熱力學科技

A. 熱力學及其動力工程專業具體學什麼以後好就業嗎

一、 專業歷史沿革與發展動態 能源動力工業是國民經濟與國防建設的重要基礎和支柱型產業，也是涉及多個領域高新技術的集成產業，在國家經濟建設與社會發展中一直起著極其重要的作用。隨著國民經濟的發展，動力機械和熱工設備在各個領域的需求日益擴大，因而需要大量專業人才，目前我國有 120多所院校開設有熱能與動力工程專業。 按照 1998 年國家教育部重新修訂調整的普通高等院校專業目錄，熱能與動力工程專業（080501）屬於工學 (08)，對應的二級學科為能源動力類 (0810)，是由舊本科的九個相關專業合並而成，它包括了原來的熱力發動機（080311）、熱能工程（080501）、流體機械及流體工程（080313）、熱能工程與動力機械（080319W）、製冷與低溫技術（080502）、能源工程（080506W）、工程熱物理（080507W）、水利水電動力工程（080903）、冷凍冷藏工程（081409）專業，是一個寬口徑的專業，拓展空間很大。 我校熱能與動力工程專業（製冷與空調方向）是依託於機電工程系建立的，機電工程系有相近專業「機械設計製造及其自動化」，新辦的熱能與動力工程專業所需開設的專業基礎課程及其實驗與原有專業相似，很多教學設施可共用，教學條件具有互補性。在充分論證並經教委批復後，我專業於 2006年開始招生，計劃招收50名。二、 專業辦學理念及特色 隨著科學技術的發展，知識更新和學科交叉滲透的速度加快，能源動力類專業的覆蓋面、涉及面越來越廣，需要解決的問題也更為復雜，對能源動力專業人才的知識結構也提出了更高的要求（如環境、新能源、新材料、新工藝等知識）。在全球變暖、臭氧層的破環、全國很多地區電力緊缺以及 SARS 以後，製冷與空調技術發展更強調人與環境的協調發展，要把舒適性與節能、環保、高效結合起來綜合評價；更重視保護環境，節約能源和資源，提高能源利用率；更關注室內空氣品質，提高人們的生活質量。 德州擁有很多製冷企業，如亞太集團、中大－貝萊特中央空調集團、格瑞德集團和山東雙一集團等，為使我們的教育能夠與國際和地方經濟接軌，使學生適應充滿挑戰的21世紀，在廣泛調研國內外熱能動力學科發展基礎上，結合學校「服務於地方經濟發展的需要」的定位及本科學科專業結構調整的需要，將現代製冷空調技術作為專業主要發展方向，並開設動力機械及工程方向的專業選修模塊；考慮企業對專業人才的實際需要，對專業課程設置、教學內容、知識體系進行優化整合充實，加強專業課程設計、實驗、實習等實踐環節，以解決能源動力類寬口徑專業人才培養與我國企業對專業人才知識結構強調專門化之間的矛盾，培養熱能與動力工程領域、建立在大機械平台上，具有扎實專業基礎、強烈的創新意識、良好的動手能力和自學能力，綜合素質高的應用型高級專門人才，以滿足經濟建設需要。 本專業是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。學生主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論，學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術，受現代動力工程師的基本訓練。通過理論力學、材料力學、工程制圖、機械設計、電工與電子技術、工程熱力學、流體力學、傳熱學、控制理論、熱工測試技術以及專業方向課程的學習，使學生具備工程熱力學、流體力學、傳熱學和熱工測試技術等熱能與動力工程領域的基礎理論、實驗技能和基本專業知識，掌握製冷空調設備、製冷裝置、動力機械與動力工程、流體機械等設計、製造和實驗研究的基本技術，具有較強的計算機應用能力和較高的外語水平。本專業畢業生將具有較扎實的自然科學基礎，較好的人文、藝術和社會科學基礎及正確運用本國語言、文字的表達能力，較系統地掌握本專業領域寬廣的技術理論基礎知識，具有初步的科學研究、科技開發和組織管理能力和較強的自學能力、創新意識和較高的綜合素質，能在國民經濟各部門從事能量的轉換和利用、動力機械與動力工程的設計、節能技術、製冷設備關鍵技術和製冷空調工程的設計、製造、實驗研究、熱工控制、安裝和運行管理及營銷等方面工作。 在教學計劃制定中，盡量體現重基礎、寬專業的主導思想，強調大機械平台，並不削減熱工基礎，學生除了必修傳統的熱工三大基礎課程《工程熱力學》、《傳熱學》和《流體力學》之外，還需必修機械基礎課程《理論力學》、《材料力學》、《機械原理》、《機械設計》，充分體現了大機械平台上基礎厚

