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cwhm 2009-7-25 11:45

此贴记录自己日常遇到的一些为什么并不断更新，希望能解答的朋友帮助留言解答，或者也留下你生活中的为什么。 2009年7月22日（ 1 ）为什么不戴日食镜看到的太阳是光芒四射的，而带了日食镜，太阳看上去就是一温和的圆盘，没有了光芒？个人思考：日食镜应该有滤光功能，滤去了弱光变得不可见，这样看到的太阳就只有中间强光部分所形成的温和圆盘了（ 2 ）根据能量守恒地球上的所有能量都是来自于太阳，根据质能守恒，太阳的能量又来自于太阳内部的核聚变能量？（ 3 ）风是如何形成的，空气运动吧，那么风能应该是动能，那么又是什么能量转化成了风能（空气的动能）？ 2009年7月23日（1）现在中俄在军事演习，报道说是实兵实弹演习，那会不会有真伤亡？实兵实弹演习又是怎么一回事？（2）人体也是由原子构成的，里面的原子分子电子都在做高速的运动，为什么我们感觉不到？ 2009年7月24日（1）温度的微观定义是分子热运动的速度，那么空调和风又是如何改变环境中分子热运动的速度的，从而来降低炎热夏天的温度？（2）人生命的中止往往并不是人体每个器官的衰竭和死亡，往往只是部分器官出了问题，比如心脏，肝肾...，那么人体各个器官的理想寿命又是多少呢？他们协调在一起的寿命又是多少呢？ 2009年7月27日（1）为什么人骑自行车不晕，而坐汽车容易晕车？开汽车即使打开窗户也会晕车，应该跟汽油味，空气流通之外的其他更多因素有关吧？ 2009年8月6日（1）为什么头发可以一直的长长，而我们的胡须，腋毛，眉毛却不能一直长长？ 2009年8月8日（1）为什么饭桌对面坐着漂亮的女生，吃饭会比较拘谨，也不太敢看一次的瞟美女，单对面如果坐着的女生不漂亮，相反可能就会自在很多，瞟望对方也很自然？ 2009年8月9日（1）为什么世界各地叫爸爸、妈妈、奶奶的发言听起来都差不多？（2）睡觉后本来人已经休息好了，但是为什么起来后却习惯性的要伸个懒腰呢？ 2009年8月25日（1）为什么只是身体的某些部位容易发生癌症？（2）如果堆土盖过了树干，树还能正常生长么？ 2009年8月28日（1）把东西放到真空里，它的外形形状会发生改变么？（2）人携带个氧气瓶能生活在真空里么？此后在天涯爱问吧更新，此处不再更新

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无线能量传输

liuxiaod 2009-7-4 21:34

把接收天线放在距离发射天线1/4波长的地方，它们之间的互感存在pi/2的时间延迟，在接收端有负载时，发射端收到的感应电动势与初始电流相位相反，结果是向发射端反馈能量。这个时间延迟效应从来没有被讨论过，常用的变压器线圈是绕在一起的，他们之间不存在时间延迟，在这种情况下，发射端收到的感应电动势与初始电流相位相同，结果发射端输出能量。电磁波是周期函数，满足时间周期对称性，但是不满足时间连续对称性，于是尼泽定理就这样被打破了，负载不仅不消耗能量，还反馈能量。问题是传输效率低。特斯拉在20世纪初在美国做过无线电源的实验，在用户距离均匀分布的情况下，吸收能量和反馈能量的用户大致相同，那么向一万用户输电与一百万没有区别。

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人大约要吃多少东西？——大学物理学基础上的简单讨论

热度 1 jwwu 2009-6-26 11:15

人一天最基本需要多少能量？这个问题看似简单，可是却并不好回答。最近我看了航天员服装制作的电视节目，才知道一个人向外释放的能量相当于400瓦的灯泡。于是乎，我就对我们人的最基本需求有了一个大概的估算。（这里，还要感谢赵凯华老师的那本《定性与半定量物理学》）这个过程大致如此：生物过程都是比较高效率的，所以我们假设每一步的转换效率都是80％。 1. 按照400瓦，每天向外辐射的热量是0.4243600＝34560焦耳 2. 以馒头为参考：100克大约含930卡，即约为3900焦耳。 3. 我们将人体消化过程简化为大致几个过程：胃内化学分解；小肠吸收；血液运转；供给人体热量。这样，我们对食物的利用率就是0.8^4＝0.41。 4. 一个人什么都不做，需要的能量大约为345600.41＝84292焦耳，需要馒头842923900*100＝2161克 5.如果消化效率提高到95％，那么经过上面的计算：需要馒头1088克；如果消化效率提高到100％，仍然需要馒头886克。讨论： I. 小时候没有肉吃，怪不得我能吃的不得了，每顿饭4两馒头要2个； II. 100克瘦猪肉热量600千焦耳，这些热量需要二两多肉就解决了。所以老年人养生，不能吃太多的肉，否则消耗不完。素菜是养生的。 III. 如果需要减肥，还是吃素最好；可是要拼命挣钱的人，还是吃肉吧，否则，拿什么去挣钱啊？最后说明：对于人的生理问题、医学问题，本人一窍不通。这里仅仅讨论了物理问题。只是本人觉得一时有趣，所以就做了这样的估算。请大家轻拍！

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在什么样的情况下,物质场的能量可以单独守恒？

chenfap 2009-5-7 12:16

在什么样的情况下 , 物质场的能量可以单独守恒？在上篇博文中我已说明 , 仅就物质场而言 , 在一般情况下 , 其能量是不守恒的。现在我们来讨论物质场的能量是否可以单独守恒的问题。人们从中学开始，在物理课中，就知道能量守恒定律；从中学物理课至大学普通物理课，所讲的能量守恒定律指的都是物质（场）的能量单独守恒（这里要再次指出，我在已发表的博文中曾多次强调，按照场论的精神，引力势能是属于物质场的能量，它隐含在物质场拉氏函数密度之中，而本篇博文所指的引力场的能量是自由引力场的能量，它由引力场拉氏函数密度决定。）。中学物理课和大学普通物理课都告诉我们，能量守恒定律是建立在实验事实的基础上且经过反复检验的。看来物质场的能量是可以单独守恒了。可是在广义相对论中，无论是 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律式（ 6 ）表明在一个体积 V 中的某一种形式的物质场能量，于单位时间内变化了多少，就有相等数量的能量经界面流出或流入这个体积；这意味着，任何一种形式的物质场能量都不可能在变化过程中增量或减量。式（ 6 ）就是中学物理课和大学普通物理课中所讲的能量守恒与转换定律，它指的是物质场的能量。现在我们看到，中学物理课和大学普通物理课中所讲的能量守恒与转换定律得以成立是有条件的；这条件就是式（ 4 ）或式（ 5 ）。条件式（ 4 ）或式（ 5 ）是否能满足呢？事实告诉我们，是能满足的；否则，中学物理课和大学普通物理课中的能量守恒定律就不存在了。条件式（ 4 ）或式（ 5 ）为什么能满足呢？这是由于中学物理课和大学普通物理课中所涉及到的一些物理现象大都发生在地球表面附近或太阳系内，这些位置的引力场的能动张量在时空中的变化是可小到忽略不计的。如果研究星系核中发生的物理现象，则引力场的能动张量在时空中的变化就不可能小到忽略不计，那么，物质场的能量便不可能守恒了。最后有必要谈一下永动机问题。一直有人梦想制造永动机，过去常用物质场的能量守恒定律来说明永动机是造不成的，看来这一说明理由不够充分。很可能一些梦想制造永动机的人会以在一般情况下 , 物质场的能量是不守恒的为理由作为制造永动机的理论根据。能量不守恒就意味着能量可以从无创生，把这创生的能量作为能源，不就可以制造永动机吗？这错在那里呢？错在没有考虑到人类生存的环境和条件，人类生存在地球表面，式（ 4 ）或式（ 5 ）所示的条件是满足的，中学物理课和大学普通物理课中的能量守恒定律能够成立，永动机就造不成了。式（ 4 ）或式（ 5 ）所示的条件不满足之处，如星系核中或坍缩星体的内部，人类又无法到达和在那里生存，你如何去制造永动机呢？？参考文献 Chen F. P. 2008, Field equations and conservation laws derived from the generalized Einsteins Lagrangian density for a gravitational system and their implications to cosmology. Int.J.Theor.Phys.47,421. Chen F. P. 2008, A Further Generalized Lagrangian Density and Its Special Cases. Int.J.Theor.Phys.47 ， 2722. 陈方培 .2008, 引力体系的拉氏量与能动张量密度守恒定律及场方程 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用 I ). 中国科技论文在线 200802-56.

