L.夏天,在热浪的早期,在巴黎曾经记录的最高温度的热浪潮中,我骑着全市骑着我的朋友罗曼格里亚尼人。在一个人行道咖啡馆,我们们烧毁了烧焦的浓咖啡,看着空气奇怪的奇怪地漂亮地走过鹅卵石。Romain是古代文本的学者,分享了他的研究中出现的想法:有一些目标最有效地追求,而不是直接奋斗。例如,睡着了。如果你努力尝试,你就不会成功。在篮球中制作一个铺设,在篮球中击中一个在网球,或在照片中看起来很自然,可以说也是如此。还有罗马建议,更深刻和相应的例子。
几天后,气温又上升了几度,我和菲尔·泰勒(Phil Taylor)通了电话。泰勒是一位生物地球化学家,他在很大程度上放弃了自己的学术生涯,转而致力于工业化农业的改革。他告诉我,当大面积种植的农民选择种植多年生植物而不是一年生植物时,可以避免大量的碳排放。多年生植物的根和微生物将有机碳和氮锁在里面,而一年生植物需要不断的耕作,这些珍贵的化合物就会流失。
如果我们对宇宙中的能量和秩序有不同的UR-Myth,该怎么办?
“这些勤奋的农民经常又努力地击中了土壤,”泰勒说,“生态飞轮无法旋转。他们只是该死的艰难驾驶。“
电话后,我试图回到我的写作。我碰巧在关于古典热力学的书籍章节上工作。您可能会记得从高中物理课程的常见名为“热力学定律”的事情。通常呈现,这些法律表示,物理系统自然地消散能量并流向寒冷障碍状态。然而,从现在坐在哪里 - 在一个不宽敞的热阁楼中,在阳光下闪闪发光的锌屋顶的三维拼图 - 这很难感受这种热力学立法背后的直觉。相反,它第一次让我感到震惊:世界上有什么非常奇怪的观点。而且我发现自己想知道,在发烧梦想中:我们曾经去过这样的概念吗?也许它可能与为什么我们如此难以驾驶的原因,即使可能是另一种方式?
B.Ÿ返回的热力学定律维多利亚的起源,我们可以看到,和,也许,为什么,这些法律已经被广泛的误解和误用。在19世纪,热力学科学的第一教科书从鲁道夫克劳修斯,在柏林,以及威廉·汤姆森(通常称为开尔文勋爵)和威廉·兰金,无论是在格拉斯哥的工作出现了。研究如何机器,如蒸汽机,可于机械功,反之亦然交换热量,这些物理学家了解到的效率严格的限制。最好的一台机器可能可能做的是放弃能量少量的余热。他们还观察到,如果你有东西是热的一面,但寒冷另一方面,温度会始终连出。他们的研究结果在第一,第二定律合成的:
I.隔离热力学系统的内部能量的变化等于提供给系统的热量的差异以及系统在其周围环境上完成的工作量。
II。热量不能自发地从较冷的身体流到更热的身体。或者,根据克劳斯·熵的新概念,孤立系统的总熵将随着时间的推移而增加。
热力学对社会在快速工业化的围绕和转向资本主义自由市场的转变是非常有用的科学。可以应用法律及其扩展,以改善推动生产力的进步。同样重要的是,他们可以以广泛的方式被歧视,这些条件是与正在进行的文化转型进行思想对齐,从小的农民到一个工资工厂工人的城市社会。例如:您永远不会免费获得任何能源或工作。(On a small farm, in a hospitable climate, you sometimes do; as a factory-worker, you definitely don’t.) Or: Without the input of energy through work (and perhaps combusting coal) a system tends naturally toward cold and disorder. I do not mean to imply that there was something scientifically dubious about the research behind the laws, only that it was neither accidental nor inconsequential that they developed amid—and were articulated in terms reflective of—the broader social transformation that was underway.