B. 關於科技的

火葯的發明
煉丹家雖然掌握了一定的化學方法，但是他們的方向是求長生不老之葯，因此火葯的發明具有一定的偶然性。
煉丹家對於硫磺、砒霜等具有猛毒的金石葯，在使用之前，常用燒灼的辦法「伏」一下，「伏」是降伏的意思。使毒性失去或減低，這種手續稱為「伏火」。唐初的名醫兼煉丹家孫思邈在「丹經內伏硫磺法」中記有：硫磺、硝石各二兩，研成粉末，放在銷銀鍋或砂罐子里。掘一地坑，放鍋子在坑裡和地平，四面都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角逐一點著，然後夾入鍋里，把硫磺和硝石起燒焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木碳消去三分之一，就退火，趁還沒冷卻，取入混合物，這就伏火了。
唐朝中期有個名叫清虛子的，在「伏火礬法」中提出了一個伏火的方子：「硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。掘坑，入葯於罐內與地平。將熟火一塊，彈子大，下放里內，煙漸起。」他用馬兜鈴代替了孫思邈方子中的皂角，這兩種物質代替碳起燃燒作用的。
伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺。這說明煉丹家有意要使葯物引起燃燒，以去掉它們的猛毒。
雖然煉丹家知道硫、硝、碳混合點火會發生激烈的反應，並採取措施控制反應速度，但是因葯物伏火而引起丹房失火的事故時有發生。《太平廣記》中有一個故事，說的是隋朝初年，有一個叫杜春子的人去拜訪一位煉丹老人。當晚住在那裡。半夜杜春子夢中驚醒，看見煉丹爐內有「紫煙穿屋上」，頓時屋子燃燒起來。這可能是煉丹家配置易燃葯物時疏忽而引起火災。還有一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書也談到用硫磺、硝石、雄黃和蜜一起煉丹失火的事，火把人的臉和手燒壞了，還直沖屋頂，把房子也燒了。書中告戒煉丹者要防止這類事故發生。這說明唐代的煉丹者已經掌握了一個很重要的經驗，就是硫、硝、碳三種物質可以構成一種極易燃燒的葯，這種葯被稱為「著火的葯」，即火葯。由於火葯的發明來自製丹配葯的過程中，在火葯發明之後，曾被當做葯類。《本草綱目》中就提到火葯能治瘡癬、殺蟲，辟濕氣、瘟疫。
火葯不能解決長生不老的問題，又容易著火，煉丹家對他並不感興趣。火葯的配方由煉丹家轉到軍事家手裡，就成為中國古代四大發明之一的黑色火葯。