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仅就物质场而言,在一般情况下,其能量不守恒

热度 2 chenfap 2009-5-6 12:25

仅就物质场而言 , 在一般情况下 , 其能量不守恒为什么这样说呢？首先要注意必须满足两个条件： 1 ），仅就物质场而言， 2 ），在一般情况下。我们是在这两个条件下来谈论物质场的能量不守恒的。如果我们讨论一个引力体系（即既有物质场又有引力场的体系），由于任一引力体系肯定遵守 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律或爱因斯坦守恒定律 , 因此就可推出 , 在一般情况下，所讨论的体系总体的能量必定是守恒的。但若仅就物质场而言，在一般情况下，由于物质场要与引力场交换能量 , 因之物质场单独的能量便不守恒了。下面我们用数学公式来说明这个陈述。可以证明 , 对于任一引力体系 , 若其作用量在时空局域平移变换下具有不变性 , 则存在 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律这也表明体积 V 中能量的总量也保持不变 , 流经封闭面 S 的总动量流也为零。因之，仅就物质场而言，在一般情况下，物质场单独的能量也是不守恒的。从上述轮证中，我们已经看到，仅就物质场而言 , 在一般情况下 , 其能量是不守恒的；那么，当引力场存在时，在什么样的特殊情况下 , 仅就物质场而言 , 其能量可以守恒呢？这个问题留待下次博文讨论。参考文献 Chen F. P. 2008, Field equations and conservation laws derived from the generalized Einsteins Lagrangian density for a gravitational system and their implications to cosmology. Int.J.Theor.Phys.47,421. Chen F. P. 2008, A Further Generalized Lagrangian Density and Its Special Cases. Int.J.Theor.Phys.47 ， 2722. 陈方培 .2008, 引力体系的拉氏量与能动张量密度守恒定律及场方程 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用 I ). 中国科技论文在线 200802-56.

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如何用VASP计算单个原子的能量[权威版]

Irene 2009-4-13 15:30

这是VASP作者给出的解答,所以算是权威了.原文如下: Theenergyzero .. inVASPallenergiesarereferredtothethereferencestateforwhich thepotentialwasgenerated! thisisinmostcasesnottherealgroundstateoftheatom .. todeterminedtheenergyofthegrounstateoftheatomplacetheatom inalargernoncubicboxtobreakinitialsymmetry(i.e. 11Ax10Ax9A) usetheGpointonly INCAR: ISPIN=2!spinpolarized ISMEAR=0;SIGMA=0.2!forsmallsigmaconv.forTMisdiff. MAGMOM=2!initialmagneticmoment oneshouldusetheenergyvalueenergywithoutentropyoftheOUTCARfile sincethiscovergesmostrapidlytothecorrectenergyforsigma0 .. Ecoh=E_total-n*Eatom 大约翻译如下: 在VASP中，所有的能量是相对于产生赝势的组态来说的，所以并不能将计算得到的能量当成真正的原子的基态能量。为了得到原子的基态能量，将原子放在一个非正方体的晶格内，比如说11Ax10Ax9A的晶格（这样做是为了消除简并）。 KPOINTS只用G撒点大概的INCAR文件可以如下： ISPIN=2!spinpolarized ISMEAR=0;SIGMA=0.2!forsmallsigmaconv.forTMisdiff. MAGMOM=2!initialmagneticmoment 计算结束后，应该用OUTCAR中不含entropy的那一项能量，因为它通常更快的收敛到sigma=0的正确值。最后计算结合能的公式应该为 Ecoh=E_total-n*Eatom 原文地址http://new.quantumchemistry.net/Experience/CommonSoftwares/VASP/ConcereteExample/200512/250.html

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走路锻炼，穿衣发电

eloa 2009-3-14 19:54

猛犸发表于 2009-03-14 11:55 发表于《新世纪周刊》，与发表版略有不同。希腊神话中，狡猾的西绪福斯终于惹怒了众神之王宙斯，被施以最痛苦的惩罚。每天早晨，西绪福斯都要将一大块石头推上高山，而在他以为已经到达时，石头就会从他手中滑落。周而复始，永不停歇。不知道西绪福斯有没有从物理学的角度考虑过这个过程。他的肌肉输出的动能转化成石头的势能，每攀登一步，石头得到的势能就更多一分；当他到达山顶时，石头命中注定地从他身边滚下，将势能再转化为动能。西绪福斯只能眼睁睁地看着石头一路狂奔，消失在他的视野当中同时喘着粗气，身上散发着热能。这大概相当于希腊版的吴刚伐桂。看来，东西方的古人在最残忍刑罚的问题上达成了一致强令某人去做无用功。恐怕很少有人会承认自己所做的事毫无意义，但是在我们的生活中，的确有意无意地存在这种问题。在现代都市中，正常男性每天消耗的热量大约是2500千卡左右，女性还要再少一些。这些能量支持我们的生理活动，使体温徘徊在37摄氏度左右，让我们的神经和肌肉系统正常运作。然而，其中有大约三分之一是被浪费掉的：它们改变衣服的形状、造成地板的轻微变形，以及仅仅是散失在周围的空气中。很早以前人们就已经开始尝试利用这些能量了。早在1770年左右，瑞士力洛克（Le Locle）的制表大师亚伯拉罕路易波特莱（Abraham-Louis Perrelet）就发明了自动表，只要带着这种表走路十五分钟，它就可以工作八天。现在的全自动机械表也采用类似的构思，将人们走路时手臂的摆动，通过一个摆锤转换成手表发条的弹性势能，用这些储存起来的能量驱动秒针嘀哒不休。然而，使用这种思路来解决现在数码产品的供电问题可能没什么前途，因为人体能够提供的能量并不能算大，而且转换效率也不算高。以现在的技术水平，如果你要像使用全自动手表那样为MP3供电，恐怕需要把手臂挥舞得如同风车一般。并不是每个人都有勇气这么做毕竟除去指尖充血、肌肉酸痛的必然后果外，往往还需要承受路人诧异的眼光。最近有些新产品可能会减少这种尴尬。一种叫做水虎鱼的电动刮胡刀在背面安装了一个摇柄，猛摇一分钟，可以刮七十秒胡子；还有一种阅读摇椅，坐在上面摇啊摇的时候，椅子上安装的阅读灯就会亮。这听起来像是停电时的救星，不过我真的不确定，摇椅上是否真的适合看书。一个人能够产生的电量大概就能做这点小事，但是毕竟人多力量大。加利福尼亚健身连锁机构已经开始尝试在健身设备上安装发电装置，把人们燃烧的脂肪转为健身房的电力供应。这套系统的原理和我们在科技馆中总能够看到的那种发电自行车差不多，你踩得越快，灯泡就会越亮。荷兰鹿特丹的一家WATT夜总会铺设了特别的能量收集地板，将人们随性抛掷的热情狂舞变成闪耀的霓虹灯光。纽约的Fluxxlab设计工作室设计了商场使用的旋转门，有人推动的时候，藏在地板下的弹簧装置就会发电。麻省理工学院的两位博士生设计了一种地板，当人们走过时，就会将人们的重量传递到地板下的垫块上，进而驱动发电机。这些设备只适合用在公共场合，如果安装在家里的话，成本太高，得不偿失。不过幸好我们还有一些更适合个人使用的技术，比方说压电材料就像我们常用的一次性打火机里面的压电打火装置那种。新加坡国防科技局和新加坡大学的研究者们尝试在鞋里安装压电材料，让鞋子变成充电器；而北京大学工学院教授、乔治亚理工学院杰出讲席教授(COE Distinguished Professor）王中林博士和他的团队发明的基于压电技术的纳米发电机，在2006年就引起了纳米科技领域的轰动。王教授他们发现了氧化锌纳米材料的压电特性，当拨动这些直径只有千万分之一米的小氧化锌纤维时，就会产生电流。现在他们更进一步，正在尝试制造出能够发电的衣料。使用这种材料制成的衣服，只要有运动能让衣料变形，就可以发电。最近发表的论文称，这种衣料已经在仓鼠实验中获得了不错的结果。按照他们的估计，在经过优化的情况下，1平方米这种衣料将能够产生最高80毫瓦的电能。这虽然不够点亮一个最小的灯泡，但是也许可以供给那些我们将来须臾不可离身的小型电子设备毕竟这些电子设备的微型化和低能耗，是最引人关注的发展方向。

