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啤酒商焦耳何以领跑英国学界,终结永动机之梦?原来啤酒帮了大忙

  从茹毛饮血的原始社会,到男耕女织的封建社会,再到突飞猛进的工业社会,这期间人类走过了无数漫长坎坷的道路,但无论历史事件如何纷繁复杂,始终不曾停息的,永远是人们追寻能量的步伐。
  正因对能量的利用,人类才能够烧水做饭围炉取暖,彻底与动物划分界限。
  能量究竟从何而来?这个问题困扰着人们。受到宗教的影响,西方人认为神是能量的来源,东方人则用"气"来解释,可很多实事求是的智者却不以为然,他们竭力寻找自然之中蕴藏的普遍规律。
  直到工业革命时期,随着机器的普遍应用,能源价格暴涨,人们开始思考如何燃烧更少的能源来产生更多的动力。
  说白了就是提高能量转化效率的问题,欧洲各国纷纷成立自己的学术团体,开始着力解决这一千古谜题。
  充满戏剧性的是,最终成功用实验证明能量守恒定律的人,并不是那些天天在实验室搞科研的学者,而是主流学界名不见经传的酿酒商——焦耳。
  而说起他的研究过程,竟然也和酿酒有着解不开的关系,这是怎么一回事呢?且听我为你慢慢道来。
  一、永动机的幻想
  在没有机器作为动力的年代,东西方古代文明普遍利用人力和畜力来实现生产,本质上是通过消化粮食来产生化学能,然而这种能量转化方式毕竟效率低下,且受自然环境影响很大,因此虽然经历数千年的发展,人类的生产力却几乎没有任何进步。
  进入18世纪,停滞的状态终于被工业革命所打破,蒸汽机改进并投入生产,带动了各行各业生产效率的迅速提升,能源的消耗量也开始极大地增加。
  人们开始幻想,是否存在一种机器,能够持续不断地工作,却无需消耗任何能源,这种神奇的机器被称为"永动机"。一本万利的诱惑,使得无数科学家投身永动机的研发之中。
  可是现在我们都知道,这种凭空产生能量的机器根本不可能存在,所以当时为了申请专利,产生了许多假冒的永动机,甚至出现了由人躲进"永动机"内推动轮子旋转的骗局。
  二、从永动机到能量守恒
  英国有一位年轻人名叫焦耳,也迷上了永动机,大学毕业以后就整天在家捣鼓。话说焦耳生于富有的啤酒商家庭,在父亲的安排下,他和弟弟从小跟着著名学者道尔顿学习,之后被老师推荐进入曼彻斯特大学学习。
  半路出道的焦耳,毕业后并没有选择继续深造,而是回家接手啤酒产业,凭着精明的商业头脑,把生意经营得风生水起。因为啤酒的生产也需要使用蒸汽机驱动,随着能源价格上涨,焦耳愈发意识到提高能量转化率的重要性,于是他做梦都想发明出永动机。
  无论怎样天才的人类,也难以突破自然规律的限制,焦耳也不例外。和其他人的不同在于,面对接连的失败,他并没有继续执着下去,而是果断放弃了永动机的幻想。
  他转身寻找其中蕴含的规律,通过仔细地观察和精密的测算,焦耳惊讶地发现,在蒸汽机做功的过程中,产生的热量与动能之和,恰好等同于燃料燃烧释放的全部热能!这个发现让焦耳欣喜不已,当他满怀希望地将实验结果公之于众,不料却遭到当头一棒——英国皇家学会根本不承认他这个"山野村夫"的研究结论。
  幸运的是焦耳并没有气馁,他接着研究电能转化为热能的规律,得出了影响深远的焦耳定律,后来又把热学、电学和力学的结论相互整合,提出了能量守恒定律。
  三、凭什么一个啤酒商改变了世界?