3、火葯的應用

唐朝時的火葯
火葯發明之前，火攻是軍事家常用的一種進攻手段，那時在火攻中，用了一種叫做火箭的武器，它是在箭頭上綁一些像油脂、松香、硫磺之類的易燃物質，點燃後用弓射出去，用以燒毀敵人的陣地。如果用火葯代替一般易燃物，效果要好得多。火葯發明之前，攻城守城常用一種拋石機拋擲石頭和油脂火球，來消滅敵人。火葯發明之後，利用拋石機拋擲火葯包以代替石頭和油脂火球。據宋代路振的《九國志》記載，唐哀帝時（十世紀），鄭王番率軍攻打豫章（今江西南昌），「發機飛火」，燒毀該城的龍沙門。這可能是有關用火葯攻城的最早記載。
兩宋時的火葯
到了兩宋時期火葯武器發展很快。據《宋史·兵記》記載：公元970年兵部令史馮繼升進火箭法，這種方法是在箭桿前端縛火葯筒，點燃後利用火葯燃燒向後噴出的氣體的反作用力把箭簇射出，這是世界上最早的噴射火器。公元1000年，士兵出身的神衛隊長唐福向宋朝廷獻出了他製作的火箭、火球、火蒺藜等火器。1002年，冀州團練使石普也製成了火箭、火球等火器，並做了表演。
火葯兵器在戰場上的出現，預示著軍事史上將發生一系列的變革。從使用冷兵器階段向使用火器階段過渡。火葯應用於武器的最初形式，主要是利用火葯的燃燒性能。《武經總要》中記錄的早期火葯兵器，還沒有脫離傳統火攻中縱火兵器的范疇。隨著火葯和火葯武器的發展，逐步過度到利用火葯的爆炸性能。
硝酸鉀、硫磺、木炭粉末混合而成的火葯被稱為黑火葯或者叫褐色火葯。這種混合物極易燃燒，而且燒起來相當激烈。如果火葯在密閉的容器內燃燒就會發生爆炸。火葯燃燒時能產生大量的氣體（氮氣、二氧化碳）和熱量。原來體積很小的固體的火葯，體積突然膨脹，猛增至幾千倍，這時容器就會爆炸。這就是火葯的爆炸性能。利用火葯燃燒和爆炸的性能可以製造各種各樣的火器。北宋時期使用的那些用途不同的火葯兵器都是利用黑火葯燃燒爆炸的原理製造的。蒺藜火球、毒葯煙球是爆炸威力比較小的火器。到了北宋末年爆炸威力比較大的火器向「霹靂炮」、「震天雷」也出現了。這類火器主要是用於攻堅或守城。公元1126年，李綱守開封時，就是用霹靂炮擊退金兵的圍攻。金與北宋的戰爭使火炮進一步得到改進，震天雷是一種鐵火器，是鐵殼類的爆炸性兵器。元軍攻打金的南京（今河南開封）時金兵守城時就用了這種武器。《金史》對震天雷有這樣的描述：「火葯發作，聲如雷震，熱力達半畝之上，人與牛皮皆碎並無跡，甲鐵皆透」。這樣的描述可能有一點誇張，但是這是對火葯威力的一個真實寫照。
火器的發展有賴於火葯的研究和生產。《武經總要》中記錄了三個火葯配方。唐代火葯含硫、硝的含量相同，是1比1，宋代為1比2，甚至接近1比3。已與後世黑火葯中硝佔四分之三的配方相近。火葯中加入少量輔助性配料，是為了達到易燃、易爆、放毒和製造煙幕等效果。火葯是在製造和使用過程中不斷改進和發展的。
1044年曾公亮主編的《武經總要》一書中介紹了三種火葯配方，以不同的輔料，達到易燃、易爆、放毒和製造煙幕的不同目的。
宋代由於戰爭不斷，對火器的需求日益增加，宋神宗時設置了軍器監，統管全國的軍器製造。軍器監雇傭工人四萬多人，監下分十大作坊，生產火葯和火葯武器各為一個作坊，並佔有很重要的地位。史書上記載了當時的生產規模：「同日出弩火葯箭七千支，弓火葯箭一萬支，蒺藜炮三千支，皮火炮二萬支」。這些都促進了火葯和火葯兵器的發展。
南宋時出現了管狀火器，公元1132年陳規發明了火槍。火槍是由長竹竿作成，先把火葯裝在竹竿內，作戰時點燃火葯噴向敵軍。陳規守安德時就用了「長竹竿火槍二十餘條」。公元1259年，壽春地區有人製成了突火槍，突火槍是用粗竹筒作的，這種管狀火器與火槍不同的是，火槍只能噴射火焰燒人，而突火槍內裝有「子巢」，火葯點燃後產生強大的氣體壓力，把「子巢」射出去。「子巢」就是原始的子彈。突火槍開創了管狀火器發射彈丸的先聲。現代槍炮就是由管狀火器逐步發展起來的。所以管狀火器的發明是武器史上的又一大飛躍。
突火槍又被稱為突火筒，可能它是由竹筒製造的而得此名。《永樂大典》所引的《行軍須知》一書中提到，在宋代守城時曾用過火筒，用以殺傷登上城頭的敵人。到了元明之際，這種用竹筒製造的原始管狀火器改用銅或鐵，鑄成大炮，稱為「火銃」。
1332年的銅火銃，是世界上現存最早的有銘文的管狀火器實物。
明代
明代在作戰火器方面，發明了多種「多發火箭」，如同時發射10支箭的「火弩流星箭」；發射32支箭的「一窩蜂」；最多可發射100支箭的「百虎齊奔箭」等。明燕王朱棣（即後來的明成祖）與建文帝戰於白溝河，就曾使用了「一窩蜂」。這是世界上最早的多發齊射火箭，堪稱是現代多管火箭炮的鼻祖。尤其值得提出的是，當時水戰中使用的一種叫「火龍出水」的火器。據「武備志」記載，這種火器可以在距離水面三、四尺高處飛行，遠達兩三里。這種火箭用竹木製成，在龍形的外殼上縛四支大「起火」，腹內藏數支小火箭，大「起火」點燃後推動箭體飛行，「如火龍出於水面。」火葯燃盡後點燃腹內小火箭，從龍口射出。擊中目標將使敵方「人船俱焚。」這是世界上最早的二級火箭。另外，該書還記載了「神火飛鴉」等具有一定爆炸和燃燒性能的雛形飛彈。「神火飛鴉」用細竹篾綿紙扎糊成烏鴉形，內裝火葯，由四支火箭推進，它是世界上最早的多火葯筒並聯火箭，它與今天的大型捆綁式運載火箭的工作原理很相近。
火箭的發展，使人產生了利用火箭的推力飛上天空的願望。根據史書的記載14世紀末，明朝的一位勇敢者萬戶坐在裝有47個當時最大的火箭的椅子上，雙手各持一個大風箏，試圖藉助火箭的推力和風箏的升力實現飛行的夢想。盡管這是一次失敗的嘗試，但萬戶被譽為利用火箭飛行的第一人。為了紀念萬戶，月球上的一個環行山以萬戶的名字命名
蒸汽機
蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械。蒸汽機的出現曾引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初，它仍然是世界上最重要的原動機，後來才逐漸讓位於內燃機和汽輪機等。