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爱因斯坦质量—能量关系式的发展

zyfnew 2009-3-3 22:24

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再谈物质的波粒二象性问题

热度 2 zhulin 2009-2-26 15:01

由于波粒二象性出现在微观领域，人们对此无适当文字语言和图像来理解，而把它搞的越来越复杂。波粒二象性有必要弄得那样复杂吗？什么物质波、数学几率波，大量粒子统计，双解理论，等等。而根本问题则是物质本身就是粒子与场源（引力场！），粒子与其引力场能分离吗？粒子具有波性和波具有粒子性，恰恰说明物质与运动不可分离、物质与空间（引力场！）不可分离，波粒二象性本身包含周期性因素，也表明物质与时间不可分离。对此科学上长久的争论是否陷入了误区？爱因斯坦五十年的艰苦思考光子是什么的问题而未解，它的意义可能说明其永远无解。波粒二象性是实验观测结果，是物质最基本矛盾的展现，是自然界的核心本质，是认识自然普遍规律的基点，物质固有的矛盾是物质运动、变化、发展的原动力！由于具有质量能量的物质本身的波粒二象性实质表明物质与空间（引力场）、时间及运动不能分离，那么它必然与基本的普遍的引力及惯性有联系。实际上物质的波粒二象性正是万有引力和惯性之源。以物质的波粒二象性为基础，物质质量、能量、空间、时间、引力以及宇宙膨胀、暗物质、暗能量便可以统一起来。现已充分表明，数学推导出的公式与天文地理及物理方面的许多观测结果惊人地一致。可以说，牛顿提出万有引力定律至今 321 年来，困扰人类的引力机制问题，最终仍是按照牛顿的猜想物体向空间发射精气得以解决。宇宙、太阳系、地月系统、月球的产生、地球的演化等奥秘以及与实际问题密切关联的地震预报问题、矿藏分布问题，等等，在此框架下都将逐渐明晰起来。

