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如果我有一个永远保持在 120℃ 的方块,能用来做什么?

2021-03-12科学

120℃的温度,看上去能烧水,但是用来当第一类永动机的话,效率实在是太低了,不太能做功。

但是,假如拿它当单一冷源,它的效率可以变得非常高,因为在大部分体系中,温度的上限都远远高于120℃。

比如太空中的核电池,最大的问题来自于功率过高散热成问题,现在彻底解决了,所有的余热导向这个120℃方块,核电池温度越高越好,我们就能给太空探测器提供极其充足的能源。

或者换一种方法,直接用更剧烈的核反应提供推力,这个不可分割破坏的方块,就成了核发动机的理想喷口,虽然受制于外形,效率不会太高,但是它绝对不会被核反应烧蚀,也能绝对隔绝核反应高温的特性,让它能承受的推力大得多,氢弹贴脸也没问题。

但是即便如此,效率还是太低了 ,人类能掌控的温度区区几万度,能大规模产生的温度也就是几亿度。想要真正利用好这个奇特的物质,必须找到它的「奇异性」,也就是让哪个物理量变成了不连续的或者无穷大,从这里才可以最大化地利用这个方块。 这是一个常识——任何一个知乎编出来违反物理规则的物体,其本质都具备毁灭世界的力量。

举个例子,你要是能找到另一块温度恒定是119℃的方块,只要把它们贴到足够近就能产生无穷大大的能量流, @瞻云的回答就属于类似这样的设定,但是可惜并没有这样方便的设定,太阳局部的温度也不可能一成不变。假如把它扔进太阳内核中,这个物体周围的温度就会迅速下降,很快就会达到新的平衡,不可能产生一个小的散热点冷却一个恒星的情况。

那么宇宙中有哪些温度真正恒定的东西呢?

答案是黑洞!

T_{BH} = \frac{\hbar c^3}{8\pi k G M}

黑洞的温度是恒定的,质量越大,温度越低。当方块投进黑洞的那一刻,黑洞温度的物理规律就此被彻底打破。由于「黑洞无毛」,整个黑洞会瞬间加热到120℃,对于超大的黑洞而言, 这等于瞬间蒸发

所以我们只要把它扔进一个足够大的黑洞里,就可以欣赏暴涨以来宇宙中最绚丽的烟花。

说明一下几点问题。

首先很多人认为物体永远掉不进黑洞,这个物理图像应该有些过时的。现代一些的物理图像都认为无论是大部分的视视界还是黑洞热力学绝对视界,物体都会在有限,而且比较快的时间内被视界吞没。

第二点是黑洞吸进去之后到底会不会快速蒸发。

这点首先要明白:黑洞热力学和恒温方块本身理论上是矛盾的物体,所以什么东西都可能发生,我们可以通过两种不同的角度出发,分别得到两种不同的物理图像。

图像1:如果优先考虑方块的「法则性力量」,它会让大质量黑洞强制变成温度为120℃的迷你黑洞,然后让黑洞剩余质量蒸发,对于大质量黑洞,这是星系级灾难。

图像2:如果优先考虑黑洞的热力学属性,黑洞会吸收方块的热量,体积膨胀,同时由于黑洞的负热容温度继续降低,最终会让黑洞光速膨胀,这是比黑洞爆炸更可怕的宇宙级灾难。

图像3:严重错误:非法的输入。会话停止运行。

至于方块会让黑洞加速蒸发,那是不可能的,绝大多数黑洞比宇宙背景辐射温度还低,而且具有负热容,所以方块只会越加热黑洞越大越冷。