16世紀末到17世紀後期，英國的采礦業，特別是煤礦，已發展到相當的規模，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現場又有豐富而廉價的煤作為燃料。現實的需要促使許多人，如英國的帕潘、薩弗里、紐科門等就致力於「以火力提水」的探索和試驗。

薩弗里製成的世界上第一台實用的蒸汽提水機，在1698年取得標名為「礦工之友」的英國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽，然後關閉進汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中；關閉進水閥，重開進汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時，關閉進汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復循環，用兩個蛋形容器交替工作，可連續排水。

薩弗里的提水機依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機裝在礦井深處，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上，這在當時無疑是困難而又危險的。

紐科門及其助手卡利在1705年發明了大氣式蒸汽機，用以驅動獨立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機。這種蒸汽機先在英國，後來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產品直到19世紀初還在製造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低，這主要是由於蒸汽進入汽缸時，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價低廉的產煤區才得到推廣。

1764年，英國的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學修理紐可門蒸汽機模型時，注意到了這一缺點，並於1765年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機，並於1769年取得了英國的專利。初期的瓦特蒸汽機仍用平衡杠桿和拉桿機構來驅動提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結水和空氣，瓦特裝設了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。

1782年前後，瓦特將機器進一步改進，完成了兩項重要發明：在活寒工作行程的中途，關閉進汽閥，使蒸汽膨脹作功以提高熱效率；使蒸汽在活塞兩面都作功(雙作用式)，以提高輸出功率。這時的活塞既要向下拉動杠桿又要向上推動杠桿，扇形平衡杠桿和拉鏈已不再適用，瓦特使發明了平行四邊形機構。瓦特還於18世紀末將曲柄連桿機構用在蒸汽機上。

瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展，他使原來只能提水的機械，成為了可以普遍應用的蒸汽機，並使蒸汽機的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機的改良者。

自18世紀晚期起，蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用，在冶煉、紡織、機器製造等行業中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產量在20多年內(從1766年到1789年)增長了5倍，為市場提供了大量消費商品，加速了資金的積累，並對運輸業提出了迫切要求。

在船舶上採用蒸汽機作為推進動力的實驗始於1776年,經過不斷改進，至1807年，美國的富爾頓製成了第一艘實用的明輪推進的蒸汽機船「克萊蒙脫」號。此後，蒸汽機在船舶上作為推進動力歷百餘年之久。

1801年，英國的特里維西克提出了可移動的蒸汽機的概念，1803年，這種利用軌道的可移動蒸汽機首先在煤礦區出現，這就是機車的雛型。英國的斯蒂芬孫將機車不斷改進，於1829年創造了「火箭」號蒸汽機車，該機車拖帶一節載有30位乘客的車廂，時速達46公里/時，引起了各國的重視，開創了鐵路時代。

19世紀末，隨著電力應用的興起，蒸汽機曾一度作為電站中的主要動力機械。1900年，美國紐約曾有單機功率達五兆瓦的蒸汽機電站。

蒸汽機的發展在20世紀初達到了頂峰。它具有恆扭矩、可變速、可逆轉、運行可靠、製造和維修方便等優點，因此曾被廣泛用於電站、工廠、機車和船舶等各個領域中，特別在軍艦上成了當時唯一的原動機。

蒸汽機按蒸汽在活塞一側或兩側工作，可分為單作用和雙作用式；按汽缸布置方式，可分為立和卧式；按蒸汽是在一個汽缸中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹，可分為單脹式和多脹式；按蒸汽在汽缸中的流向，可分為迴流式和單流式；按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。

簡單蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成，汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來的新蒸汽，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。

蒸汽機的發展首先體現在功率和效率的提高，而這又主要取決於蒸汽參數的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11～0.13兆帕，19世紀初才達到0.35～0.7兆帕，20世紀20年代曾用到6～10兆帕。在蒸汽溫度上，19世紀末還不超過250℃，而到20世紀30年代曾用到450～480℃。

至於效率，瓦特初期連續運轉的蒸汽機，按燃料熱值計總效率不超過3％；到1840年，最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8％；到20世紀，蒸汽機最高效率可達到20％以上。

在轉速方面，18世紀末瓦特蒸汽機僅40～50轉/分；20世紀初轉速達到100～300轉/分，個別蒸汽機曾達到2500轉/分。在功率方面，最初單機功率僅幾馬力，20世紀初的一台船用蒸汽機的功率可達25000馬力。

