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海:另一个未知的宇宙_[德]弗兰克·施茨廷【完结】(128)

  于是,1954 年,国际单位体系诞生了。从那时开始,全世界都用“米”作为距离单位,以“秒”计算时间,以“千克”作为质量单位,以“安培”来确定电流强度等等。除了这些基本单位之外,还有很多其他的 SI 单位,比如赫兹是频率单位、摄氏度是温度单位、巴是压力单位等等。很多情况下,一些科学家的名字最终成了国标单位的代号,比如牛顿作为力的单位(用来向艾萨克·牛顿爵士致敬),而功率的单位正如我们提到的,是瓦特。

  那么瓦特(这个人)的瓦特(这个单位)中的 1 瓦特究竟是什么意思呢?瓦特表示的是能量在特定时间段内转换的情况。严格地说,瓦特表示的是单位时间内所做的功。物理学认为,能量是永远不会消失的,只会发生转换,比如风能可以转化为电能。为了对转化结果进行定量表达,人们用某一个值来表示所转移的能量,也就是瓦特。

  因此我们可以像对待“米”那样来对待“瓦特”。如果在显微镜下观察 1 米长的物体,那它简直就是一头恐龙。因此人们把米又分为分米、厘米、毫米、微米等等,最小的单位是攸米(l 米的 10-24)。而当我们想用“米”来表示地球和月球间的距离时,因后面添加的零太过壮观,所以我们又发明了“公里”这个单位。而当距离更远时,我们就用光年来表示。光速在任何情况下都是恒定不变的,每秒 30 万公里,因此每光秒就相当于 30 万公里。要是你想用数手指头的方法来算清楚 1 光年到底要走多远,恐怕得长几百根手指头吧。

  能量转换的度量与长度比较相似。当原子内的最小成分夸克发生反应时,只会产生极其微小的能量。而要是一颗星星发生爆炸,它的能量级别则远远超乎我们的想象。对于这两种情况,我们都需要使用某种刻度来描述它们,而这样的刻度也确实存在,共分为 16 个级别。

  最小的能量单位是仄瓦,这是最小的能量级。当一架遥远的太空探测器向地球发射无线电信号时,一座接收器所接受的能量就约等于 1 仄瓦。比仄瓦高一级的是阿瓦,然后是飞瓦,这是接收超短波所需的最小能量,然后是皮瓦,相当于生成一个体细胞所转移的能量,之后是纳瓦、微瓦和毫瓦。

  接下来才是瓦特,排在第八位。人类心脏的功率约为 1.5 瓦;一个 100 瓦灯泡的发光功率约为 5 瓦(剩下的都是热功率);冰箱运作时需要 140 瓦的功率;如果爸爸、妈妈和两个孩子在家里待上一天,打电话、看电视、做饭、听音乐、洗澡,而且一直开着灯,他们所耗的电功率约为 500 瓦。如果和全世界所有人的需求相比较,这也算不上什么,光是爸爸开车上班消耗的能量,就比全家人用掉的还多,因为 1 马力相当于 735.49875 瓦特。著名跑车布加迪的发动机功率正好是 1001 马力。

  排在瓦特后面的是千瓦,也就是 1000 瓦特。尽管我们的游泳健将弗兰齐斯卡·阿尔姆西克常与金牌失之交臂,但她的运动功率在很短时间内就能达到 1.5 千瓦。这已经相当不错了——欧洲最强大的太阳能发电厂的工作功率为 500 千瓦。弗兰奇斯卡只需要来回游上 333 次,就可与发电厂媲美了。

  1000 个千瓦等于 1 百万瓦,一个大型风力发电设备需要达到这个量级才能实现经济效益。德国铁路的城际快车需要 8 百万瓦的动力才能运行,而美国海军的航空母舰则至少需要 200 百万瓦的能源支持才能前往中东服役。1000 个百万瓦等于 1 吉瓦,1000 吉瓦等于 1 兆瓦。目前测量到的最强的激光束为 1.25 拍瓦。

  接下来,每次乘以 1000 还有艾瓦、泽瓦和尧瓦。亲爱的太阳公公以 386 尧瓦的能量照耀着我们,但如果拿它跟银河的光芒相比,那就又不值一提了。两者相比就好像是昏暗的灯光跟伽马射线对比一样。

  你还记得吗?从奥陶纪过渡到志留纪时,就是因为伽马射线的出现导致了大规模的生物灭绝。我们不知道还有什么比它更强,至少我们从未观测到更强的光。

  不过可以肯定的一点是,从宇宙大爆炸那时开始,我们的宇宙就已释放了难以用瓦特这个概念来计算的能量,就好像《米老鼠和唐老鸭》里面那位吝啬的老鸭叔叔,他的财产也是无法用十亿或者万亿来计量的:这位世界上最富有的公鸭的财产,只能用无数亿来描述了!

  再说一点点跟物理有关的内容,然后我会就此打住。

  我们总是能看到“千瓦/时”这个概念。瓦特表示的是功率,而“千瓦/时”则表示所做的功,也就是 1 小时所转换的能量。一个连续运转的发电厂,每天 24 小时都为我们提供恒定的电能,但是风车却无法做到这一点。如果没有风的话,这些设备也会停止运行。此时人们使用一种辅助手段,比如平均功率是指这台设备每天提供若干千瓦的功率。也就是说,根据磨坊主一家人每天所需的电量,可从风力发电厂获得 8、12 或 16 千瓦/时的电能。

  国际标准单位本来是科学界推动的一项发明,但后来却成为经济学上的一种基础语言。当然,特立独行者永远都不会消失。美国几乎只在科学研究方面使用国际单位,英国用哩和码来计算距离,用华氏来计算温度,当人们需要喝点健力士黑啤酒时,他们会要上一品脱。“半品脱,”小老板常常会说,“是给娘儿们喝的。”


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