是“能量”，在全世界各國百科全書中，人們對于能量或者對于能量的來源(能源)的定義是有差別的，人們對于能量定義以及能量循環(huán)的定義和認識還不是很全面的，因此說目前“能量循環(huán)”仍然存在某種詭秘性。正是由于能量循環(huán)存在某種詭秘性，人們至今都不能完全揭秘能量所蓄含的所有意義并被完美無缺的正確運用，因而會產(chǎn)生“能源危機”這個名詞，也會產(chǎn)生地球氣候變化以及伴隨的各種自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生，這究竟又是為什么呢？
這是因為，在宇宙間能量是守恒的，也是循環(huán)的，但是自發(fā)的能量循環(huán)卻是單向的，即所謂熱力學(xué)所解釋的“熵增”方向。要理解能量循環(huán)的具體內(nèi)容就必須理解熱力學(xué)的基本原理，包括熱力學(xué)提出的“熵”的概念和“熵增”方向。什么叫做單向或者是“熵增”方向？要理解這個“熵增”方向還得要看熱力學(xué)第二和第三定律，因為能量守恒定律沒有表示熱傳遞的方向或者說能量的變化方向，但是熱力學(xué)第二定律和第三定律則明確表示了這種傳遞方向或者叫做能量循環(huán)的方向。比如:熱力學(xué)第二定律明確指出熱量只能自發(fā)的由溫度較高的物體傳給溫度較低的物體，而不能自發(fā)的由溫度較低的物體傳遞給溫度較高的物體，除非外力給系統(tǒng)做功而改變這種傳遞方向。不做功則不可能改變這種傳遞方向。結(jié)合本文上邊說的“水”的勢能增加，也就是說不做功就不可能導(dǎo)致水的勢能增加。而本文說的水向上流就是使水的勢能增加，這根本違背了熱力學(xué)中不做功而使勢能增加的狀況。這種現(xiàn)象難道真的與人們通常描述的熱力學(xué)第二定律矛盾嗎？要深刻理解這個問題，必須要深刻理解這個歷史概念:熵。
[0013]什么是熵，怎樣理解“熵”，理解熵這個概念可以分為“定性”的理解和定量的“理解”兩種方式方法。
[0014]定性理解可以這么理解:有本書叫《博弈圣經(jīng)》，這本書中解釋說:“熵”就是混沌，就是無序，就是指物質(zhì)在微觀熱運動狀態(tài)時，一種混亂程度的標志。在微觀世界里，“熵”是組成系統(tǒng)的大量微觀粒子無序度的量度，如果系統(tǒng)越無序、越混亂，熵值就越大。熵最初是根據(jù)熱力學(xué)第二定律引出的一個反映自發(fā)過程不可逆性的物質(zhì)狀態(tài)參量。熱力學(xué)第二定律是根據(jù)大量觀察結(jié)果總結(jié)出來的規(guī)律，有下述表述方式:①熱量總是從高溫物體傳到低溫物體，不可能作相反的傳遞而不引起其他的變化功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但任何熱機不能全部地、連續(xù)不斷地把所接受的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣?即無法制造第二類永動機)；③在孤立系統(tǒng)中，實際發(fā)生的過程總使整個系統(tǒng)的熵值增大，此即熵增原理。