隨著蒸汽參數和功率的提高，蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續膨脹，還必須在相連接的汽缸中繼續膨脹，於是出現了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制，所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃，機車，船用等移動式蒸汽機還略低一些，多數不高於350℃。考慮到膨脹的可能性和結構的經濟性，常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數受到限制，從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。

蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展，但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求，如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進，不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機和內燃機的發展，蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。

蒸汽機的弱點是：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復式機器，慣性力限制了轉速的提高；工作過程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

因此，拋棄了笨重鍋爐的內燃機，最終以其重量輕，體積小、熱效率高和操作靈活等優點，在船舶和機車上逐漸取代了蒸汽機。汽輪機則以其熱效率高、單機功率大、轉速高、單位功率重量輕和運行平穩等優點，將蒸汽機排擠出了電站。

接著電動機又以其使用方便，代替了蒸汽機在工業設備中的應用。然而小功率蒸汽機熱效率比汽輪機高，所以在產煤區或只有劣質燃料的地區或某些特殊場合，蒸汽機仍有發揮作用的餘地。

蒸汽機有很大的歷史作用，它曾推動了機械工業甚至社會的發展。隨著它的發展而建立的熱力學和機構學為汽輪機和內燃機的發展奠定了基礎；汽輪機繼承了蒸汽機以蒸汽為工質的特點，和採用凝汽器以降低排汽壓力的優點，摒棄了往復運動和間斷進汽的缺點；內燃機繼承了蒸汽機的基本結構和傳動形式，採用了將燃油直接輸入汽缸內燃燒的方式，形成了熱效率高得多的熱力循環；同時，蒸汽機所採用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調速器，閥門和密封件等，均是構成多種現代機械的基本元件。
黑洞計算機
開放分類： 宇宙、物理、計算機、黑洞、科技