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地球科学原理之九地球演化和构造运动的能量来源

rock6783 2009-2-25 16:24

广东海洋大学廖永岩（电子信箱： rock6783@126.com ）从现有证据来看，能作用于地球的能量，主要应是重力势能、放射能、动能、太阳光能等四种。细分的话，重力势能可以分为两类：一是地球在吸积形成过程的早期造成的体积塌陷产生的重力势能；二是地球形成过程中由于熔融而造成的比重大的物质（如铁、镍等）向地心运动，而比重较小的物质（如硅酸盐岩及轻硅酸盐岩，如类花岗岩）向地表运动而产生分异的重力势能。放射能也可以分两类：一是氢等轻原子量物质的聚合而造成质量减少所释放出的原子能；二是铀、钚等物质裂变成低原子量的物质，如铅等，由于质量减少而释放出的原子能。动能，也可以分为两类，一主要是在地球吸积形成早期，大量地外物质撞入地球，地外物质的动能以碰撞能的形式作用于地球的能量；二是地球的自转速度变慢，释放出动能。现有的证据和公认的事实告诉我们，重力势能、动能，主要作用于地球形成的早期，自从地球形成之后，即地球体积接近于现在的体积之后，它们对地球的影响都相当小。若地球真正存在能引起构造运动的收缩和膨胀的话，也应主要存在于地球体积形成之后，所以，重力势能和动能不足于造成地球大规模的收缩，也不可能造成地球大规模地膨胀，更不可能造成地球周期性地收缩和膨胀。放射能虽然在逐渐减弱，但放射能具有累加性，所以，放射能有可能成为造成地球收缩或膨胀的能量。但是，地球的放射能是如此之弱，假设所有的地球构造运动都是由于地球收缩和膨胀造成，而所有的收缩和膨胀又都是由于放射能造成的，也即所有的地球构造运动都是放射能造成的话，地球自其存在以来所产生的放射能，应和地球演化过程中造成构造变化的总能量及地球逐渐向外热辐射的总能量相等。通过计算发现，地球的放射能小于地球向外热辐射的能量（陈永生和李自安， 1998 ），甚至不能维持地球的温度，以至于地球的温度不断降低，地球的放射能根本没有多余的能量用于地球的构造演化。所以，仅从能量大小上来说，放射能也不足以成为造成地球所有构造运动的能量。同时，就算放射能能量级别达到了地球构造运动所需的能量级别，放射能也很难造成地球周期性的收缩和膨胀。因为到目前为止，尚没有发现放射能强弱呈周期性变化的任何证据。综上所述，能造成地球构造运动的能量，仅只有相对来说取之不尽用之不竭，且在不断加强的太阳能。那么，太阳能为什么能成为造成地球构造运动的能量呢？太阳能又是如何造成地球的收缩和膨胀的？太阳能是如何造成地球的构造运动的呢？太阳能是全太阳系都能享受的能量，为什么仅在地球上能形成构造运动呢？这我们在后面的章节里将详细地逐步分析和讨论。在这里，我们先简单分析一下太阳能造成地球构造运动的可能性。若真是太阳能造成了地球的构造运动的话，由于它远大于放射能，它还在不断加强，仅从能量级别上看，它造成地球收缩和膨胀，最后造成地球的构造运动，是根本没有问题的。但太阳系里的 9 大行星，及众多的卫星，都能得到太阳能，为什么仅有地球能产生收缩和膨胀而最终产生构造运动呢？相对其它大多数行星或卫星来说，地球离太阳的距离近，就算是原因，也不应是主要原因，因为，离太阳比地球近的还有水星和金星。地球除离太阳较近，能得到相对较强的太阳光能外，她和其它太阳系星体不一样的，主要是其上有大量的液态水。还有，太阳系里，目前也只在它上面发现生命，也只有地球上有大量的氧气。地球上的生命，是因为地球上有水后，逐渐演化来的；而氧气，是由于地球上有生命，并演化出了能进行光合作用的植物，使地球上的氧气不断增多。所以，就算地球上的生命和氧气是造成地球区别于太阳系其它星体、造成地球收缩和膨胀，最终造成地球的构造运动的原因，也应不是最初的原始原因。所以，若真是太阳能造成了地球收缩和膨胀的周期性变化，最终导致了地球的构造运动的话，主要应是地球上有大量液态水的存在。最有可能的推测是：地球上的元素构成、地球离太阳的适当距离、地球适当的体积和质量、地球适当的自转周期和公转轨道等天文和地质因素的共同作用，使地球上有了液态的水；而这液态的水，造就了地球上的生命；地球上有了生命，也就使地球上有了氧气。在液态水、生命、高含量氧气这些地球仅有的而其它星体没有或没有同时具有的因素的共同作用下，地球利用太阳能，形成了地球仅有的周期性的收缩和膨胀，最终造成了地球仅有的构造运动。最有可能造成地球周期性收缩和膨胀的三大原因 - 液态水、生命存在及大量氧气中，生命的存在和氧气的存在，很难单独造成地球的周期性收缩和膨胀。所以，地球上生命的存在和大量氧气的存在，不可能直接造成地球的周期性收缩和膨胀。最有可能造成地球周期性收缩和膨胀的因素，就只剩下大量的液态水了。根据目前一致公认的事实和证据可知，目前的地球有一个固态的内核，一个液态的外核，一个固态的地幔，地幔外围，有一层准液态的软流圈，软液圈外是固态岩石圈（由地壳和部分上地幔构成），岩石圈外，是地球特有的大量液态水构成的水圈，水圈外是地球特有的含大量氧气等气体的大气圈。我们说地球的体积收缩和膨胀，在很大程度上，我们是以岩石圈（或固体地球）为标准的。也就是说，我们说地球的收缩，是指地球岩石圈的收缩；我们说地球的膨胀，也指的是地球岩石圈的膨胀。若真是地球上独有的大量液态水造成了地球的收缩和膨胀，唯一可能的是，岩石圈外的液态水，以某种形式或某种方式进入地球的岩石圈内部，使岩石圈的体积得以增大。当其从岩石圈内部释放出来时，使岩石圈体积得以缩小。虽然构成岩石圈的花岗岩和玄武岩对水有一定的通透性，但要有能造成地球构造变化规模的水进出岩石圈，并能造成岩石圈体积在一定规模上膨胀和收缩，仅靠少量水的渗透是不可能完成这个任务的。综合考虑现有的事实和证据及地球的演化历史，水圈的液态水，唯一进入岩石圈，造成岩石圈膨胀和收缩的可能，是水在两极形成冰川（当然也可能在高山上形成冰川，但其规模远小于极地地区），通过冰川的形成和消融而造成地球的岩石圈体积膨胀和收缩。当厚达几千米（如现在的南极冰川平均厚度为 2450m ，最厚处 4645m ）的极地冰川形成时，造成极地区域重力正异常，大地水准面负异常。在地球均衡调整作用下，极地冰川和冰川下的岩石圈一道下沉，直至重力正异常消失为止。这样，地球所特有的大量液态水，以冰川的形式，进入了地球岩石圈的内部，使地球岩石圈的体积膨胀。当冰川消融，大量的冰川质量转移至海洋，原冰川区重力负异常，大地水准面正异常。在地球均衡调整作用下，原冰川区反弹性上升，造成岩石圈收缩。那么，液态水、生命和氧气这些地球特有的因素，又是怎么通过太阳能造成地球周期性地收缩和膨胀的呢？我们将在后面的章节里详细讨论。下一部分（近 10 回的篇幅），我们将分析冰川的地质作用及其证据。冰川可分为哪些种类？冰川能造成什么样的均衡调整？且听下回分解。未完，待续。下回预告：地球科学原理之 10 冰川造成地球均衡调整参考文献：陈永生，李自安 . 地球形成与演化的一种新说法 . 北京：石油工业出版社 . 1998 ： 13-79 （注：本地球科学原理系列，是根据廖永岩著，海洋出版社（ 2007 年 5 月）出版的《地球科学原理》一书改编而来，转载者请署明出处，请不要用于商业用途）

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被地球人忽视的巨大能源-----雨能

famingkuang 2009-2-24 17:48

在我的上一篇博文《动动脑筋：水的原始能量来自何方？》中我们认识到了水所具有的势能来自于太阳能，太阳光照在地球广大的水面上，使得水温上升，但水温不会无限制的上升，因为一部分的水会吸收能量让自己蒸发成为水蒸汽，这样海洋才能保持一个恒定的温度，成为水蒸汽的水成为了太阳能的载体，水的蒸发实际上就是太阳能转化成了水的势能。也就是说太阳能帮水克服了地球的引力做功而使水具有了势能。所以水的势能本质上是太阳能转化而来的。而目前这一能量被人类所利用的只是江河中的那一部分，即人类利用江河中的水位差来进行水力发电，而利用雨水本身所携带的巨大能量好象还没有人去研究，我甚至听都没有听过（也许是我孤陋寡闻吧？）其实雨水中所携带的势能不知比江河中的水所携带的势能要大多少倍呢。全球每年降水量约合 11 ． 9 万立方千米，如果以平均降雨高度为 1 千米计算，那么全球降雨所携带的总能量为： E=mgh=11.9*10000*(1000)^3*1000*1000 =11.9*10^19( 焦耳 ) 据说三峡今年的发电量将达到 1000 亿千瓦时，也就是： 1000 亿千瓦时 =1000*100000000*3600000 =3.6*10^17( 焦耳 ) 1.19*10^20/ 3.6*10^17 330.6 ( 倍 ) 也就是说全球一年的雨能相当于是 2009 年的 330.6 个三峡电站。如果人类能利用其万一就不必担心能源危机了，人类眼睁睁的看着这么多的能源从自己眼前经过，竟能无动于衷，可叹复可悲呀。人类只看到了雷电所携带有的能量，其实雨能应当比雷电能更容易开发才是吧？请有识之士研究雨能，那将是人类之福矣。参考资料：人类生命之源 - 水 http://www.bjkp.gov.cn/kxbl/schj/gdnr/5/kp0936-01.htm 三峡工程今年发电将达一千亿千瓦时 http://energy.nmgnews.com.cn/system/ 2009/02/20 /010182155.shtm

个人分类: 智慧点滴|1179 次阅读|14 个评论

动动脑筋：水的原始能量来自何方？

famingkuang 2009-2-24 11:14

站在河边，望着奔腾的河水，人类一直在研究着利用水的能量为人类服务。（所有图片来自网络，如有版权问题请告知，以便删除）多人力石磨古老的水力石磨水车比利时布赖恩勒沙托水磨坊北宋时期的水力磨坊旅游：别具一格的水磨坊现代水力发电厂示意图三峡水库大坝泄洪俗话说水火无情讲的是水与火都有着无比巨大的能量。大家都知道水的势能来自于地球的引力，现在问题来了，请问：水的原始能量来自何方呢？或者说根据能量守恒定律水的势能是什么能转化而来的？ ================================ 总结根据各网友的回答概括得出以下几点： 1，在十分遥远的时代，地热是水成为蒸汽的主要原因（那时的海水怕有100度吧？）因而那时水的势能主要是地热能，当时的天恐怕没有一天晴过，一天到晚全是下雨，而且是特大爆雨。 2，当海水的温度趋于恒定后（就是现在这样子），维持水循环的能量主要来自于太阳能，太阳普照在水面上，一部分水吸收了太阳能变成水蒸汽升上空中，太阳能帮助水克服地心引力做功而具有了势能。水汽凝聚成雨重新落回地面，雨水在降落过程中势能丧失，落在高处的经过河道的收集，大量的水携带了巨大的能量，被人类利用最多的是水力发电。 3，由于地球水循环大约十天半个月就完成一次了，所以水携带的能量实际上是太阳能。现在问题又来了下雨能让气温上升还是下降？