  焦耳认为,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一种形式转化为另一种形式。最终在严格精密的测算数据面前,英国皇家学会也不得不改变态度,认可了焦耳的研究成果,邀请他入会并颁发奖励。
  由于焦耳证明了能量必须通过转化而得以利用,永动机的幻梦也不攻自破,从此科学家们纷纷把精力投入到提高机器的效率上,走上了推动科技进步的正道,不断升级换代的机器随即改变了世界的面貌。
  今天看来,焦耳在科学史上的地位之高无需多言,但在人生的前半段,焦耳在当时的科学界一直是无名之辈,在大佬云集的时代,为何偏偏他能够取得如此伟大的成就呢?
  其实原因很简单,正是长期酿制啤酒的经历,培养了焦耳对于温度的敏锐觉知,酿酒所需的一流测温设备,也为热量的定量计算提供了不可或缺的条件,当然最重要的,还是扎实的知识和从小养成的科学习惯。
  可以说通过一系列机缘巧合,命运将历史的重任递给了焦耳,而他也不负重托,带领人类向整体认识世界的目标前进了一大步。

传输信息的速度能否超过光速?光速是否是物理学的极限速度?注来自加拿大皇家军事学院的天文学家提问我是加州大学伯克利分校的一名大学毕业生,主修数学和经济学。然而我很喜欢在课外的时间阅读许多与科学有关的文章,所以我来到了这里。无论如何,在这里欧洲科学家发现,全球磁场强度已下降9,地球将变成火星?地球之所以能成为太阳系八大行星里,唯一一颗存在生命的星球,除了刚好位于太阳系宜居带外,还有一个很重要的因素那就是地球磁场指南针之所以有用,地球两极地区之所以会出现极光,鸽子之所以能研究发现全球甲烷浓度升高热带贡献最大科技日报记者陆成宽在促进全球变暖上,除了二氧化碳这个罪魁祸首,甲烷也功不可没。然而,我们却对大气中甲烷的浓度变化知之甚少。利用日本碳监测卫星的甲烷观测数据,中科院大气物理研究所等单在小行星撞击地球前,恐龙或已陷入衰退小行星撞击地球(图片来源Pixabay)大约6600万年前,在墨西哥的尤卡坦半岛,一颗12公里宽的小行星撞击了地球。这一撞击导致的爆炸规模在如今是难以想象的,其威力比投在广岛的原子NASA证实,太阳系之外还有5000多个未知的世界3月21日CNN报道,据美国国家航空航天局(NASA)称,目前太阳系外已被确认的行星有5000多颗。多种系外行星类型,图片来源CNN美国宇航局系外行星档案于21日新增加了65颗系外如何发现不可见黑洞?作为背景光线透镜的黑洞概念图。来源DottedYetiShutterstock得益于周围的发光物质,天文学家于2019年定位并首次直接拍摄到了那幅激动人心的黑洞照片。然而实际上,有一箭22星如何实现一次发射要将22颗大小规格不一的卫星安全顺利地送达预定轨道,这一历史纪录究竟是如何实现的?中国运载火箭技术研究院长征八号运载火箭副总指挥段保成告诉环球时报记者,若想达成这一目标,首天象对地球的影响地球和宇宙中许多天体有着千丝万缕的联系,因此我们不可忽视天象对地球的影响。地球跟随太阳环绕银河系核心运动时,因所处的轨道位置不同,所受到的银河系引力场和星际介质环境的影响也在不断变为什么我们既能遇到全日食,又能遇到日环食?1。为什么我们既能遇到日全食,又能遇到日环食?那是因为我们现在的日地与地月距离,以及日月天体的大小恰到好处。日地平均距离约1496亿千米,地月平均距离约3844万千米,前者约是后者几年后的百万量子比特计算机是什么样的?光子盒研究院出品在APS三月会议上,谷歌再次重申将在2029年实现百万量子比特纠错量子计算机,然而初创公司PsiQuantum将这个目标定为本世纪20年代中期,即2025年前后。未在太阳系中寻找生命这七个最有希望的地方德国Merkur。de研究人员认为,土星的卫星土卫二可能孕育生命太阳系有生命吗?天体生物学处理这个问题,研究人员编制了七个最佳地点。卡塞尔宇宙中有生命吗?这可能是人类最古老的问题之
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