計算機與宇宙黑洞有區別嗎？這個問題乍聽起來，就像某個微軟笑話的開場白。然而，它卻是當今物理學最深奧的問題之一。在大多數人看來，計算機是專門化的新發明：流線型的台式機箱或者咖啡壺內的手指甲般大小的晶元。而對一名物理學家來說，所有自然系統都是計算機。岩石、原子彈及星系可能不運行Linux程序，但它們卻記錄和處理信息。每個電子、光子及其他基本粒子都存儲數據比特值。大自然與信息是糾纏在一起的，正如美國普林斯頓大學的物理學家John Wheeler所說，「它來自比特。」
黑洞可能看起來像是對萬物計算規則的一個例外，將信息輸入到黑洞中並無困難。然而根據愛因斯坦廣義相對論，從黑洞中取出信息則是不可能的。進入黑洞的物質被同一化，其成分與細節已不可恢復地損失了。1970年代，英國劍橋大學的斯蒂芬·霍金曾表明，當考慮量子力學時，黑洞確有輸出：它們灼熱的燃燒正像一塊熱煤。然而在霍金的分析中，這一輻射是紊亂隨機的；它沒有攜帶關於進入其中的任何信息。如果一頭大象落入其中，則大象的能量值會漏出去——然而這能量將會是一團大雜燴。它不能被利用（即使在原則上），也不能重新造出這頭大象。
因為量子力學定律是保持信息的，所以信息的明顯損失就提出了一系列難題。其他一些科學家，包括美國斯坦福大學的Leonard Susskind、加州理工學院的John Preskill及荷蘭烏特勒支大學Gerard't Hooft等人爭辯說，事實上，向外發出的輻射不是隨機的，而是落入黑洞物質的一種被處理過的形式。2004年夏，霍金已轉而同意他們的觀點，認為黑洞也在進行計算。
黑洞只不過是宇宙登記和處理信息的普遍原理的最大特例。這個原理本身並不新。在19世紀，統計力學的奠基者們發展了後來稱為資訊理論的知識，以解釋熱力學的諸定律。乍一看，熱力學和資訊理論是兩個分離的范疇：一個是用來描述蒸汽機，另一個使通訊最優化；然而，熵這個熱力學量限定了蒸汽機做有用功的能力，而熵又正比於物質內由分子的位置與速度所記錄的比特數。20世紀的量子力學將這一發現置於堅實的定量基礎之上，並使科學傢具有顯著的量子信息概念。組成宇宙的各比特值是量子比特，或稱「昆比」（qubits），較之於普通比特，它具有遠為豐富的性質。
藉助於比特和位元組對宇宙進行分析，並不能替代力和能量等量的常規分析，卻揭示出許多令人驚異的新事實。例如，它解開了統計力學領域稱為「麥克斯韋妖魔」的佯謬現象——這一佯謬似乎允許永動機存在。在最近幾年內，我們和其他物理學家一直以相同的見解看待宇宙學及基礎物理學：黑洞的本質、時空的精細尺度結構、宇宙暗能量的行為以及自然界的某些極端規律等。宇宙不僅是一個巨型計算機，而且還是一個巨型量子計算機，正如義大利帕多瓦大學的物理學Paola Zizzi所說，「它來自量子比特。」
千兆也嫌慢
物理學與資訊理論（源於量子力學的中心原理）合流了：說到底，離散是自然的本性；一個自然系統可以用有限的比特值來描述。在系統內，每個粒子的行為正像一台計算機的邏輯門。它的自旋「軸」能指向兩個方向中的一個，因此可以編碼一個比特，並且可以翻轉，由此執行一個簡單的計算操作。
系統在時間上也是離散的。傳遞一個比特所取時間是最小量值。精確量值由一個定理所給出，該定理是由信息處理物理學的兩位先驅所命名的：一位是美國麻省理工學院的Normam Margolus，另一位是波士頓大學的Lev Levitin。該定理與海森堡的測不準原理相關聯（測不準原理描述了諸如對位置與動量或者時間與能量兩個相關物理量進行測量時，存在著固有的折衷取捨）。它聲稱，傳遞一個比特所取時間t，依賴於你所施加的能量E，施加的能量愈多，時間則可能愈短。數學表達式是T≥h/4E，其中h是普朗克常數（量子理論的主要參數）。例如，一種類型的實驗量子計算機用質子來存儲信息比特，而用磁場來翻轉各比特值,這些運算是在由Margolus－Levitin定理所允許的最小時間內發生的。
從這個定理出發，可以推導出包括時空的幾何極限到整個宇宙的計算能力在內的大量結論。作為預習，試考慮普通物質的計算能力的極限——在此情況內，取佔有一升體積的一千克物質，我們且稱其為「極端掌上計算機」。
它的電池能源就是其物質本身，通過愛因斯坦著名的質能公式E=mc*2直接轉換為能量。如果將這些能量全數投入到翻轉的比特位中，則計算機每秒鍾能進行10*51次運算；隨著能量的降低其運算逐漸變慢。計算機的存儲容量可以用熱力學計算：當一千克物質轉變為一升體積內的能量時，它的溫度是10億開氏度。熵正比於能量除以溫度，相應地達到10*31比特的信息量。「極端掌上計算機」是在基本粒子的微觀運動及位置中存儲信息的，而這些粒子在其體積內四處運動，因此熱力學定律所允許的每一個信息比特都投入了使用。