[0015]熱力學(xué)過程不可逆性的微觀本質(zhì)和統(tǒng)計意義就是系統(tǒng)從有序趨于無序。我們這個宇宙是熵增的宇宙。熱力學(xué)第二定律體現(xiàn)的就是這個特征。從歷史上看:“熵”是德國物理學(xué)家克勞修斯在1850年創(chuàng)造的一個術(shù)語，他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對于我們所考慮的那個系統(tǒng)來說，能量完全均勻地分布，那么，這個系統(tǒng)的熵就達到最大值。在克勞修斯看來，在一個系統(tǒng)中，如果聽任它自然發(fā)展，那么，能量差總是傾向于消除的。只有當你所使用的那個特定系統(tǒng)中的能量密度參差不齊的時候，能量才能夠轉(zhuǎn)化為功，這時，能量傾向于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。綜上所述，物理學(xué)中“熵”實際上是指熱量與做功之間的關(guān)系的一種客觀量度，標志熱量轉(zhuǎn)化為功的程度。混沌度越大無序程度越大則熱轉(zhuǎn)化成功的程度越小。
[0016]定量理解熵的方法就是:熵就是用熱量除溫度所得的商。通常用符號S表示。在經(jīng)典熱力學(xué)中，可用增量定義熵為dS = (dQ/T)，式中T為物質(zhì)的熱力學(xué)溫度；dQ為熵增過程中加入物質(zhì)的熱量。熱量dQ由高溫(Tl)物體傳至低溫(T2)物體，高溫物體的熵dS I=dQ/T I，低溫物體的熵dS2=dQ/T2，把兩個物體合起來在一個系統(tǒng)里看，熵的變化是dS = dS2 - dSl > O,即熵是增加的。舉例說:以二氧化碳氣體為例:當I克二氧化碳氣體的溫度為Tl=1000°時，向周圍溫度Τ2=300°的空氣排放熱量為700焦耳，則 dSl=dQ/Tl=700/1000=0.7，dS2=dQ/T2=700/300=2.333，熵的變化是 dS = dS2 —dSl=2.333-0.7=1.633 > 0，大于零即表示T2物體的熵值是增加的。就是說，在自然界由于溫度總是由高溫物體傳遞給低溫物體，因而系統(tǒng)的熵在自發(fā)狀態(tài)時永遠是增加的，這個只能自發(fā)增加不能自發(fā)減少的熱力學(xué)過程就是單方向的，這個方向就是熵增加的方向。
[0017]熵增加的方向使我們?nèi)祟愒谙哪茉吹倪^程中，產(chǎn)生的熱量不斷被排到外界自然環(huán)境中，比如在熱發(fā)電中幾乎大于60%的熱量變不成電能而不得不熱電聯(lián)產(chǎn)或直接排到外界自然環(huán)境中，再比如機動車輛，內(nèi)燃機的做功效率僅僅大于40%，幾乎超過50%的熱量無端排放排放到大氣環(huán)境中，并且內(nèi)燃機做功的能量最終也變成熱量，巨大的熱量排放到大氣環(huán)境中增加了大氣的溫度?？墒?，有人說，人類消耗的能源產(chǎn)生的熱量相對太陽給予地球的輻射熱能來說是渺小的，不足以引起地球的熱量變化，這種說法看似有一定的道理，但片面的道理最終總是被證明是錯誤的。為什么這么說呢？太陽輻射的熱量是地球熱量的主要來源不假，但是人類消耗能源釋放熱量的時候往往是在地球的局部而不是均勻遍布在地球的每一個角落，比如城市，人口高度密集，機動車高度密集，生產(chǎn)高度密集導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備高度密集，一個人的功率就是60-100瓦，最大幾百瓦,一個汽車的功率是人功率的100-1000倍，生產(chǎn)設(shè)備、廠房都是高度耗能的，這樣在城市密集區(qū)域人類消耗能源所釋放的熱量已經(jīng)達到太陽向地面輻射熱量的30%，有的局部區(qū)域會超過太陽輻射的熱量，而太陽對地球的輻射總熱量幾乎年年如此，幾乎沒有減少多少，而人類消耗能源的速度還在繼續(xù)增加，人們生活在巖石圈，本來氣溫是相對穩(wěn)定的，春夏秋冬，地質(zhì)巖層都適應(yīng)了這種自然變化，但是人類消耗能源產(chǎn)生的熱量(熵增加的方向)產(chǎn)生了熱效應(yīng)，熱效應(yīng)不僅使得大氣層變暖，地殼溫度上升，冰蓋融化，大氣污染加劇，還由于地殼溫度上升，地殼某些硅酸鹽材料強度降低，即地球的地殼溫度上升一度則地殼地面材料的強度降低(任何材料都存在遇熱后強度降低的問題，任何固體材料融化時強度幾乎等于零，而地殼溫度升高一度則證明約30米厚度地殼由固體變?yōu)橐后w)，地殼強度的降低在地球巖漿的沖擊下更容易引發(fā)地震。