  在构思这篇卡诺的时候，我就突然想到了一个问题，你觉得是什么推动了人类技术的发展呢？ 是勤奋？是聪明才智？还是坚忍不拔的勇气？我想，一言以蔽之，懒！  人类似乎天生就想躺平，过一种无忧无虑的太上皇生活，比如，人们孜孜不倦地试图发明各种永动机就是一个典型的代表。 实际上，人类构思的永动机大致可以分为两种，第一种，不需要从外界获取能量就能对外释放能量，很显然，这违背了热力学第一定律，即能量不可能凭空产生，也不会无故消失，已经被焦耳等人敲碎了。第二种，人们知道能量都不是白给的之后，想到做功可以完全转化成能量，那么这个过程是否可以逆转呢？比如我们可以从一个热源中（大海）获取能量，而后转化成机械能，这样岂不是也是一台近似的永动机？ 然而，总有那些“不识好歹”的人会站出来将“美梦”敲碎，与其天马行空地想象，不如脚踏实地地做事，这次出来碎梦的人，是一个法国工程师萨迪·卡诺。当然，他一开始也是奔着永动机去的，结果跑到一半发现不可能。  卡诺于1796年6月1日出生于巴黎，比法国数学家蒙日小一辈，当时正值法国革命期间，卡诺的父亲曾经在拿破仑执政时担任要职，拿破仑倒台后，父亲被流放，青年时期的卡诺也倍遭歧视。 1812年，卡诺考入巴黎综合理工大学，1819年，他考上了巴黎总参谋军团，该军团才刚刚创立没多久，因此内部组织比较松散。卡诺在此学习的期间，对工业经济产生了兴趣。当时，工业革命已经开始了，瓦特虽然改良了蒸汽机，但效率仍旧不高。卡诺的父亲曾经研究过这个问题，他在自己的著作中或隐或现地提出了这么一个概念，即蒸汽机在做功的时候，会伴随着能量的大量损耗。为此，他提出了“父亲版”的卡诺原理。 1824年．儿子卡诺在父亲的基础上，提出了升级版的卡诺定理，这个定理在人类史上是如此的重要，以至于成了热力学第二定律的先导。他这么说道：“为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理，就必须撇开任何的机构或任何特殊的工作物质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，而且要建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作物质，也不论以什么方法来运转它们。”  卡诺设计一种理想的热机，被称为卡诺热机，其遵循卡诺循环。简单来讲，所谓的卡诺循环就是有两个装置，一个温度高，一个温度低，当这两个热源的温度差越大时，卡诺循环的效率也就越大。但是，卡诺循环的效率总是小于1的，除非其中那个低温热源的温度是0K，但热力学第三定律告诉我们，绝对零度是永远不可能达到的，只能无限逼近。  而且，工作物质，也就是材料从高温热源吸收热量，经过卡诺循环之后，总要放出一部分热量到低温热源中去，才能恢复到初始状态。这也就意味着，当热量转换成机械能的时候，总会有热量遗失。一切热机效率是不可能超过卡诺热机的。再者，卡诺热机中热传递是可逆的，而现实中的热传递，都是有方向性的，在没有外力做功的情况下，热量只能从高温传递到低温物体或部分，这是热力学第二定律给我们设置的一条红线。 所以，那些想从外界获得源源不断的热量从而周而复始地做功的朋友，洗洗睡吧，卡诺告诉了你，这不可能的。现实世界中总有极限，哪怕是一个人的赚钱能力，都有极限，今儿躺赚一个W，明儿躺赚一个W，如此以往，一年不就是365个W吗？更何况，现实世界不能简单地进行线性递推。 当时的人们对于热是什么依旧摸不清头脑，卡诺一开始认同“热质说”，他之所以要借助于“热质”，是为了便于通过蒸汽机和水轮机的形象类比来发现热机的规律。在卡诺看来，“热质”正如水从高水位流下推动水轮机一样，它从高温热源流出以推动活塞，然后进入低温热源。在整个过程中，推动水轮机的水没有量的损失；同样，推动活塞的“热质”也没有损失。为了避免混乱，卡诺在谈到热量、或热与机械功的关系时，就不用“热质”一词，而改用“热”。 不过后来，卡诺就抛弃了自己的“热质学说”，同时期的物理学家奥古斯汀-让·菲涅尔认为，其实光和热是一种相似的现象，这也很容易理解，当我们站在太阳底下时，会有一种暖洋洋的感觉。既然光是物质粒子振动的结果，那么热是不是也是这样的原理呢？他认为，热并不是一种虚无缥缈的没有任何质量的幻觉，而是一种实质性的，是一种物质的运动形式。  遗憾的是，作为热力学奠基人之一，卡诺英年早逝，且活着的时候默默无闻。 1832年6月，卡诺患了猩红热，不久后转为脑炎，他的身体受了致命的打击，后来他又染上了流行性霍乱，不久之后去世，年仅36岁。 卡诺活着的时候是孤独的，他的著作无人问津，直到去世两年后，他的《关于火的动力》才获得了第一个认真的读者——克拉珀龙。卡诺的朋友罗贝林在法国的《百科评论》中这样说道：“卡诺孤独地生活、凄凉地死去，他的著作无人阅读，无人承认。” 麦克斯韦后来给予了卡诺高度的评价，认为他的学术无人问津的原因有三点，第一是因为政治压迫，毕竟他的父亲曾效忠于拿破仑，第二是卡诺年纪轻轻就去世了，第三是因为他当时未混入主流的法国学术圈。 如果我们能从卡诺的故事中获得一些启发的话，无疑，学术环境的自由是必不可少的，其次，好好活着，好好健身，活得久一点，那么才有更多机会获得成功。当然，最重要的是，不要闭门造车，要多和别人交流，要向主流看齐，至少主流学术圈的根基非常牢固。如果你非要说科学的本质就是怀疑，因此对那些专家不屑一顾，反而自己捣鼓永动机，说一切皆有可能，那我只能说，我从未见过如此厚颜无耻之人。 |
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