極端計算
怎樣才算一台計算機？這是一個復雜得驚人的問題。不論你如何精確地定義，它都不只是那些人們通常稱為「計算機」的東西，而可以是世界上的任何物體。自然界的物體能解決廣義的邏輯和數學問題，盡管它們的輸入和輸出可能不是對人類有意義的那種形式。自然計算機具有內在的數字性：以離散的量子態存儲數據，如基本粒子的自旋。它們的指令集合是量子物理學。
粒子無論何時發生相互作用，都會引起彼此取向的翻轉。這一過程可以藉助於諸如C或Java等編程語言來想像：粒子就是一些變數，它們的相互作用就是諸如加法等運算行為。每一比特信息在每秒鍾內能翻轉10^20次，這等效於時鍾速度為100GG赫茲。事實上，系統變化太快，不能由中心時鍾來控制。將一個數位比特翻轉所用時間，近似等於從一個數位將信號傳送到相鄰數位的時間。因此，極端便掌上計算機是高度平行運作的：它的運行不像單一處理器，而是像多個處理器的一個巨大陣列；每個處理器的工作幾乎獨立，並將其運算結果傳送到其他相對較慢的處理器上。
比較來看，一台常規計算機每秒鍾翻轉其信息比特大約10^9次，存儲約10^12比特的信息，且只包含單一的處理器。如果摩爾定律能夠保持的話，你的後世子孫將有可能在23世紀中期買到一台極端掌上計算機。工程師們將找到精確控制等離子體內粒子相互作用的方法，而該等離子體要比太陽的核心還要熱，而且控制計算機和糾錯將佔用許多通訊帶寬。工程師們也可能已經解決了某些節點封裝的問題。
在某種意義上，如果你認對了人，你事實上已經能夠買到這樣的裝置。一千克的一塊物質完全轉化為能量——這正是一顆2000萬噸級氫彈的工作定義。爆炸的核武器正在處理巨量的信息，其初始結構給出其輸入，其輻射給出其輸出。
從納米技術到塞米技術
如果任何一塊物質都可看作一台計算機的話，那麼一個黑洞就正是一台壓縮到最小尺寸的計算機。隨著計算機的縮小，其部件之間的相互引力就增大，直至最終增大到沒有物體能夠逃逸出去。黑洞的尺寸（稱為Schwarzschild半徑）正比於它的質量。
一千克質量的黑洞有著大約10^-27米的半徑（一個質子的半徑是10*-15米）。壓縮後的計算機並未改變其能量內容，因此它能像以前一樣每秒執行10*51次運算。發生改變的僅是它的存儲容量。當引力小到可忽略時，總存儲容量正比於粒子數，也正比於體積。而當引力起支配作用時，它使各粒子之間相互聯結，因此它們整體上所能存儲的信息容量就較少。一個黑洞的總存儲容量正比於它的表面積。1970年代，霍金和以色列希伯萊大學的Jacob Bekenstein計算一千克質量的黑洞能夠記錄大約10*16個比特的信息，比壓縮前要少得多。
因為存儲的信息量少，黑洞是個快得多的處理器。它傳遞一個比特所用的時間是10^-35秒，等於光從計算機一邊傳到另一邊所用的時間。因此，較之高度並行的極端掌上計算機，黑洞是個串列計算機，它的行為如同一個獨立的單元。
黑洞計算機將怎樣實際運行呢？輸入是不成問題的：只要將數據以物質或能量的形式編碼，然後投入到黑洞內即可。通過適當制備投入黑洞的物質材料，黑客將能夠為黑洞執行任何所需要的計算編製程序。一旦物質進入黑洞，它就永遠消失了——所謂的「穹界」（event horizon）劃分了一去不返的分界線。垂直落下的粒子彼此相互作用，在到達黑洞中心之前的有限時間內執行著運算。這個中心就是引力奇點，粒子到此則不復存在。物質在奇點處被擠壓在一起，究竟發生了什麼，這要取決於量子引力的細節，目前對此尚未可知。
黑洞計算機的輸出採取霍金輻射的形式。如果一個一千克質量的黑洞放出霍金輻射，為了維持輻射能量，其質量將迅速衰減，在10*-21秒內完全消失。輻射的峰值波長等於黑洞的半徑，對於一千克質量的黑洞，這一波長等於極強烈的伽瑪射線的波長。粒子檢測器能夠俘獲並解碼此輻射，為人類所用。
霍金對於黑洞輻射的研究，使他的名字跟這一輻射連在了一起。他推翻了人們認為沒有任何東西可逃出黑洞的傳統智識。黑洞的輻射速率與其尺寸成反比，因此，諸如星系中心的那些大黑洞的能量損失，比它們吞噬物質要慢得多。然而，在將來實驗人員可能在粒子加速器內創造某些微小黑洞，這些黑洞將隨著一陣輻射而爆炸。一個黑洞可不被看作是固定的物體，而被看作是以最大可能速率執行運算的物質的短暫集合。
根據宇宙所包含的總能量，勞埃德算出宇宙計算機可以執行10的10120次基本運算。而它能存儲的信息則大約有10的1090次比特。如果考慮到所謂的「引力自由度」，那麼宇宙計算機還有潛力可挖：存儲容量提高到10的10120次比特。這大約相當於10的10103次塊10G容量的硬碟，不過，我們似乎沒法製造出這么多硬碟，因為宇宙大約只有10的1080次個基本粒子。

