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大自然的节约法则

已有 993 次阅读 2021-6-29 21:20 |系统分类:论文交流

稻秆和麦秆等植物都是空心的,其奥妙在于用最少的材料可取得最稳固的结构。许多果实及单细胞藻类植物都是呈圆球形,这是因为建造球形容器耗费的材料最少而容积最大。另外据测定在35时水的比热最小,这意味着人的体温为35时为保持体温恒定所需吸收和放出的热量最小,即人体总是在耗能最小的情况下保持着自身体温的恒定。所有这些在有生命体中发生的奇妙现象,都曾被认为是在生物进化过程中经过“适者生存”这一自然法则长期选择的结果,并被称之为大自然的节约法则。有趣的是类似的节约法则在无生命的耗能过程中也普遍存在。例如风、雨、水流侵蚀山崖、土体形成新的地貌时,总是遵循“欺软怕硬”的“省力”方式进行又如驱动物体破坏的能量,总是在物体的薄弱部位(如裂纹尖端、孔洞、缺陷等)聚集,从而导致著名的应力集中以及一些金属总是在薄弱部位特别容易被锈蚀等奇妙现象的出现。再如液滴总试图保持最小表面以维持最小表面能……显然,对这些无生命耗能过程中依然存在的奇妙现象,是不能用“适者生存”的自然法则来解释的。笔者四十多年来潜心从事最小耗能原理的研究,正是希望对此问题进行一些深入探讨。令笔者欣慰的是:中科院工程热物理研究所的杨金福研究员,在文献[1]指出,最小耗能原理将大自然的节约法则,提升到理性的认识高度遗憾的是至今为止经典热力学框架体系中,始终没有重视最小耗能原理的科学价值

 

 

参考文献 

[1] 杨金福. 热力循环系统集成及其能量标度的研究与探讨. 工程热物理学, 2014.3.




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2 张学文 郑永军

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