宙中這句話都沒有錯。


宇宙中的星球,之所以能夠永不停息地運動,是因為構成它們的物質在宇宙誕生的那一刻就獲得了能量,這些能量可以使它們運動起來,而後越來越多的宇宙物質聚集在一起,漸漸形成了恆星、行星、星系,乃至是黑洞。它們所具有的能量,是在宇宙創生的那一刻就已經獲得了的,而且由於宇宙真空的環境,所以它們所具有的能量也不會慢慢損失,因此就會這樣一直運動下去。

其實我覺得星球永不停歇的運動跟永動機的運動是有區別的,人們樂於製造永動機的初衷是永動機本身不消耗能量卻可以一直向外界輸出能量,換一句話說,永動機就是一種能夠讓能量憑空產生,讓能量越變越多的東西,所以注意的是永動機是無限量提供能量的機器,重點在於它能夠提供能量。


當初人們想要製作這一個機器可謂是想得太好了,正所謂是又想牛兒長得好又不給牛兒吃草,天底下哪來這樣的好事呢?所以後來人們通過能量守恆定律知道了永動機是無法被製造出來的。回到我們的星球,它的確可以一直運動,但是它跟外界不存在或者是存在很少的能量交換,所以說,它跟永動機的根本區別在於它不提供能量,當然它也不損失能量,所以這樣的永遠運動下去是沒有問題的,這也並不是題目中所說的永動機。


鏡像宇宙


我們都知道無法制造永動機,但是我們的星球為何永不停止?

動量守恆、角動量守恆、能量守恆這些都是我們熟知的概念,因為物理課本上都寫的很清楚,不會引起概念混亂是因為案例都比較單純,但在一個複雜系統中或者一個我們並不是很熟悉的系統中,或者難以區分輸入輸出天體系統的運行過程中,就非常容易混淆,甚至都會有一個疑問,為什麼天體會“永不停息”的運行下去?

一、永動機?

上圖就是一臺傳說中的永動機模型,看上去似乎沒有問題,但事實上卻會因為磁鐵反推形成的逆時針力矩而平衡掉力臂改變引起的順時針重力致下墜順時針力矩,因為在實際中上下磁鐵分佈不可能如上圖GIF中均勻分佈,因為輻條的角度在經過磁鐵前後時並不一致,受重力影響,水平線上方的磁鐵比較靠近大磁鐵,下方則比較遠離大磁鐵,因此大磁鐵對於上方的推力會更大一些,形成一個逆時針的力矩,抵消了水平線上磁鐵下墜的轉動的順時針力矩!儘管上圖看上去非常能迷惑人,但還是因為比較單一,仍然可以簡單分析!

二、太陽系永動機?

但太陽系的行星與衛星公轉以及自轉等現象就非常具有迷惑性了,因為太陽與各大行星的存在都可以用自古以來形容了,甚至它們的出現都早於“自古以來”!並且它們似乎將永遠轉動下去,難道天體運動是永動機?其實對於太陽系的角動量守恆或者能量守恆應該從形成太陽系的星雲坍縮開始說起,因為太陽系裡所有的角動量都來自於引力坍縮能!現在要解決的是為什麼引力坍縮會導致轉動!

三、太陽系原始行星盤

上圖是對太陽系原始星雲坍縮後的積盤藝術圖,然而並不是純藝術圖,而是我們觀測到了很多原始行星盤,距離太陽系比較近的金牛座就有這樣的同心圓結構!

歐洲天文臺發佈金牛座原行星盤高清圖像,每一條環都將將有一顆行星誕生!而中心則非常明顯將會誕生一顆新的恆星!

四、原始行星積盤為什麼會轉

上圖是一個質心以引力方式捕獲一顆小型天體的過程,在一個完全理想的系統中,這個小型天體是會直直的落向質心的,但這幾乎不可能,因為會受到各種因素干擾而偏離,最終將會有三種結果,速度不夠的話將成為行星的一部分,速度剛好則成為環繞行星的天體,或者速度比較高脫離行星的引力,星雲積盤坍縮時候則幾乎都是前兩者結果!因此積盤轉動起來是引力坍縮的因素,而且是系統內部相互影響不均勻所致!

五、行星的自轉和衛星的公轉會永遠繼續下去嗎?

天體的運動過程中會受到其他天體的引力影響,比如地月系,月球對地球的潮汐引力影響是很大的:

1.地球上潮起潮落的主要因素就是月球引力和太陽引力

2.地球自轉週期從十億年前的十幾個小時到現在二十四小時即月球影響!

3.地月系月球正在遠離

幾個因素都在消耗地球自轉的能量,地球的自轉在未來也將越來越慢!而公轉也是類似因素,所不同的是太陽的質量正在慢慢減少,甚至在後期白矮星還會繼續丟失質量,因此行星系統並不會被太陽牽引,而是逐漸遠離太陽!但未來行星系統將會繼續運轉,從星雲積盤坍縮能累積的能量並不會憑空消失!從上述看來,天體並不是永動機,它們具有能量的來源和耗散的途徑!


