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      時(shí)間之沙

      2010-12-29 00:00:00NiNi編譯
      中國(guó)科技教育 2010年12期


        所需材料
        ●1個(gè)量杯;
        ●鹽(糖、細(xì)沙或類似的物質(zhì)都可以);
        ●1組人(至少5個(gè)人)。
        活動(dòng)步驟
        1. 裝滿滿一量杯的鹽,把高出量杯的鹽抹平。
        2. 讓參加實(shí)驗(yàn)的人圍成一個(gè)圈。
        3. 讓每個(gè)人把手圍成杯子的樣子,然后小心地把鹽倒在第一個(gè)人的手上。接著,第一個(gè)人把手里的鹽都倒在第二個(gè)人的手上,一個(gè)接一個(gè)重復(fù)以上步驟,直到最后一個(gè)人把鹽倒回量杯中。
        4. 有多少鹽被倒回了量杯?消失的鹽去哪里了?
        活動(dòng)概述
        能量是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的概念,有時(shí)候聽起來(lái)就像一個(gè)謎語(yǔ)。所有事物都是由能量組成的,但是當(dāng)你說(shuō)到你可以裝滿整整一杯能量的時(shí)候,聽起來(lái)又講不通。最容易理解的就是把能量想象成錢——你可以拿著硬幣和紙幣,但是“錢”只是一種描述某種東西價(jià)值的方式。相同的,能量就是宇宙的貨幣,描述的是可以用來(lái)改變的潛能。
        在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中所使用的鹽代表的就是貨幣。當(dāng)它從一個(gè)人的手中傳遞到另一個(gè)人的手中時(shí),并不是所有的鹽都被傳遞過(guò)去了。有一些鹽掉到了地上,還有一些鹽留在了參加實(shí)驗(yàn)的人的手里。最終回到量杯中的鹽并不是全部,所以最開始的時(shí)候量杯里的鹽是否是滿的其實(shí)并不重要。
        當(dāng)能量被傳遞的時(shí)候,它總是會(huì)在經(jīng)過(guò)的環(huán)境中“丟失”一部分。這種從一種有效的狀態(tài)(就像滿滿一杯鹽)到不是很有效狀態(tài)(就像你手上的鹽)的能量變化過(guò)程就被稱為“熵(entropy)”,而且無(wú)論你多么小心,還是會(huì)出現(xiàn)這種情形。這也就是永動(dòng)機(jī)不可能被制造成功的主要原因。
        能量并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地就消失了——熱力學(xué)第二定律說(shuō)明了能量不能被創(chuàng)造或是消滅。就像鹽一樣,無(wú)論是一個(gè)電池里的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,或是聲波通過(guò)空氣產(chǎn)生振動(dòng),這些能量在被傳送的過(guò)程中,都有一部分轉(zhuǎn)變成了熱能。
        “熵”通常被描述為在某個(gè)特定地點(diǎn)混亂的程度。將它想象成你的臥室,你所有的衣服不是整齊地被收在衣櫥里,而是散亂在房間里的各個(gè)角落——地板上,門把手上,還有你的床上。要收拾好這些衣服需要花點(diǎn)功夫,但是過(guò)了一段時(shí)間你還是沒有收拾一下它們的話,你的房間就會(huì)越來(lái)越亂,也就是說(shuō),混亂狀態(tài)會(huì)逐漸升級(jí)。
        活動(dòng)應(yīng)用
        我們?cè)诘厍蛏鲜褂玫膸缀跛心芰慷紒?lái)自于太陽(yáng)中的核反應(yīng),或是我們從地下挖出來(lái)的反應(yīng)物質(zhì)中產(chǎn)生的核反應(yīng)?;剂闲纬捎谟袡C(jī)物質(zhì),例如上百萬(wàn)年前的太陽(yáng)輻射。甚至風(fēng)也是由于陽(yáng)光加熱大氣層而形成的。能量并不是在驅(qū)動(dòng)你的汽車或是電視機(jī)后立刻就消失了。它最終會(huì)像紅外線一樣作為低能級(jí)輻射消失于宇宙中。
        由于這條定律,整個(gè)宇宙的總體熵都在緩慢增長(zhǎng),就像你臟亂的房間,或是灑在外面的鹽。經(jīng)過(guò)上萬(wàn)億年后,大多數(shù)物質(zhì)會(huì)漸漸變成低能級(jí)輻射并在宇宙中波動(dòng),不能成為例如行星或星系之類的東西。黑洞最終會(huì)消失。這就被稱為宇宙的“熱死亡”。這是一個(gè)奇怪的名字,因?yàn)橛钪娴臏囟戎槐冉^對(duì)零度高一點(diǎn)點(diǎn)。
        但是你不要感到害怕。行星還是會(huì)持續(xù)燃燒一段時(shí)間。如果要描述宇宙緩慢死亡的年限,那么我想寫一個(gè)“1”,后面再跟200個(gè)零。到現(xiàn)在為止,我們的宇宙僅僅存在了140億年。KJ
       ?。∟iNi編譯)

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