【奇思妙想】哪些极限理论上是无法超越的?

来自Vikramaditya Gaonkar(制造机械工程师)、Stephen Hou , MIT( 物理专业在读)等的答案:
【贝兹理论】

我们从风能中转化得到的能量 , 最多不超过 59.3% 。 这被称作贝兹理论 。
如果风中全部的能量 , 在通过叶轮的时候被 100% 转化为机械能 , 那么风就不会再吹 , 通过叶片的空气风速降为0 。 这就意味着空气会在叶片后面阻滞聚集 , 也就没有后续流动的空气来推动叶片 , 产生能量了 。

【奇思妙想】哪些极限理论上是无法超越的?

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【贝肯斯坦界限(Bekenstein Bound)】
这里 , 我说两则我最喜欢的 , 涵盖了计算机科学、量子物理和热力学 。 这些理论深刻 , 且与我们的常识有所出入 , 但它们自宇宙诞生开始就存在了 。
第一个叫做 「贝肯斯坦界限(Bekenstein Bound)」 。 讲的是在给定体积和能量的情况下 , 所能存储的最大数据量 , 以字节(bits)为单位 , 公式是:
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在公式中 , R 是闭合空间内建球体的半径 , E 是质量能量 , h带个一横的符号是约化的普克朗常数 , C是光速 。 极限值大概是 2.58 × 10^{43} × (以千克为单位的质量) × (以米为单位的半径) 个字节 。 因此 , 一立方厘米 , 质量1克的物质(就是水的密度)理论上可以存储最多 1.77 × 10^{21} 个字节 , 相当于 2000亿Gigabytes的数据 。
【兰道尔原理(Landauer's principle)】
第二个是 「兰道尔原理(Landauer's principle)」 , 它表示的是擦除一个字节数据所需要的最小能量是:
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公式里 K 是 波兹曼常数 , T是设备的温度 。 在室温条件下(25℃ , 或者 298K) , 兰道尔极限表明干掉一个字节所需要的最小能量大概是 0.0178 电子伏特(eV), or 2.85 泽焦(zJ) 。 所以在室温下 , 一台电脑修改100万字节(大约1M不到)所需要的最少能量是 2.85 万亿分之 1 瓦 。
【海佛里克极限】
海佛里克极限(Hayflick Limit)描述的是人类细胞分裂次数的极限 。 因为人体缺乏端粒酶(telomerase) , DNA的染色体终端 , 在每一次DNA复制之后逐渐变短 , 直到一个极限值 。 这可能是人类衰老的根本原因 。
【米勒魔法数字】
既然题主没有限定内容 , 我想在提一下另外一个极限: 「米勒魔法数字」 , 它说的是人类大脑的内存里 , 能同时存储的工作不超过 7 +/- 2 个(5~9件事情) , 它是当今心理学研究中应用最多的论据 。
【【奇思妙想】哪些极限理论上是无法超越的?】【温度的极限】
温度的极限是「普朗克温度」 , 高达 1.416785(71)×10^32 开尔文 。
普朗克温度 , 以德国物理学家马克斯·普朗克命名 , 是温度的单位 , 简记为 TP 。 它是自然单位系统中普朗克单位 , 并且是代表着量子力学中的一个基础极限的普朗克单位 。 普朗克温度是温度的基础上限;现代科学认为推测任何东西比这更热是毫无意义的 。 据现时的物理宇宙学 , 这是宇宙大爆炸第一个瞬间的温度(第一个单位普朗克时间) 。
【形成恒星的质量下限】
还有一个有意思的极限是「形成恒星的质量下限」 。 为了触发核聚变 , 它必须具备一定的质量 。 简单地讲 , 升级成恒星的入场费是 J13 , 没错 , 需要13个木星(Jupiter)的质量 。 理论上讲 , 质量大于13个木星的天体在内核会因为强烈的引力作用而引发核聚变 。

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