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科学十诫和挑战八条

zhulin 2009-2-11 16:09

2008 年 10 月 17 日《科学时报》刊登了梅晓春的文章，对现代物理学提出八条不同意见。它和 10 年前由哥伦比亚大学数位名教授合写的《爱因斯坦的圣经》一书提出的科学十诫恰是针锋相对，由中国学人挑起这场关乎现代物理发展前景的争论实属始料未及，然意义重大。现将科学十诫和梅晓春的挑战八条并录如下。十诫： 1. 你只可信仰一个且唯一一个自然之律，宇宙之律。甚至在它们处于支离状态下，你也应遵守它的原理。 2. 你应服从引力，因为你应在时空的自然构造中沿着一定的曲率移动，此种弯曲运动将构成引力。 3. 你应服从电磁力。如果你是一个电荷，你将被与自己相同的电荷所排斥，被与你相反的电荷所吸引。磁力将是电力与电荷运动的结果。 4. 你不可杀死电荷。 5. 你应服从弱力和强力，它们统治核世界和亚核世界。 6. 你不可偷窃能量、动量或角动量。它们既不能创造也不能毁灭，所以你应使它们守恒。 7. 你不能以超光速旅行。无论你是在运动还是静止，光速都是不变的。 8. 你可将物质变成能量，能量变成物质。所以你可将能量看作物质，将物质看作能量。 9. 你应服从量子力学的原理。你不会知道微观状态是粒子还是波，因为微观状态有时像粒子有时像波。这样的状态将由量子波等式来确定。你不可能同时无限精确地知道物体的位置和动量，所以你将凭不确定性和或然性前行。 10. 如果你是半整数自旋，你就是费米子，服从泡利不相容原理，你不会占据你兄弟的状态。如果你是整数自旋，你就是玻色子，你将与你的同行形成完美的对称。梅晓春八条： 1. 希格斯粒子不存在。 2. 微观物理过程时间反演同样不可逆。 3. 时空没有相对性。 4. 引力与惯性力不等价。 5. 引力几何化既不可能，也不需要。 6. 奇点黑洞不存在。 7. 暗能量不存在。 8. 标准宇宙学理论基础有错。

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三个不可能（不存在）

zhangxw 2009-1-14 11:59

三个不可能（不存在）张学文， 20090114 质量、能量、信息是 400 年来科学界提炼的重要概念，它们还联系着质量守恒、能量守恒、熵自发变大等极其重要的规律和大量的公式。可人们关于它们的含义的讨论固然还在继续着！为了看清这三个重要概念的对称性，以及它们的同等重要性我曾把与之相关的核心规律，在新语境下统一为三个不可能（不存在）：唯一结果是使质量增加的机器（方法）是不可能制造出来（不存在）的（质量不灭定律变态）唯一结果是使能量增加的机器（方法）是不可能制造出来（不存在）的（能量不灭定律变态）唯一结果是使信息增加的机器（方法）是不可能制造出来（不存在）的（热力学第 2 定律变态）。

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关于博文《吃能量or吃信息》的切磋

biozhang 2009-1-5 16:59

张星元：关于博文《吃能量or吃信息》的切磋感谢李小文老师对我的留言坦陈己见：《货币：简答张星元老师和发发》http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=208343。由此引发了关于能量问题的讨论。对于李老师的这篇博文，张小平老师发表如下评论：发表评论人：zhangxp 莫非吃东西是吃信息而不是吃能量的定理现在还不是世人皆知？（见《吃能量or吃信息》http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=34518）我认真阅读了这篇博文后，想就吃东西是吃信息而不是吃能量的定理，与张小平老师商榷。为了避免文章篇幅太长，采用在张老师原博文中插入商榷意见（括号里红色的文字）的方式发表己见。学术讨论而已，请相关博主谅解。以下是本博文的正文：《吃能量or吃信息》（括号中已插入商榷意见）在这篇博文的前半部分作者作了一个说明，然后引用了对话原文：在杨玲《静夜狂思-（22）-语言》一文评论中和杨玲讨论，从谈有序无序就谈到了吃信息，应杨玲之约写这个题目。先看对话录： zhangxp：你为什么认为牛吃草就不是吃信息？如果说是吃能量的话，能量是守恒的，吃进去的和排出来的一样多，有什么好吃的？（能量守恒定律成立的条件是：在孤立系统中。牛和它所处的环境所组成的系统不是孤立系统，为分析问题方便，权且把它近似地看作孤立系统。）博主回复：哈哈，小平同志，我不认为牛吃草不是吃信息，问题是，牛知不知道自己吃下了信息？另外，吃的肯定比排的多，因为要把能量用来对抗牛的熵增啊！（牛的生命活动的有序化过程，即熵的减少的过程，靠代谢能来支撑。这个熵值的减少可以部分地抵消牛和它所处的环境所组成的系统的自发的熵增）。 zhangxp：牛怎么不知道？好吃啊，它知道好吃，要不它怎么不去吃石头？（牛吃草而不吃石头，是牛的内部信息系统决定的本能。）所有的生命都是靠吃信息的（这里吃信息的含义是什么？是吃食物，还是接受知识和智能信息，或者兼指这两者？食物本身包含能量和信息。）你说吃进去的比排出来的多，指什么？不会是能量（从上下文看，正是指能量），不考虑牛的体重增长，（应用能量守恒定律，即使不考虑牛的体重增长，也不能忽略牛的器官的运行和牛的活动所消耗的能量。）吃进去的能量和排出来的是一样多的，（注意能量守恒定律成立的条件）所以吃进去的比排出来的多只能是指负熵。（吃进去的食物一般是低熵化合物，排出来的一般是高熵化合物。）博主回复：这个负熵就是帮助牛对抗熵增啊！不考虑体重增长，也有负熵！（说得对！）牛不吃石头？牛黄怎么来的？（牛通过复杂的新陈代谢而合成牛黄，是牛的遗传信息系统对牛身体内外的理化生物信息做出的响应。） zhangxp：人是更高级的信息系统，发展出了语言，（语言是信息的一种载体）所以要吃语言的信息。一篇美文，一个好公式，人读了觉得爽，这就是吃了信息，和牛吃草没有本质不同。（诚然牛吃的草里包含着理化甚至生物信息，当草被牛的消化系统消化时，往往是粗线条的、不分青红皂白的。）营养，什么是营养？牛吃了草，人吃了知识（语言的信息），这就是维持生命的营养，都是负熵，都是信息。（能量和信息不能混为一谈，但从扩宽了含义的熵的角度分析牛吃了草，人吃知识有覆盖交搭之处：有序化、条理化程度增加。）在这篇博文的后半部分作者发了如下议论：哈我发现对话录贴出来也不用再写什么了。稍微解释一下，可能很多人有一个误解，以为生命吃食物是吃的能量，（是吃进能源物质，也带进一些相关信息。）以前二傻有一句名言：低级动物吃能量，高级动物吃信息，这是进了一步，认出了高级的是信息，但是并不彻底，因为不管低级还是高级生物，吃的都是信息而不是能量，能量充其量只能算是信息的载体。（能量是能量，信息是信息，能量需要信息来组织，信息需要能量来实现。）一个生物，如果我们不考虑它体重的增加，所吃进的能量和排出的能量是相等的（但是，他们的熵的水平是不同的，相对而言吃进去的一般是低熵化合物（属于能源化合物），排出来的一般是高熵化合物（也属于能源化合物），以及不能用来做机械功的热能），所以吃能量毫无意义，而真正生物所需要并被生命所消耗掉的，是负熵，（生命体的生命活动导致自身的有序化，即熵值的下降。）负熵当然就是信息，（负熵是能量在信息的组织下通过新陈代谢而实现的）所以说生物是吃信息而不是吃能量。（生命活动需要能量-物质和信息，通俗点说吃也行。）信息系统的层次不同，所需的食物也不同，上面的对话录都基本上表达了，我们收集有用的信息，学习知识（知识只是一些可以积累的信息，智能是通过人脑加工的信息），都是吃信息，因为要维持人这样的信息系统，可不是吃些草这样的信息就可以的，假如谁不吃知识这样高级的信息，就会降级，比如降成街边的流浪汉。（高尚的人即使吃草，只要能够活着，就能源源不断地产出智能信息。当然我并不是提倡吃草，只是想说明一个问题：生命需要能量来支撑，有生命才能不断地产生新的信息，特别是智能信息；信息要靠能量和已有的信息孕育新的信息，信息要靠能量变成现实！）