让我们添加第四条法律:没有孤立的系统。
在达尔文的工作中可以找到这种社会嵌入性的平行。许多历史学家已经注意到自然选择理论与达尔文是一个精心良好的成员的社会的主动联系。维多利亚时代的精英致力于致力于亚当史密斯和大卫·里卡托的自由市场的不受约束的竞争将推动经济和社会进步。在达尔文的理论中,他们发现自然对他们青睐的社会系统的反映。正如J.M. Keynes所说,“最适合的生存原则可以被视为Ricardian经济学的广泛概括。”
然而,虽然这种观察经常与达尔文的作品有关,但热力学理论在很大程度上逃脱了类似的情境化。在所有严峻的所有严格中,可能的物理学都被视为易受社交参与的影响。然而,在真理中,达尔文和热力学理论联合提供了一个有利的世界观 - 一个适合宇宙的适合Ur-Myth - 为致力于Laissez-Faire竞争,创业主义和扩大行业的社会。基本上,在这种观点来看,世界自然地倾向于死亡的疾病状态,但它可以被抢救和组织的生物争夺,以便生存并领先。
一种与达尔文的工作一起,将热力学理论延伸到它没有严格申请的地区经常导致错误的结论。当他试图估计地球的年龄时,威廉汤姆森本人偶然发现了这个陷阱。这是一个充满了一个充满了的和一个重要的问题 - 这个星球多大了? - 因为达尔文刚刚发表了论物种的起源和进化过程中,他曾建议的时间生产的植物和动物的多样化和精致的结构,需要极大的延伸。事实上,还没有人开发了允许多久地球上生命进化必须采取一个消息灵通估计进化理论的那些元素。然而不知何故,达尔文有一种感觉,他想通它必须采取至少十亿年。
查尔斯达尔文和赫尔文勋爵总是被纪念为白胡子,甲虫眉头的圣人;好像他们只是旧的。但在这场辩论的开始,关于地球的年龄,达尔文50岁的汤姆森40岁以下,几十多年来远离被纳入赫尔文。尽管如此,汤姆森已经被认为是热力学的创始人,这一理论是达尔文是叙事的叙述,并预测达尔文的描述性。汤姆森的一个数字,年轻的年轻人,就会带来权力的权力。
基于矿井进行测量,汤姆森知道更深你去,它更热了,恰恰是观察人们所期望的,如果地球曾经是非常热,因为是曾经冷静。热量从热球助焊剂是一个过程热力学能精确描述,因此汤姆逊写下了一个模型,问:如果地球曾经被熔化时,它会需要多长时间才能冷却到现在的温度是多少?20 4亿岁之间,他计算。宽范围的不确定性表示了极大的,但即便如此,达尔文被惊呆了。汤姆逊的估计是比达尔文想通需要自然选择小两三次和50%之间。这在某种程度上是错误的,达尔文写信给他的朋友,但他不知道什么是错,这是汤姆逊,他顶撞。
事实上,在地球内部的三种伟大的热量来源中,汤姆森已经低估了一个并完全错过了两个。他低估的是最初由地球形成的热量 - 通过嵌入着引力场中的能量驱动的聚集过程中的增长过程。他完全被忽视的两个热源是由地球内部熔融材料流动产生的摩擦,更加着名,辐射。汤姆森没有办法知道地球上的某些元素稳步泄漏的能量,因为尚未发现放射性衰变现象。到这一天,我们不知道这种遗漏的重要性是有多重要的,因为我们不知道在地球上隐藏着多少放射性钾,铀和钍。但我们确信它足以增加地球核心温度。
B.粗略地说,汤姆森忽视了大量的能源和热源。因此,他认为地球的冷却速度比实际要快得多,这导致他低估了地球的年龄。正是第一定律,定义了封闭系统中能量的完整计算,使得汤姆森自己过度扩展。但同样的基本误差——忽略能量——也导致了第二定律的许多错误应用。
热力学第二定律被频繁地、松散地用无序及其增加的趋势来描述,它被用来解释为什么有机体会衰老,为什么社会会崩溃,为什么进化需要神的介入。撇开把热力学熵看作无序的问题不谈,重要和基本的一点是,能量的输入可以减少熵(或无序),而正如我们所看到的,能量是无处不在的。能量驱动的熵降低很容易在简单的实验室实验中证明,但更重要的是,恒星、生物种群、有机体和社会都是这样的系统,在这些系统中,能量通常被利用来产生有序的结构,而这些结构的熵比它们的组成部分要低。在这些系统中,熵的增加在物理上并没有什么不可避免的。