星辰大海路上的種花家


永動機是指能源源不斷對外做功的機器,單純的“永遠能動”並不是真正的永動機,我們的星球也只是看起來永動而已


永動機自古以來就是人類的終極夢想,歷史上不乏有致力於永動機研製的人,比如達.芬奇。但隨著熱力學定律的提出人們很快發現永動機在理論上就是不可能實現的,於是法國和美國先後於1775年和1917年停止受理一切關於永動機的專利申請。

第一類永動機的“動機”就是想不消耗任何能量而且還能持續對外做功,但是能量守恆定律不允許這種“白吃白喝不給錢”的現象發生,於是在第一類永動機破產後有人想出了第二類永動機,妄圖憑空吸收空氣甚至宇宙中的熱量來驅動機器對外做功,但熱力學第二定律表明熱量不會自發從低溫物體傳向高溫物體,也不可能把單一熱源全部用來做功而不引起其他變化,所以第二類永動機也破產了。


其實如果單純把永動機理解為“永遠能動”的話,全宇宙每個基本粒子就都是永動機了,因為自宇宙大爆炸以來所有微觀粒子都在不斷的運動之中。

我們的地球本身並不是什麼永動機,因為它沒有對外做功


宇宙探索未解之迷


永動機分為兩類,第一類永動機是指在不需要外界輸入能量的情況下可以持續對外做功,但是它明顯違背了能量守恆定律,第二類永動機是指物質在沒有溫度差(能量差)的情況下,可以從物質中吸取熱量轉化成機械能,但是這類永動機原理違法了“熱力學第二定律”。

知道了永動機的定義,當然也就明白了問題答案。首先,在宇宙中靜止是相對的,運動是絕對的。追本溯源,宇宙大爆炸賦予萬物能量,我們的星球在尚未誕生時,組成它的各種物質就是處於運動狀態,這些物質最後集中到一起,賦予了我們星球運動的能量。參考永動機定義我們可以發現,雖然我們的星球一直在運動,但是它是不對外做功的,所以它的運動狀態是不會發生改變的。


有個疑問,宇宙中真的沒有絕對靜止的地方嗎? 比如宇宙的中心,當初宇宙大爆炸的位置,會不會萬物靜止,時光暫停。



漫步的小豆子


首先,地球是會停止轉動的,這是必然的事情,而問題僅僅出在時間上。其次,就算地球永不停止轉動,也不代表地球就是永動機。永動機的意思根本就不是字面意思!題主拋出這個問題明顯是根本不懂“什麼是永動機”!

永動機早期的意思指的是“能永遠向外界提供能量而不是需要從外界獲得能量的機器”。這類永動機不服從能量守恆定律,所以被否定了。但是能量守恆定律僅僅只是否定了這一類永動機,還存在另一類嚴格服從能量守恆定律的永動機!這類永動機可以自動吸收外界的能量,然後轉換為可以輸送到外界的有用功。這類永動機叫做“第二類永動機”。能量守恆定律明顯無法否定它。但是近二百年的實踐證明,這類永動機也不存在。因為它違法了一條更加嚴苛的定律:熱力學第二定律!這條定律讓一切妄圖發展永動機的想法全部落空。

強調一遍,永動機不是永遠運動的機器,這種理解可以說是企圖發明永動機的江湖騙子偷換概念的結果!永動機的準確理解要把握兩個方面:一方面是能違反能量守恆定律的機器,另一方面是不違反能量守恆定律但是違反熱力學第二定律的機器。所謂違反熱力學第二定律的永動機,其實是企圖做到讓氣體可以自發地從空間裡收縮回到一點,而不引起其他變化。也就是無代價地實現能量自發回籠重利用,這是不可能的!

如果永動機,那麼能源問題就不會存在了。可惜這個世界上不存在永動機。但是,永動機不存在不代表能源危機就無法度過。這個世界上還是存在奇蹟的。


科學聯盟


日月星辰為什麼能懸浮於虛空?宇宙萬物為什麼能有序的生滅循環?宇宙萬物有什麼共性?世界的第一動力是什麼力量?

這一切都在有序的運行,是有神秘的力量在撐控。這個神秘的力量是什麼呢?

日月星辰之所以能懸浮於虛空,因為為各自都在哪裡靜動,所謂靜動,是靜中之動,序動且無位移。用老子話說是"反者道之動",我把它稱為動者自動。是動者自動的力量把其固定在各自的方位。

宇宙萬物之所以能有序的生滅循環,是因為各自都在那裡動靜,所謂動靜,動是形相在動,靜是其本質的不動;動是相對的動,靜是無位移的動。

靜動一無位移之動,就是世界的第一力量,是萬物生序的泉源;動靜則是靜動的展現。

這個神秘的力量就是宇宙萬物之不生、不變、不滅的本源一一道。道是無靜止質量的永恆無位移的動者自動的能量整體,這個能量整體被老子稱為一一智慧生命。智慧生命是永動的。也就是我們要尋找的永動機,實則是永動機制。


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