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关于博文《吃能量or吃信息》的切磋

biozhang 2009-1-5 16:59

张星元：关于博文《吃能量or吃信息》的切磋感谢李小文老师对我的留言坦陈己见：《货币：简答张星元老师和发发》http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=208343。由此引发了关于能量问题的讨论。对于李老师的这篇博文，张小平老师发表如下评论：发表评论人：zhangxp 莫非吃东西是吃信息而不是吃能量的定理现在还不是世人皆知？（见《吃能量or吃信息》http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=34518）我认真阅读了这篇博文后，想就吃东西是吃信息而不是吃能量的定理，与张小平老师商榷。为了避免文章篇幅太长，采用在张老师原博文中插入商榷意见（括号里红色的文字）的方式发表己见。学术讨论而已，请相关博主谅解。以下是本博文的正文：《吃能量or吃信息》（括号中已插入商榷意见）在这篇博文的前半部分作者作了一个说明，然后引用了对话原文：在杨玲《静夜狂思-（22）-语言》一文评论中和杨玲讨论，从谈有序无序就谈到了吃信息，应杨玲之约写这个题目。先看对话录： zhangxp：你为什么认为牛吃草就不是吃信息？如果说是吃能量的话，能量是守恒的，吃进去的和排出来的一样多，有什么好吃的？（能量守恒定律成立的条件是：在孤立系统中。牛和它所处的环境所组成的系统不是孤立系统，为分析问题方便，权且把它近似地看作孤立系统。）博主回复：哈哈，小平同志，我不认为牛吃草不是吃信息，问题是，牛知不知道自己吃下了信息？另外，吃的肯定比排的多，因为要把能量用来对抗牛的熵增啊！（牛的生命活动的有序化过程，即熵的减少的过程，靠代谢能来支撑。这个熵值的减少可以部分地抵消牛和它所处的环境所组成的系统的自发的熵增）。 zhangxp：牛怎么不知道？好吃啊，它知道好吃，要不它怎么不去吃石头？（牛吃草而不吃石头，是牛的内部信息系统决定的本能。）所有的生命都是靠吃信息的（这里吃信息的含义是什么？是吃食物，还是接受知识和智能信息，或者兼指这两者？食物本身包含能量和信息。）你说吃进去的比排出来的多，指什么？不会是能量（从上下文看，正是指能量），不考虑牛的体重增长，（应用能量守恒定律，即使不考虑牛的体重增长，也不能忽略牛的器官的运行和牛的活动所消耗的能量。）吃进去的能量和排出来的是一样多的，（注意能量守恒定律成立的条件）所以吃进去的比排出来的多只能是指负熵。（吃进去的食物一般是低熵化合物，排出来的一般是高熵化合物。）博主回复：这个负熵就是帮助牛对抗熵增啊！不考虑体重增长，也有负熵！（说得对！）牛不吃石头？牛黄怎么来的？（牛通过复杂的新陈代谢而合成牛黄，是牛的遗传信息系统对牛身体内外的理化生物信息做出的响应。） zhangxp：人是更高级的信息系统，发展出了语言，（语言是信息的一种载体）所以要吃语言的信息。一篇美文，一个好公式，人读了觉得爽，这就是吃了信息，和牛吃草没有本质不同。（诚然牛吃的草里包含着理化甚至生物信息，当草被牛的消化系统消化时，往往是粗线条的、不分青红皂白的。）营养，什么是营养？牛吃了草，人吃了知识（语言的信息），这就是维持生命的营养，都是负熵，都是信息。（能量和信息不能混为一谈，但从扩宽了含义的熵的角度分析牛吃了草，人吃知识有覆盖交搭之处：有序化、条理化程度增加。）在这篇博文的后半部分作者发了如下议论：哈我发现对话录贴出来也不用再写什么了。稍微解释一下，可能很多人有一个误解，以为生命吃食物是吃的能量，（是吃进能源物质，也带进一些相关信息。）以前二傻有一句名言：低级动物吃能量，高级动物吃信息，这是进了一步，认出了高级的是信息，但是并不彻底，因为不管低级还是高级生物，吃的都是信息而不是能量，能量充其量只能算是信息的载体。（能量是能量，信息是信息，能量需要信息来组织，信息需要能量来实现。）一个生物，如果我们不考虑它体重的增加，所吃进的能量和排出的能量是相等的（但是，他们的熵的水平是不同的，相对而言吃进去的一般是低熵化合物，排出来的一般是高熵化合物），所以吃能量毫无意义，而真正生物所需要并被生命所消耗掉的，是负熵，（生命体的生命活动导致自身的有序化，即熵值的下降。）负熵当然就是信息，（负熵是能量在信息的组织下通过新陈代谢而实现的）所以说生物是吃信息而不是吃能量。（生命活动需要能量-物质和信息，通俗点说吃也行。）信息系统的层次不同，所需的食物也不同，上面的对话录都基本上表达了，我们收集有用的信息，学习知识（知识只是一些可以积累的信息，智能是通过人脑加工的信息），都是吃信息，因为要维持人这样的信息系统，可不是吃些草这样的信息就可以的，假如谁不吃知识这样高级的信息，就会降级，比如降成街边的流浪汉。（高尚的人即使吃草，只要能够活着，就能源源不断地产出智能信息。当然我并不是提倡吃草，只是想说明一个问题：生命需要能量来支撑，有生命才能不断地产生新的信息，特别是智能信息；信息要靠能量和已有的信息孕育新的信息，信息要靠能量变成现实！）

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人如粒子(记崔超沪上行)

