浩渺宇宙诞生自一场震撼的爆炸，如今我们所见的宇宙形态，正是无数微观粒子——分子、原子、电子等不懈运动的集聚展现。在阐释物质行为的分子动理论中，分子被认为是在不停歇地进行混乱的运动。
此时有人会困惑，既然地球上永动机的存在似乎并不可能，那为何在广袤宇宙直至微观原子的深处，却能持续不断的运转呢？
永动机的概念最早在公元1200年前后浮现，其发源于印度，并通过宗教传播途径辗转至伊斯兰和欧洲世界。在欧洲，永动机的概念引起了极大的兴趣与研究热潮。永动机被定义为一种在无需外接能源输入或仅依赖单一热源的情况下，能够持续运动并做功的机械装置。
为何永动机终究未能问世？第一类永动机的构想——不消耗任何能量而能永久对外做功的机械装置——直接违反了能量守恒定律，该定律明确指出：能量既不会无缘无故地产生，也不会无端端地消失，它只是在不同形式或物体之间进行转化，而总量恒定。
考虑到能量守恒，永动机的不存在性就显得理所当然了，因为在机械运动中，摩擦力的作用会将一部分机械能转化为内能。
而第二类永动机设想则是从自然界中，例如海水或空气中无休止地吸收热量，转化为机械能。虽然看似符合能量守恒定律，但它却与热力学第二定律相悖。该定律表明，内能不可能在无损耗的情况下全部转化成机械能。
因此，永动机违反了热力学定律，其实质无法实现。
至于物质的分子不停进行无规则运动的原理，1827年由植物学家布朗首次发现，并以花粉为例，悬浮于水中的花粉会展现出永不停歇的无规则运动，这便是所谓的布朗运动。实际上，不仅是花粉，胶体等微粒在液体中同样会显现这一现象。
分子，作为维持物质物理性质与化学性质的最小单元，它们实际上在永不停息地进行无规则运动，分子间既有引力又有斥力，并且分子间存在空隙。
气体分子之间的距离通常较大，作用力相对较小，因此气体具有较好的流动性，易于压缩；而液体分子间的距离较短，分子间的引力和斥力相互平衡，导致液体没有固定的形态但不易压缩；固体分子间距离则更小，分子间作用力大，导致固体具有固定的形态且不易压缩。
物体受热时，分子运动会加剧，分子间距增大，这种现象被称为热胀冷缩，这也是分子无规则运动被称为热运动的原因。
至于分子为何能永不停歇地进行无规则运动，这源于构成物质的分子本身携带的能量（机械能），每个分子都因其携带的能量而运动。尽管单个分子的运动遵循力学规律，但集体运动则呈现统计学规律，表现出无规则性。
实际上，宇宙间万物都蕴含能量，理论上只有在绝对零度时，物质才不具有能量也不运动，但绝对零度实际上是不可能达到的。因此，所有高于绝对零度的存在都拥有能量，并因此而运动。
换言之，不仅分子与原子，宇宙中的一切事物都在能量的不断循环中运动，而能量是遵循能量守恒定律的。
值得一提的是，永动与永动机并不是相同的概念。首先，要理解永动机与分子的无规则运动是两回事。其次，分子的无规则运动看似无需能量供给，实际上，宇宙中所有物质的运动源自宇宙诞生时的纯能量，分子、原子等构成了物质，因此可以说宇宙的运转是基于宇宙中存在的无数分子、原子和电子等。
我们还需要理解，永动机并非指一种可以永久“动”的机器。如果将永动机定义为永远能动的机器，那么我们每一个人都是永动机，因为我们体内的原子中电子在不断地运动，而宇宙中的所有粒子也都在不断地运动。但把整个宇宙看作永动机就犯了误解，因为粒子的运动无法做功，所以宇宙本身并不是永动机。
据热力学之父开尔文的预测，宇宙的最终命运可能是达到熵的最大化，届时所有物质将衰变为轻子和光子，宇宙进入热力学平衡状态，这或许就是宇宙的终结点。
热门跟贴