李老師聽到很多人問我一個問題:既然物理學一直強調永動機是不可能實現的,不管誰宣稱做出了永動機,首先迎來的一定是嘲諷。那為什麼地球可以一直轉下去呢?而且已經轉了幾十億年還沒有停下來,它不就是現實存在的永動機嗎?對啊,地球為什麼可以一直轉?是誰讓它轉起來的?它又會停下來嗎?
地球為什麼會轉,能量從哪兒來?
1、萬有引力作用下的大爆炸
我們今天所看到的恆星,行星,衛星等等的星體,其實最早都來源於最古老的星雲,這是一種非常稀疏的結構,但是會遍佈數光年甚至更大的範圍以內,元素只有兩種:氫和氦。
但是在萬有引力的作用下,這些氫和氦元素會不斷的聚集起來,特別是氦因為比氫更重,所以會在中心部位集結,而當氦不斷的集合的時候,它的質量越來越大,密度也越來越大,於是,它的溫度也就會越來越高,直到這個溫度高到一定程度超過臨界點,於是聚變發生了,就是我們今天看到太陽表面一直在發生的這種。
在這種宇宙的偉力作用下,氦聚變成更重的元素,更重的元素又會重複這個過程,不斷的聚變,溫度升高再聚變,於是各種各樣的元素就在這個過程中形成了,而它的終點是鐵,因為鐵的比結合能是最高的,到了這一步簡單的聚變就無法繼續下去了。
比結合能,鐵(Fe)最高
但是鐵元素也在不斷地增加,所以當有一天鐵核的質量超過了簡併壓的臨界點,開始不可阻擋地坍縮,這種劇烈的坍塌,以0.2倍的光速進行,整個結構被完全破壞,使得原本不能參與聚變的元素也參與進來了,於是這個時候我們就看到了猛烈的爆發,爆發以後產生巨大的能量,同時各種射線將各種物質以極高的速度甩出去,而這些物質裡面就包含這一最終坍塌時,在高溫下所形成的Fe之後的更重的元素,比如說我們今天地球上作為貨幣等價物存在的黃金,它就是在這個時候形成的,換句話說,地球上的黃金的數量是一定的。因為地球不來一次爆發,那麼地球上黃金的總量不可能再增加。
2、行星為什麼會自轉
於是到了這一步大家就看清楚了,因為爆發的原因,所以這個時候宇宙中存在著大量的各種各樣的物質,而這些物質實際上因為爆發是有著速度的,他們都以各自的速度在不斷的運動中,這就是一切運動的最終來源。
而這個時候中間的剩餘部分開始不斷的形成恆星,之後恆星依靠自己強大的引力,將周圍的這些碎塊全部捕捉到自己的體內,讓自己越來越龐大,而離恆星較遠的地方的這些碎片們就會相互的碰撞,這個過程其實就是一個大魚吃小魚,小魚吃蝦的過程。不斷的碰撞,質量越大;質量越大,引力越大;就會吸收更多的物質,直到將軌道周圍的餘孽一掃而空,於是一個個行星就在這個時候形成的。
但是透過這個形成過程,我們就會知道了,當一塊塊有速度的碎片撞到一個大的行星的時候,這個速度是不可能消失的。實際上它會累加到這個行星之上,無數的碎片不斷的累加這種速度,於是最終形成的行星除了一部分能量作為地熱存在以外,另一部分能量就會帶動了行星不斷的旋轉起來。就像一個陀螺一樣,當外界的繩子不斷的高速抽打它的時候,它就會一直旋轉下去,於是我們可以看到,在太陽系而言不僅僅是地球在自轉,其實其他的行星都在發生著自轉。自轉自轉公轉才是正常的,如果有一個行星它既不自轉也不公轉,這才值得我們去研究一下。
地球為什麼不停止轉動
首先這個說法其實是錯誤的,地球最終會停止轉動,當然只是理論上。首先我們可以觀察到的是,其實地球的自轉速度是越來越慢的,在地球早期的時候一天只有幾個小時,即便是在寒武紀時期,一天也只有21個小時,而現在已經到了24個小時了,所以其實地球自轉速度是越來越慢的,只是我們人類存在的時間太短了,人類進化史可能才幾百萬年,文明史才數千年,而每一個人可能存在宇宙的時間不過短短100年,在這麼極短的時間以內,你根本不會發現到地球的自轉在減慢,就如同一個陀螺在自轉,每一次可以轉幾分鐘,但是對於壽命只要數秒的生物而言,它也會覺得在他的一生之中,這個陀螺根本就沒有變慢,而是一直在轉的。
那地球為什麼會變慢呢?不是宇宙真空嗎?哪裡來的阻力?
首先糾正一個概念,真空是什麼都沒有的,這種說法是錯誤的,真空並不空,它還是有物質存在的,只是非常的稀少而已,所以即便地球是在這種所謂的真空之中自轉,它其實還是會受到阻力的,只不過阻力非常的小,如果只有它的作用的話,那麼地球最終會停下來,只是這個需要的時間是3000萬億年。很明顯這個時間太可怕了,宇宙都已經沒了。
但地球變慢速度卻是很快的,數億年就減慢了很多,那是為什麼呢?主要來自於月球和太陽。
大家都知道地球和月球之間存在著潮汐力的作用,月球對地球的潮汐作用會鎖定地球表面的水,使得地球表面水的運動方向和地球的自轉方向相違背,於是這個摩擦就會慢慢地降低地球自轉的速度。當然還有太陽對地球的作用,實際上也會使得地球的自轉速度越來越慢,這兩者疊加起來,如果不出意外的話,地球會在1000億年左右的時間內停止自轉,只不過我們還是等不到的,因為在這個時間之前,太陽就已經爆發了,地球會被太陽給吞沒。
結論
地球一開始自轉的能量來自於早期爆發以後的這些物質碎片的能量,所以它有速度。地球因為月球潮汐,太陽的引力和星際物質之間的摩擦的原因,它的速度一直在減慢,我們看不到,只是因為在這數百億的跨度裡面,我們存在的時間太短了。但無論如何地球最終會被太陽吞沒,然後永久地消失在這個宇宙之中,開始下一個迴圈。
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