C. 如何學好熱力學 熱力學要點是什麼

哈哈 好久不見

學熱力學啊 先吧基礎物理學好咯 工程學。

把幾個基本定律弄得滾瓜爛熟，然後建立自己的完成理論體系，舉一反三。

還有 你對這些專業的西班牙語怎麼弄啊？都看得懂啊？服了你了。

追加點分我啊！窮 ~

熱力學的完整理論體系是由幾個基本定律以及相應的基本狀態函數構成的，這些基本定律是以大量實驗事實為根據建立起來的。無論多少個物體互相接觸都能達到熱平衡，並且如果A物體同時與B、C兩物體處於平衡態，則B、C兩物體接觸時也一定處於平衡態而不發生新的變化，這一熱平衡規律稱為熱力學第零定律。由此可以引入一個狀態函數溫度，溫度是判定一系統是否與其他系統互為熱平衡的標志。
熱力學第一定律就是能量守恆定律，是後者在一切涉及熱現象的宏觀過程中的具體表現。描述系統熱運動能量的狀態函數是內能。通過作功、傳熱，系統與外界交換能量，內能改變 。
熱力學第二定律指出一切涉及熱現象的宏觀過程是不可逆的。它闡明了在這些過程中能量轉換或傳遞的方向、條件和限度。相應的態函數是熵，熵的變化指明了熱力學過程進行的方向，熵的大小反映了系統所處狀態的穩定性。
熱力學第三定律指出絕對零度是不可能達到的。上述熱力學定律以及三個基本狀態函數溫度、內能和熵構成了完整的熱力學理論體系。為了在各種不同條件下討論系統狀態的熱力學特性，還引入了一些輔助的態函數，如焓、亥姆霍茲函數（自由能）、吉布斯函數等。
從熱力學的基本定律出發，應用這些態函數，經過數學推演得到系統平衡態的各種特性的相互聯系，這就是熱力學的方法，也是熱力學的基本內容。熱力學理論是普遍性的理論，對一切物質都適用，這是它的特點。在涉及某種特殊物質的具體性質時，需要把熱力學的一般關系與相應的特殊規律結合起來。例如討論理想氣體時，需要利用理想氣體的狀態方程，等等。平衡態的熱力學理論已經相當完善，並且得到了廣泛的應用。
在自然界中，處於非平衡態的熱力學系統（物理的，化學的，生物的）和不可逆的熱力學過程是大量存在的，並且和許多重要現象有關。非平衡態熱力學和不可逆過程熱力學是正在發展的一個重要領域。見不可逆過程熱力學。
熱力學是從18世紀末期發展起來的理論，主要是研究功與熱之間的能量轉換。在此功定義為力與位移的內積；而熱則定義為在熱力系統邊界中，由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質，而是在熱力過程中所產生的。
熱力學第零定律：說明熱平衡和溫度的關系。 註解:假設物體A和B，個別與物體C達到熱平衡，那麼物體A.B.C三者兩兩互相達到熱平衡。
熱力學第一定律：能量守恆定律的一種特殊形式——在一個封閉系統里，所有種類的能量，形式可以轉化，但既不能憑空產生，也不會憑空消失。
Eint = Eint,f − Eint,i = Q − W
熱力學第二定律：孤立系統熵(失序)不會減少——簡言之，熱不能自發的從冷處轉到熱處，任何高溫的物體在不受熱的情況下，都會逐漸冷卻。
△S≥0
熱力學第三定律：不可能以有限程序達到絕對零度——換句話說，絕對零度永遠不可能達到。 熱力學系統是進行熱力學分析的對象，可分成三種：
孤立系統(isolated system)：系統完全不與外界交換能量或質量。 封閉系統(closed system)：系統只與外界交換能量而不交換質量。 開放系統(open system)：系統與外界交換能量和質量。
熱力學系統分類：
（1）敞開系統：與環境之間既有能量傳遞，也有物質傳遞；
（2）封閉系統；與環境之間只有能量傳遞，沒有物質傳遞；
（3）孤立系統：與環境之間既沒有能量傳遞，也沒有物質傳遞；

D. 經典熱力學的權威是誰

經典熱力學的權威，你可以通過網路搜索一下去尋找仔細的相關資料。

E. 工程熱力學有多重要怎樣才能學好

工程熱力學是學習熱能，動力等工程的基礎課，工程熱力學、工程力學回、流體力學，是常見答的工科三大基礎力學課，包括以後如果要可考研也是要考的。工程熱力學在現在較熱的航天科技中應用也很廣泛。

可以通過以下方法學好：
1、工程熱力學的公式相當的多，所以一定要自己理解這些公式該怎麼用，記過公式。
2、主要上課的時候要認真聽，真正聽懂老師講的東西，比自己看幾個小時書來得扎實。
3、自己把公式整理一下，便於你記憶和靈活的運用。
4、還有就是多做點練習。
5、不明白的一定要請教老師。

F. 熱力學第二定律在現代科技中的應用

實際用不到，很基礎的東西，霍金那種人才會研究它

G. 有關熱學在生活、生產、科技中的應用的資料

太陽能熱水器的水溫感測器，忘了是用的熱敏電阻還是熱電偶了，這個可以網路。好像是熱電偶。

H. 華中科技大學怎麼樣，熱力學與動力工程就業怎麼樣

美麗富饒的青海湖是我國面積最大的鹹水湖。它又名庫庫諾爾，錯鄂博，古稱西海、鮮水和錯溫波等。庫庫諾爾蒙語意為青色的海。青海得名於北魏，因湖水清澈碧藍
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I. 工程熱力學應該怎樣學

太重要了,工程熱力學是學習熱能,動力等工程的基礎課,工程熱力學,工程力學,流體力學,是常見的工科三大基礎力學課,包括你以後如果要可考研也是要考的,工程熱力學在現在較熱的航天科技中應用也很廣泛.
我現在在一個研究所做熱力設計工作,發現平時要用的實在太多了,你是熱能與動力的學生吧?這個課程學好了對以後的專業課幫助特別大,因為專業課就是建立在這些理論基礎上的應用.現在很多院校對這門課程都開始的是雙語教學吧?要學好就要好好看書,多做後面的習題,只有通過做習題才能更好的理解章節內容.
這門課以後的用處真的很大,如果你從事設計,研究開發,或者到電廠運行的話.
寫了這么多,希望對你有幫助.