热力学理论致力于致力于Laissez-Faire竞争的社会。
在第一和第二法律的几乎每一个错误的过度范围内,一个单词标志着错误的关键。法律指的是一个隔离的系统。它的思想是,任何东西进入或离开,来或走,都是经过解释的。我们可以在实验室里建立孤立系统的模型,但即使是这些模型也仅仅是近似值——不仅仅像我们最初设想的那样,因为一定会有一点能量溜走。它们不可避免地是近似的,因为我们的世界充满了能量:有余热永远无法完美地消除。恒星和大爆炸遗留下来的宇宙辐射将能量隔离在原子核中。量子对产生的能量无处不在,这可能是推动宇宙加速膨胀的原因。当然,在日常生活中,在封闭的实验室之外,我们从未接近过孤立系统的领域。
由于这些原因,我们可能会考虑添加法律。我们刚才看到的第一个和第二个,第三个插槽是通过温度和熵之间的关系拍摄的,因此让我们称之为第四条热力学定律:
IV。没有孤立的系统这样的东西。
诚然,我们的新法律对第一种和第二种的严格适用性进行了严格的限制,但它们在计算理想化的或近似的变化时仍将一如既往地有用。我们只是要记住,它们从来都不是完全正确的。这一点很重要,因为尽管热力学的所有过度延伸都明确地指向第一或第二定律,但在其他定律中,我们对世界的潜在认识,是由维多利亚时代科学的普及版本塑造的,将我们引入危险的歧途。
T.能源和命令作为自然DWWINDLING稀缺的命令,我们必须通过我们的聪明才智和喧嚣 - 或者可能更准确地说,感觉在这样一个历史时刻,我们很难理解和应对它们,因为在这个时刻,最大的威胁不是资源匮乏,而是资源过剩。不是说我们会缺少能量,而是我们会以各种方式把自己烧尽。
气候变化是明显的例子。在我们的勤劳活动中,我们使用了这么多分子储存的能量,我们改变了大气层的物理化学。但也有其他的例子了。工业肥料的制造可以在充满活力的角度来理解。能量的大量,主要是在天然气的形式,在打破大气中的氮,N的极其稳定的三键的反应中所用2,为了产生氮在不太稳定,更高能量状态的分子。问题是,这些反应性氮的这些新铸型分子在整个地方巨大过剩。它们流入海洋,过度干燥的蓝细菌,绽放,消耗所有可用的氧气,并产生大死区。从表面的中毒水,反应性氮气下沉到底部,当该水循环备份时,几十年后,将氮气的分子产物释放到大气中。这些产品 - 大多数含氮 - 在捕获比二氧化碳的捕获中大致300倍。简而言之,我们正在装载深海气候炸弹,我们的孩子和孙子孙女会以某种方式遗弃。
如果我们对宇宙中的能量和秩序有不同的UR-Myth,该怎么办?试想一下,比如,我们的直觉是更由世界农业小农被遮挡它的工业化文化处获悉,少。让我们的世界观转变更进一步,我们可以与高度现代化的升值将我们更深过去这样的检索。试想一下,也就是能量的感觉没有被告知由维多利亚时代的科学,而是通过最近的物理,从宇宙背景辐射的空间本身的量子冒泡。和想象,也为为了一种感觉,从熵下降松散的概念衍生的更小,更从身体自我组织最近的工作或方式的生物体适应性熵线束微小的变化带动生产的化学反应。
随着维多利亚人受到热力学和达尔文主义的影响,我们可能会搬到这个世界观,搬到了这一点,我们可能会在工业农业的静脉中思考和行动,其自然气体和单向溢出能量的挖掘。我们可能更倾向于让生态学的飞轮进行旋转并调查再生农业的潜在津贴。更一般地说,也许我们会开始看到我们的行星危机的部分解决方案不在喧嚣中,而是在休息中。不捕捉下一个跨大西洋航班到一个重要的会议或会议,而且在满足于家庭,满足于家庭。不在购买一个新的高效车,但在离开旧的旧车里。也许有许多解决方案甚至不会发生在我们身上,因为他们类似于被动而不是行动,我们非常训练训练。
Aaron Hirsh是一位受教育,进化和环境兴趣的作家和生物学家。在热量变得更糟之前,他搬回博尔德,他现在住在家里。为了记录,他非常高度思考达尔文和热力学理论。
铅图像:罗胡汉壁/羽毛房