假定有一束光投射在某一物體上。這個物體會吸收光,並且投下一個陰影。我們透過比較亮光和陰影,就看到那個物體。如果把一束電子投射到某一物體上,這個物體也將吸收電子,並投下一個“電子陰影”。在使用電子束的情況下,要是我們想用眼睛直接去看它,那是很危險的。但是,我們可以用照相底片把物體拍攝下來。電子陰影可以告訴我們那個物體具有什麼形狀,要是物體的某些部分對電子的吸收比其他部分強一些或弱一些,那麼,這種照片甚至還可以說明物體的一些細節。
但是,要是那個物體非常小,那會怎麼樣呢?如果我們用的是光束,我們可以利用透鏡使光束以某種方式偏折,從而把物體的外觀放大。我們不能用普通透鏡使電子束偏折,不過,我們還有別的東西可以利用。電子是帶有電荷的,這就是說,它們在磁場中將沿著彎曲的路徑行進。如果我們所採用的磁場具有適當的強度和形狀,就可以用透鏡操縱光束那種辦法去操縱電子了。
簡單地說,這時我們就有了一臺“電子顯微鏡”,它利用的是電子束,正像“光學顯微鏡”所利用的是光束那樣。
不同的地方在於,電子的波長要比普通光的波長短得多,因此,電子顯微鏡能夠為我們顯示出像病毒那樣細微的物體,而光學顯微鏡卻做不到這一點。
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第68節
只有當你所使用的那個特定系統中的能量密度參差不齊的時候,能量才能夠轉化為功,這時,能量傾向於從密度較高的地方流向密度較低的地方,直到一切都達到均勻為止。正是依靠能量的這種流動,你才能從能量得到功。
江河發源地的水位比較高,那裡的水的勢能也比河口的水的勢能來得大。由於這個原因,水就沿著江河向下流入海洋。要不是下雨的話,大陸上所有的水就會全部流入海洋,而海平面將稍稍升高。總勢能這時保持不變。但分佈得比較均勻。
正是在水往下流的時候,可以使水輪轉動起來,因而水就能夠做功。處在同一個水平面上的水是無法做功的,即使這些水是處在很高的高原上,因而具有異常高的勢能,也同樣做不了功。在這裡起決定性作用的是能量密度的差異和朝著均勻化方向的流動。Ф米Ф花Ф書Ф庫Ф ;www。7mihua。com
不管對哪一種能量來說,情況都是如此。在蒸汽機中,有一個熱庫把水變成蒸汽,還有一個冷庫把蒸汽冷凝成水。起決定性作用的正是這個溫度差。在任何單一的、毫無差別的溫度下——不管這個溫度有多高——是不可能得到任何功的。
“熵”是德國物理學家克勞修斯在1850年創造的一個術語,他用它來表示任何一種能量在空間中分佈的均勻程度。能量分佈得越均勻,熵就越大。如果對於我們所考慮的那個系統來說,能量完全均勻地分佈,那麼,這個系統的熵就達到最大值。
在克勞修斯看來,在一個系統中,如果聽任它自然發展,那麼,能量差總是傾向於消除的。讓一個熱物體同一個冷物體相接觸,熱就會以下面所說的方式流動:熱物體將冷卻,冷物體將變熱,直到兩個物體達到相同的溫度為止。如果把兩個水庫連線起來,並且其中一個水庫的水平面高於另一個水庫,那麼,萬有引力就會使一個水庫的水面降低,而使另一個水面升高,直到兩個水庫的水面均等,而勢能也取平為止。
因此,克勞修斯說,自然界中的一個普遍規律是:能量密度的差異傾向於變成均等。換句話說,“熵將隨著時間而增大”。
對於能量從密度較高的地方向密度較低的地方流動的研究,過去主要是對於熱這種能量形態進行的。因此,關於能量流動和功-能轉換的科學就被稱為“熱力學”,這是從希臘文“熱運動”一詞變來的。
人們早已斷定,能量既不能創造,也不能消滅。這是一條最基本的定律;所以人們把它稱為“熱力學第一定律”。
克勞修斯所提出的熵隨時間而增大的說法,看來差不多也是非常基本的一條普遍規律,所以它被稱為“熱力學第二定律”。
第69節
按照“熱力學第二定律”,熵總是在不斷地增大。這就是說,能量密度的差別一直在減小。當所有能量密度的差別都完全取平的時候,就再也無法從能量榨出任何功來,宇宙也不會再有絲毫變化了。
讓我們來考慮一個表。一個表之所以能不斷走下去,是因為它的發條或電池中集