永動機的神話

永動機的想法起源於印度， 西元1200年前後， 這種思想從印度傳到了伊斯蘭教世界， 並從這裡傳到了西方。

在歐洲， 早期最著名的一個永動機設計方案是十三世紀時一個叫亨內考的法國人提出來的。 如圖所示：輪子中央有一個轉動軸， 輪子邊緣安裝著12個可活動的短杆， 每個短杆的一端裝有一個鐵球。 方案的設計者認為， 右邊的球比左邊的球離軸遠些， 因此， 右邊的球產生的轉動力矩要比左邊的球產生的轉動力矩大。 這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所指的方向轉動下去， 並且帶動機器轉動。

這個設計被不少人以不同的形式複製出來， 但從未實現不停息的轉動。

仔細分析一下就會發生， 雖然右邊每個球產生的力矩大， 但是球的個數少， 左邊每個球產生的力矩雖小， 但是球的個數多。 於是， 輪子不會持續轉動下去而對外做功， 只會擺動幾下， 便停在右圖中所畫的位置上。

從哥特時代起， 這類設計方案越來越多。 １７世紀和１８世紀時期， 人們又提出過各種永動機設計方案， 有採用“螺旋汲水器”的， 有利用輪子的慣性、水的浮力或毛細作用的， 也有利用同性磁極之間排斥作用的。 宮廷裡聚集了形形色色的企圖以這種虛幻的發明來掙錢的方案設計師。 有學識的和無學識的人都相信永動機是可能的。 這一任務像海市蜃樓一樣吸引著研究者們，

但是， 所有這些方案都無一例外的以失敗告終。 他們長年累月地在原地打轉， 創造不出任何成果。 通過不斷的實踐和嘗試， 人們逐漸認識到：任何機器對外界做功， 都要消耗能量。 不消耗能量， 機器是無法做功的。 這時的一些著名科學家斯台文、惠更斯等都開始認識到了用力學方法不可能製成永動機。

19世紀中葉， 一系列科學工作者為正確認識熱功能轉化和其它物質運動形式相互轉化關係做出了巨大貢獻， 不久後偉大的能量守恆和轉化定律被發現了。 人們認識到：自然界的一切物質都具有能量， 能量有各種不同的形式， 可從一種形式轉化為另一種形式， 從一個物體傳遞給另一個物體，

在轉化和傳遞的過程中能量的總和保持不變。 能量守恆的轉化定律為辯證唯物主義提供了更精確、更豐富的科學基礎。 有力地打擊了那些認為物質運動可以隨意創造和消滅的唯心主義觀點， 它使永動機幻夢被徹底的打破了。

在製造第一類永動機的一切嘗試失敗之後， 一些人又夢想著製造另一種永動機， 希望它不違反熱力學第一定律， 而且既經濟又方便。 比如， 這種熱機可直接從海洋或大氣中吸取熱量使之完全變為機械功。 由於海洋和大氣的能量是取之不盡的， 因而這種熱機可永不停息地運轉做功， 也是一種永動機。 如左圖所示：

然而， 在大量實踐經驗的基礎上， 英國物理學家開爾文於1851年提出了一條新的普遍原理：物質不可能從單一的熱源吸取熱量，

使之完全變為有用的功而不產生其它影響。 這樣， 第二類永動機的想法也破產了。

永動機的想法在人類歷史上持續了幾百年， 這個神話的被駁倒， 不僅有利於人們正確的認識科學， 也有利於人們正確的認識世界。