太陽通過核聚變每秒消耗400噸的氫,轉化為能量,這些能量輻射到浩瀚星際空間,其中到達地球的只是很少一部分,只占太陽輻射總能量的22億分之一,少得可憐!
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但即便是輻射到地球上的能量,對于人類來講也是海量的,太陽照射到地球一天的能量總和可以讓全人類使用9000天左右。只不過人類能夠利用的太陽能更是少之又少,簡直可以忽略不計。
不過,人類不能利用太陽能,并不代表太陽能就不存在,太陽照射到地球上那么多能量,為地球還會出現能源短缺的情況呢?
簡單講,太陽輻射到地球上的大部分能量其實是不能利用的,因為只有“低熵”才有有用的能量。
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太陽輻射到地球的能量雖然是海量的,但大部分能量都以某種形式“消失”掉了。太陽在經過地球厚厚的大氣層時,會被反射,大約34%的太陽光會被反射到太空。
同時,雖然地球每天都吸收海量的太陽能,不過隨著地球溫度升高,地球本身也會向外輻射能量,只不過是以紅外線的方式輻射能量,我們很難直觀地感受到。
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所以,地球能接收多少太陽能并不是最重要的,重要的是有多少人類可以利用的能量,只有低熵的能量才對人類有用。
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低熵能量有價值,但是熵增卻是不可避免的,而且這個過程是不可逆的,這就是著名的熵增定律。宇宙萬物總是會朝著熵增的方向發展。
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舉個例子,水能是人類重要的能量獲取方式,位于高處的水壩的水就是有用的能量,因為高處的水向低處流動時可以轉化為能量,不過留下來的水并不會自發地逆流而上,并不是流到高處,所以位于低處的水就不是有用的能量。
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同時,在沒有干擾的情況下,一杯溫水不可能自發地變成熱水,這也是熱力學第二定律的直接體現。
說白了,有用的能量必須是不平衡的,就像水位必須有差別,溫度必須有溫差才是有用的,這也是低熵能量的本質。
人類也只能利用那些低熵能量,高熵能量對于我們來講是沒有的,因為我們無法利用高熵能量。
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在我們日常生活中,到處充滿了高熵能量,比如說大街上行駛的汽車,會不斷發出噪音,熱量和各種廢氣,地球每時每刻輻射出的紅外線,地球上無數個物體擁有的勢能等等,所有這些能量對于人類來講都是無用的,都是高熵能量。
而汽油就是低熵能量,汽油與空氣混合在一起,可以燃燒釋放能量,從而讓汽車跑起來。其汽油燃燒的過程中,不僅僅會釋放出有用的能量,還會轉化為高熵能量,比如上面所說的廢氣,熱量,還有噪音等。
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其實我們的地球對太陽能的利用率也是非常低的。植物可以通過光合作用的方式吸收太陽光,但是這種方式對太陽光的利用率也只有4%左右。人類制造的光伏電池對太陽能的利用率也不高,一般都只有20%左右。
也就是說,不僅僅是人類,地球上所有生物對太陽能的直接利用率都很低。很多太陽能轉化為了其他形式的能量,比如說風能,水能等,這些能量本質上就是太陽能的另一種表現形式。
在地球上,除了地熱能之外,其他所有能量其實都是太陽能。
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太陽能源源不斷地向外輸入,不過終有一天這種能量會徹底消失,因為我們的宇宙完全被“熵增定律”主宰著,宇宙的最終命運就是“熱寂”。具體來講就是,宇宙中所有的能量最終都會變成高熵能量,最終達到徹底的熱平衡,也就是所謂的熱寂。
太陽光向人類提供了低熵的太陽能,主要表現為可見光。但是這些能量在不斷轉換的過程中,一次次被消耗,最終完全轉換成了高熵能量輻射到太空,最常見的就是紅外線,我們很難利用紅外線的能量。
理論上講,地球每接收到一個可見光光子,就會向太空輻射20個紅外線光子,這是相當可怕的。
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也就是說,經過層層轉換,地球吸收的能量熵值提升了20倍!
而最終,低熵能量在不斷轉換為高熵能量的過程中,宇宙最終會達到熱寂的狀態。說白了,就是能量完全平衡的狀態。
在這種狀態下,我們什么都做不了,因為平衡意味著不會存在任何能量轉換,即使能量仍舊存在,但不能進行能量轉換,就是無用的能量。就好比所有的水都位于非常高的位置,沒有了勢能,我們就不能利用水資源進行發電。
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在這種平衡狀態下,一切能量都只是沒用的高熵能量,沒有了任何變化,運行也停止了。最終宇宙萬物都轉化為能量,絕對平衡的能量。
這時候宇宙的熵值達到最大,也宣告宇宙的死亡,甚至連時間本身也不存在了!
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