xwang0822 2008-12-6 19:46

数日前，同门吾兄超者于山东来投，再夺今秋同济考博事宜。吾与超于硕士期间共处三年，情为莫逆。自毕业拜别，近半载未见，此番沪上重逢，好不欢喜。又短短十日朝夕共处，促膝言语间宛如时光反转，投足歌唱间竞相惜如昨。然考试兹重，吾与超未敢于考期前把酒言欢，考后亦未放情纵饮，些许遗憾。十日光阴转瞬即逝，离别在即，我辈性情之人畅爽亦难免感伤。送君车站口，后会定三年(此为我与超三年前在七星公园的约定)。站台内外，屡番挥手话别，吾心之戚戚，惆怅难释怀！返程途中，突发感想。人生中悲欢离合可比月之阴晴圆缺，其间情感周折若月之潮汐涨落，皆为能量起伏之表现；人世间种种是非曲折，难以预料，却仿佛冥冥中自有规则，又何尝不类于势能随机涨落背后所暗藏的统计律控制和多方能量间的互为牵制(如固体晶格周期势，或形核过程之势起伏与相起伏，体积长大储能与表面减小释能博弈之过程)。人若物理世界中的渺小粒子，初无拘束游离于世间，随时间增长，必然经历无数次的或聚或离或悲或喜，情感的触动，灵感的迸发，心灵的纠缠，情谊的相投......，因为人际间生活轨道的交叉，甚至碰撞，高能量亚稳状态凸现。一次次缘自不同轨迹粒子的交汇碰撞，伴随此间的愉悦痛快，悲伤苦楚，我们状态相迭，影响彼此生活，性情互为渗透，我们为彼此的生命中刻下一道道深浅不一的印记；然而，筵席终须散，状态破简并，交叉碰撞和纠缠之后还须回到自己的轨道上，收敛情感，情结深埋，复为自身一人的欲望和理想生活，终又回归稳定态。如此，生活轨迹交迭伴随高能，复又离别回归基态，反复如斯...... .......粒子们经许多次的碰撞和性格互渗，棱角或已磨平，性情亦渐圆润，但我绝不怀疑我们将与命运发生更加铿锵有力的碰撞。此文聊籍数语以寄吾对超兄之依依，运数若好，次年三月吾等还将轨道杂化，会猎于沪上，同步滩头，笑谈古今风云事，畅胸抒怀评天下，岂不痛快！杂念自此打住，已然不知所云，忙点别的吧！

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让它降落

jlpemail 2007-12-8 08:42

在高空盘旋了太久在悬崖的时光太多苍鹰也寂寞没有猎物的季节太多寂寞让它降落不是为了停歇不是为了回避与藏躲让它降落望风而逃的是些什么兔子\狐狸以及耗子让它降落不为躲避或者逃脱兔子才畏缩让它降落苍鹰不在寂寞玩伴们来了它们结伴来了让它降落以箭的速度降落让它降落以准确的角度降落让它降落以凌厉的姿势降落让它降落以不可阻挡的气势降落让它降落以义无返顾的气度降落让他降落以王者风范,降落降落降落降落

