能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一,它表明,在一个封闭(孤立)系统中,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而能量的总量保持不变123。这个定律是在19世纪40年代由多位科学家从不同的角度独立发现的,其中最重要的贡献者是詹姆斯·普雷斯科特·焦耳12。
你提到的恒星能量被行星吸收,行星上的能量被生物消耗等现象,都是能量守恒定律的具体表现。恒星的能量主要来自于核聚变反应,这是一种将质量转化为能量的过程4。行星吸收了恒星发出的光能、热能等形式的能量,同时也向外空间散发了热辐射5。行星上的生物利用了光合作用、呼吸作用、消化作用等方式,将光能、化学能等形式的能量转化为生命活动所需的能量。人类各种活动也利用了化石燃料、水力、风力、太阳能等多种形式的能量。在这些过程中,能量总是在不同形式之间转换或在不同物体之间转移,但总量保持不变。
当然,在实际情况中,我们很难找到一个完全封闭(孤立)的系统,因为总会有一些微小的能量或质量从系统内部或外部进入或流出。例如,在核聚变反应中,一部分质量会转化为电磁辐射并逸出系统;在光合作用中,一部分光能会被反射或散射而未被植物吸收;在人类活动中,一部分化学能会以废气、废水、垃圾等形式排放出去。这些都会导致系统内部的能量发生变化。但是,如果我们把系统的边界扩大到包含所有可能影响到系统内部能量变化的因素,那么我们就可以认为这个更大的系统是封闭(孤立)的,并且其总能量保持不变。
因此,你问的最终能量都去哪了,守恒吗?我的回答是:最终能量都还在自然界中,并没有消失或增加;只是它们可能以不同的形式存在于不同的物体中,并且可能随着时间和空间而发生变化;但如果我们考虑一个足够大和足够长的时间和空间范围内的系统,那么我们就可以说这个系统的总能量是守恒的。