這也是近些年地震頻發(fā)的原因之一。因此。在自然界，在人類居住的地球，熵增現(xiàn)象對能量的循環(huán)產(chǎn)生了巨大的負面效應(yīng)，如果“熵增”現(xiàn)象得不到改變，則人類地球氣候的惡性循環(huán)變化加劇，自然災(zāi)害頻發(fā)，甚至?xí)袷非皫状伪o一樣造成生物種群毀滅也并非沒有可能。因此熵增現(xiàn)象從目前的環(huán)境狀態(tài)分析對地球環(huán)境的影響巨大，人們實際迫切需要“熵減”而不是“熵增”，“熵減”也就是人們常說的“負熵”。在自然界，負熵也是存在的，比如植物作為生命存在就是一種有序現(xiàn)象，大批植物存在或“水向上流”現(xiàn)象是一種“負熵”，即“熵減”現(xiàn)象，為什么呢？因為植物不斷吸水蒸發(fā)和吸水合成體內(nèi)有機物的過程，就是不斷使物體的勢能增力口，包括I)水分的高度增加導(dǎo)致勢能增加。2)吸收周圍大氣中不能被人類利用的熱量。3)合成有機物吸收水分。4)合成有機物吸收太陽輻射的能量或熱量。5)合成的有機物作為還原劑與作為氧化劑的空氣中的氧氣對應(yīng)，形成分子對應(yīng)勢能(比如氫氣和氧氣之間對立，可以認為二者之間存在分子對立或者說是對應(yīng)勢能)。植物這種功能稱之為“負熵”，而“水向上流”僅僅改變了水分的儲存位置，是一個物理過程，這個物理過程的結(jié)果同樣熵減少，如吸水到高處的結(jié)果沒有使系統(tǒng)傳遞混亂而是更加有序化，勢能得到儲存而可以更好的利用。因此可以說“水向上流”功能在能源循環(huán)過程中不可或缺，是利于地球生命存在或者說是維持人類生存的“正能量”。簡單地說，“水向上流”的現(xiàn)象能把水抽到高處，能使水的勢能增加，能量增加的同時，吸收了周圍的低品味或者是由于“熵增”產(chǎn)生的熱量，降低了周圍環(huán)境的溫度，加強了能量在地球的儲存，避免了地球氣候溫度快速上升導(dǎo)致的地震、火山爆發(fā)、暴風(fēng)雨雪等自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生，因此申請人認為“水向上流”的功能與自然界的植物在自然界的能量循環(huán)具有同等重要的地位，具有非凡的意義，是人類努力的方向。
[0018]既然“水向上流”的功能具有非凡的意義，那么我們再來探究“水向上流”的原理。前面說過“水向上流”是由于親水物質(zhì)造成的，那么我們現(xiàn)在就來探究親水物質(zhì)的原理。經(jīng)過科技工作者多年的經(jīng)驗總結(jié)證明，親水物質(zhì)都存在一些親水集團，比如一0H、— CH0,—C00H、一NH2。其中I)陰離子表面活性劑的親水基(團)有羧酸基、磺酸基與磷酸基等。2)陽離子表面活性劑的親水基(團)有氨基、季銨基等。3)非離子表面活性劑的親水基(團)有由含氧基團組成的醚基和羥基與羧酸酯、嵌段聚醚等?？偨Y(jié)一下，所謂親水集團的“活性”是有氫元素、氧元素、氮元素、磷元素、硫元素、碳元素組成，它們也是組成有機物的基本元素。而之所以親水是由于與水形