【宇宙秘密】能量與熵 講座

【宇宙秘密】能量與熵 講座課程簡介：

能量守恒定律

首先來重新認識能量守恒定律，也叫熱力學第一定律。

能量守恒定律的官方定義：在一個封閉（孤立）的系統(tǒng)中，總能量保持不變。其中總能量指靜止能量（固有能量）、動能、勢能三者的總量。

直白的說：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不憑空消失，它只會從一種形式轉化成另一種形式，或者從一個物體轉移道另一個物體，而能量的總量保持不變。

變與不變

能量守恒定律已經(jīng)成為了物理學的一種堅定信念，成為了描述自然界物理學語言的語法規(guī)則。在未知領域面前，能量守恒定律不是一個有待檢驗的定律，而成為了我們去認識未知世界的一個標準。

因為能量是一個抽象的概念，當我們有的能量形式不守恒的時候，意味著一定有一個未知的能量形式，而這種能量形式的量化方式，就可以通過能量守恒來定義。比如說：當我們發(fā)現(xiàn)在有摩擦的系統(tǒng)當中機械能不再守恒的時候，我們認識到了摩擦產(chǎn)生的熱量是另外一種形式的能量，當把熱量和機械能合在一起的時候，總的能量就會守恒。

當我們把能量守恒作為一個更基礎定律的時候，也意味著我們從牛頓力學中關注變化”的視角，轉變成了關注不變”的視角，在變化中尋找不變。我們其實都習慣了關注各種各樣的變化，并且往往在變化中隨波逐流，但其實所有的變化都是由不變性來支配的。只有抓住不變性，才能用更睿智的眼光來清晰地洞察所有的變化，從而抓住機遇順勢而上。

啟發(fā)

一方面，能量守恒定律宣告了人類制造永動機的美好愿望只是一種妄想，這個世界不存在一勞永逸的事情，持續(xù)的投入才可能有持續(xù)的產(chǎn)出。

另一方面，能量守恒定律提醒我們，看待一切問題都要用更廣闊的眼光。

比如一個小球在一個粗糙的U形池里滾來滾去，這個過程當然有動能和勢能的轉換，但是到了最后小球停在了最低處，動能和勢能最后都轉化成了熱量。

動能和勢能.jpg

也就是說，當你只關注你和你的競爭對手之間爭奪的時候，也許整個行業(yè)的能量都已經(jīng)流到了其它地方去了，你和競爭對手最后一起死掉。同樣，面對自身的增長，我們也要看到是否只是因為你站在了一個能量流入的領域而已，其實可能你已經(jīng)落后于你的競爭對手了。

能量不會憑空的產(chǎn)生，也不會憑空的消失，我們一定要有一個更廣闊的眼光來看到我們的事業(yè)，乃至人生的起起伏伏，這也會讓我們更有機會觸及到新的領域，甚至早日成為新領域當中規(guī)則的制定者。

熵

先來看熱力學第二定律：不可能使熱量從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫問題而不產(chǎn)生其它影響。還有一種表達，不可能從單一熱源吸收熱量使之完全轉化為有用功而不產(chǎn)生其他影響。

能量轉化的方向性是因為不同能量的價值不同，這種價值是指什么呢？他是能量可以用來做功的一種可利用性，或者是轉化效率。顯然，熱能的價值就不如動能，因為熱力學第二定律告訴我們，勢能如果用來做功還會產(chǎn)生其它的影響，不可能百分之百地把熱能轉化成動能。

能量不僅有大小之分，還會有價值的區(qū)別，在物理學中，我們用"熵"來定量地表示這種價值，熵越高說明能量的價值越低。

能量的價值如何產(chǎn)生的呢？拿騎車舉例，當汽車運用的時候，他有一個確定的方向，每一瞬間他的運動都是沿著一個方向的。所有的原子都有一個相同的速度方向，我們說這個時候整個汽車只有一個自由度，而汽車的動能就是集中在這個自由度上。當汽車剎車，動能轉化成熱能，熱能使是物理內部所有分子的無規(guī)則運動，這種大量分子的無規(guī)則運動在每時每刻都是沿著無數(shù)個不同方向的，也就是說熱能其實是分配在多個自由度上的。

正是這種自由度的差別，造成了能量的不同價值。如果能夠把能量集中在一個自由度，那么這個形式的能量就更有價值，更能夠用來做功。就好像我們在工作中，如果我們的公司能夠把能量、把資源集中在同一個方向，當然不是說所有人都來做同一個工作，而是說都由同一個方向性的原則來指引，我們能能夠讓資源發(fā)揮更大的作用，產(chǎn)生更大的價值。

熵可以用來衡量一個系統(tǒng)中能量的價值。宏觀層,熵越大能量的價值越低，這時我們不用區(qū)分具體分子的系統(tǒng)分布來描述系統(tǒng)狀態(tài)，也叫系統(tǒng)的宏觀態(tài)；如果我們去區(qū)分每一個具體的分子來描述系統(tǒng)的狀態(tài)，就要系統(tǒng)的微觀態(tài)。

一般來說，一個宏觀態(tài)都是對應著多個微觀態(tài)。這意味著什么？ 例如，我們的房間里有各式各樣的東西，當所有的東西都恰好放在他們應在的位置時，整個房間都是有序的，我們想找任何東西都能很輕易的找到，也就是說我們認為的有序，就是只有一種可能性、只有一種狀態(tài)。 反之，當我們要找一樣東西，比如鑰匙，它可能在床底，可能在衣柜，甚至可能在垃圾桶的時候，他的可能性就太多了，對沃恩而言這就是一種無序，也就是說，無序是由于有眾多的形態(tài)，眾多的可能性。因此有序只有一種，但無序卻有很多。很像常說的一句話，幸福的人都一樣，不幸的人各有各的不幸。

能量是生成宇宙的一顆種子,能量編織了宇宙間的萬物。熵是宇宙中秩序和生命的量度：宇宙有了秩序，才有了生機；宇宙的熵達到最大，其生命走到了盡頭。

課程目錄：

1能量守恒.mp4

2熵增定律.mp4

3反熵增.mp4

第二節(jié) 能量與熵ppt.pdf

第二節(jié) 能量與熵.pdf