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质量能量信息的统一性与三角关系

热度 2 zhangxw 2007-6-21 13:33

质量能量信息的统一性与三角关系（2000.012）张学文（新疆气象科研所，乌鲁木齐，830002） ( 说明：本文原写于1994年，发表在1996年三期《新疆气象》上，1998年敲入电脑。其一些观点和语言是1994年的（有些改为1998年的）。用现在的复杂程度概念描述一些问题会更清楚，这留待将来再改吧。张学文于2000/1/5 ) 　 2007.6.21:把个人网站的文章转过来，出现了一些编辑小问题，我无能为力，遗憾。读者可以在我的个人网站看到编辑得更清楚的稿子。摘要把涉及物质质量的质量不灭律、涉及能量的能量不灭律的表述方式改为使它们增值的方法不可能存在，并发现由于信息也有不增殖性，故而我们把涉及能量和信息的规律统一表述为一个不增殖原理。还把爱因斯坦的质量关系E==MC 2 进而扩展为信息与质量、信息与能量的三角关系。关键词: 质量,能量,信息 ======= 现在很多人承认信息这个概念与另外两个概念-----质量与能量是同等重要的科学概念。本文现在把问题在向前引伸一步去研究制约这三个概念的基本规律是否也有共同性。我们发现，如果把质量守恒定律、能量守恒定律改变一下表述方式，那么它们就可以和关于信息的不增殖性统一表述成一个不增殖原理。而不增殖原理的提出不仅仅是质量定律、能量定律的一种升华，也是信息在科学上的地位的巩固与提高。而这对科学和哲学都有重要意义。在欧洲，曾经有过一阵永动机的研究热，希望设计出一种机器在没有输入的条件下能永远向外输出动力（能量）。这个研究最终以能量守恒定律的发现而将永动机判了死刑。能量守恒定律的告诉我们：宇宙间不可能存在着一种机器（或方法）使输出的能量大于输入。即能量是不可能增殖的。永动机的不可能实现和无米之炊的不可能实现都是用否定的方式表述了能量和质量的守恒定律。而表述中机器、方法这类词汇不妨在哲学上统称为变换机构。即使质量或能量增殖的变换机构是不存在的。当然，世界上不使质量或能量增殖的变换机构还是很多的，图1给出了示例。本文还引入了一个大胆的假设，即信息与质量（能量）之间也类似地存在着爱因斯坦提出的能量与质量的E=MC 2 型的关系。 1 . 永动机与无米之炊在中国，曾经有一句民谚说巧妇难为无米之炊。这个话的科学表述就是法国科学家发现的物质的质量守恒定律。这个定律告诉我们宇宙间不可能存在着一种机器（方法）使其输出的物质的质量大于输入，或者说使质量增殖的机器（方法）是不存在的。图1. 三种（质量、能量、信息）变换机构模型与个例　模型输入信息信息变换机构输出信息个例电磁波电视机电视图象个例气象资料气象台气象预告使 { 质量能量信息 } 增殖的机构是不存在的 =========== 　模型输入能量能量变换机构输出能量个例电能电动机动能个例化学能量发电厂电能模型输入质量质量变换机构输出质量个例木材木工厂桌子个例小麦面粉厂面粉作为能量变换机构，电动机、发电厂、电灯炮、水磨都是其例。作为质量变换机构，面粉厂、木器厂、各种化工厂，以致一切工厂都是其例。那么什么是信息变换机构呢？显然，信息变换机构的核心任务是对输入信息进行加工处理后在输出。图1中给的收音机的例子就是把承载于电磁波上的信息经过检波、放大等最终以声波形式输出信息。而电视机、计算机、语言翻译人员、气象预报人员、老师都是其例。如果把数学家在专业书籍中所表述的内容变成大众化的哲学语言，那么它的含义就是对变量作任何变换，都不能使它的信息含量增加，最好的情况仅仅是使信息不减少。从能量定律引申出能量变换机构（如电动机）不能使能量增殖，从质量守恒定律引申出质量变换机构（如化工厂）不能质量增殖。现在又从信息论中引申出信息变换机构（如收音机、气象预告人员）也不能使信息增殖。这样，我们不仅看到了质量、能量、信息三个概念的同等重要性。更进而从规律的层次看到它们的共同性，统一性。信息：　 2. 信息在变换中可以增殖吗信息变换机构这个词概括了独立于能量变换、质量变换之外的另一大类变换机构（有些变换机构可能同时含有这三大类变换）。这样就引出来另一个问题：能量（质量）守恒定律引申出输出大于输入的能量（质量）变换机构是不存在的，那么对于信息有没有这么一个限制？难道信息在变换中可以增殖吗？近年来涉及信息革命的文章很多，一些人在讲信息可以放大，一些人说现在是信息大爆炸。这些提法都给人以信息是可以增殖的印象。借来一份资料复印几份了留下后把原件送还，这个过程也给人以信息可以扩大多少倍的印象。上述信息可以增殖的认识对吗？我认为这是一种误解。信息在变换中的规律性与能量、质量在变换中的规律性是一样地残酷，它们都是不可增殖的。要论证质量在变换中不可增殖，18世纪拉瓦锡（A.L.Lavoisier,1743----1794）把参与化学反应的物质，看得见的物体和看不见的气体的质量一一测量，从而得出质量不灭定律。在当时条件下如何科学地计量气体、液体、固体的质量是首先要解决的问题。上世纪要论证能量不可增殖，那么首要的一环是科学的计量不同形态的能量。这一问题是随着焦尔的热功当量的实验成功才克服了最后得到障碍的。今天要讨论信息是否可以增殖，显然要首先解决一个问题：如何才能定量并且科学地计量信息。实际上这个问题在1949年以前并未解决。1949年申农（C.E.Shannon）创立了信息论才科学并定量地解决了信息的计量问题。目前，在计算机和通讯领域，常以比特（Bit,或叫位）为单位计量信息的多少。有时更常用字节一词，它等于8比特。所谓1兆（10 8 ）内存的计算机实际是说内存为100万个字节，它约折和50 万个汉字。信息论，原是关于通讯的一种数学理论，对于信息变换问题，它有如下结论：设有随机变量x和y。现在把变量y含有关于x的信息记为Iy(x).如果把 y变成另一个与y有函数关系的新变量z，那么只有当y与z是互为一一映射时z含有的关于x的信息量Iz(x)才与Iy(x)相等，否则Iz(x)=Iy(x). 看来科学家对科学定义的信息量的研究结果是它在变换中也不可能增殖。而群众中的定性的语言并不是严格意义下的科学结论。资料可以轻易的复印并不代表信息变多了。信息大爆炸仅是说用现代技术传递一个或者仿制一个信息很容易。但它并不代表创生了新的信息。法国取得世界足球赛冠军的消息可以在一分钟传到世界各地。请问，你能创造一条真实的信息说巴西取得了冠军？这显然不可能。我们应当冷静地看到，质量是客观物质具有的、能量是客观物质具有的它也是个不以人的主观愿望而转移的客观物理量。故而我们必须承认在变换中信息也是不能增殖的。 3. 不增殖原理对这种共同性可以用如下的语言表述：　也可以把它称为物质的质量、能量、信息的不增殖原理。科学史上还提出过不违反能量守恒定律的第二类永动机。它的原始构想是使温度均匀的物质（如海水）自动变成一部分更热而另一部分更冷（总热能不变）进而利用温度差产生例如电能。这种机器如真的存在，我们可以从海水中提取人类用不完的能量。是热力学第二定律宣布了第二永动机的死刑。热力学第二定律可以有几种等价的表述方式，通俗的一种是热量仅自动的从高温转向底温，有时也可以说成第二永动机不可能存在，更抽象一点则说成熵只可能自动增加质量和能量的不可增殖性在现代是尽人皆知的事了，但是至今关于信息的认识在多数人当中是把握不准的。这导致一些文章仍在宣传信息是可以无限增殖的。这种误导严重地影响了信息不可增殖这一极为重要原理的阐明与传播。哲学家不是说质量守恒定律、能量守恒定律是自然界的基本规律吗？现在，从一个重要侧面把这两个定律与信息的一个性质作了进一步的升华与综合。显然这对于认识世界的内在关系有这重要意义。哲学家和科学家都会欢迎这个新认识。如果物质的质量是可增殖的，那么阿拉伯故事中的神灯就成了现实。如果能量是可增殖的，一切大型发电厂都是多余的，每家（人）有个永动机就解决全部的能量需求。如果信息可以增殖的，我就把存折上的存款数字的后面多创造20个零（或者把它复印很多份），使自己变成最大的富翁。今天的信息是16届大力神杯世界足球赛法国得了冠军。如果信息可以增殖的，我就创造另一个信息说巴西得了冠军。A先生在总统竞选中失败了，如果信息可以增殖，我可以发一个信息说A 先生在竞选中胜利了。现在是1998年，我创造的一条新信息是：现在是1000年或者3000年。看！信息如果可以创生，每个人都可以发财、当总统，可以进入时间隧道回到过去或者提前到达未来。而科学家也成了多余，创造信息的机器可以创造出关于万有引力的另一个或几个公式。仔细想想不难发现，无论是质量、能量还是信息如果真的可以无中生有，我们这个物质世界就混乱到面目全非的不可思议的境界。对不可增殖原理的进一步阐述与应用，显然有大量工作等待我们去探索。 4. 第二类永动机第二类永动机的不可能存在问题也意味着另一类变换机构（机器）是不存在的。现在的问题是我们已经讲了使质量、能量、信息增殖的变换机构是不存在的。那么第二类永动机的不可存在性是否是我们提出的不增殖原理的一个推论，还是除质量、能量和信息之外还有另外的（独立于这三个物理量的）物理量也具有类似性质？由于信息是个与熵密切相关的概念，而熵又经过热力学第二定律与第二永动机联系，所以我认为第二永动机的不可能存在性是可以通过信息的不增殖原理推导出来的。笔者相信将来会有人完成这个证明。显然，如果第二永动机的不可能存在性可以从信息的不增殖原理证明（推导）出来，我们也就看到热力学第二定律（有人认为是自然界的最高法则）只是信息原理的一个重要特例。这些问题显然都是值得深究的科学与哲学问题。 5. 爱因斯坦公式的折射在爱因斯坦以前，人们是分别承认质量守恒和能量守恒这两个定律，而不知这两个定律应当进一步统一为质量、能量的守恒定律。随着本世纪发现了原子核的反应以及这种反应中生成物的质量竟可以比反应前的质量少，这在当时几乎成了科学危机。而爱因斯坦提出的质量M与能量E 的关系式E=MC 2 则克服了上述理论危机(C 为光速)。这个公式把质量与能量从绝对对意义上联系了起来，质量守恒与能量守恒定律可以融为一个定律了。现在如果把信息放在与质量、能量同等重要、密切相关的位置并进而明确它们都具有不可增殖的性质，这就提出了一个严肃的问题：在信息与质量或者信息与能量之间是否也应当存在着与E=MC 2 类似的关系？或说爱因斯坦的公式是否也应折射到信息上去。这显然又是一个极为重要的问题。对这个问题可以分为两个层次分析。浅层次的分析是问为了荷载单位信息需要多少质量的物质。深一层的问题是1克物质可以变成多少信息。古代，为荷载一个汉字大概要用1克物质（写到竹子上）。而最近的新闻报道说韩国制成了256兆位的计算机存信息的芯片（这是1994年的语言）。我折算了一下它大约是1克物质可以装上100万个汉字。而随着科学进步1克物质可以装载的信息量还会提高。但是即便将来真的能以单个原子或电子的有无表示信息，1克物质可装载的信息量可以更大，但它仍是个有限值。这个信息与质量的极限比值就初步具有信息与质量的绝对意义下的联系关系了（而这个比值是有待我们去测算的）。爱因斯坦的质能公式，还含有质量减少M，则能量就增加MC 2 的意义。因而更深层次的信息与质量的关系应当分析例如某种原子核反应中质量的减少过程信息量是否有增加？这些脱离了质量（注意，我没有讲脱离物质）的信息是以能量为载体吗？如果是，那么单位能量最多荷载多少信息（无线电波就是荷载信息的一种能量）？信息论中关于信道宽度与每分钟发送的信息量的关系是否可以回答这个问题？笔者目前无力断言。再进一步分析尚可看出，如果承认信息是独立于物质的质量和能量的客体，那么就要提出自然会存在着两种过程，在这两种过程中质量或能量减少了，但于之相伴，信息则增加了。与E=MC 2 对应的公式应当给出上述过程中信息的增加量与能量的减少量的比例关系。这显然是人类认识史上的大问题。限于本文主题的约束，目前不宜在深入议论了。对目前谈及的质量、能量、信息的三足鼎立的关系我们用图2来表示。在图中引入的信息与质量的换算常数则是自然界的又一基本常数（也可能是已知常数的某种函数）。它究竟是多少尚待科学家研究。　图2. 质量能量信息的关系　 6. 结束语信息的不可增殖的特性的明确有利于认识信息这个量的客观性与物质性，有利于把信息放在与质量、能量对等的三足鼎立的地位。一旦认识到这三者的对等地位，又会引发出一系列极为重要的科学问题与哲学问题有待研究。参考文献张学文，气象预告问题的信息分析，北京，科学出版社，1981

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