科幻与现实：永动机

艾西莫夫有部小说 The Gods Themselves，虽然内容主线不是在说永动机，但当中的主线题材称做 Electron Pump，可以无中生有的产生出能量来，从某些程度上和永动机有着异曲同工之妙。

科幻与现实：永动机

◇更新整理: 　 ◇浏览:304次　 ◇更新时间:2012-09-13 　

艾西莫夫有部小说 The Gods Themselves，虽然内容主线不是在说永动机，但当中的主线题材称做 Electron Pump，可以无中生有的产生出能量来，从某些程度上和永动机有着异曲同工之妙。Electron Pump 为它的发明人带来了名声和财富，但最后却发现这些「无中生有」的能量其实是在另一个平行宇宙过来的，在一串连锁反应后，最终会让我们的太阳超新星爆炸。

没人知道永动机究竟存不存在，或是真的造出来了，会有什么影响。但关于永动机最永恒不变的事，大概就是人们永远不会停止尝试吧 XD。记得最近的一个例子就是 Steorn 的 Orbo，曾经宣腾一时，结果最后还是无疾而终（但他们显然没放弃）。从科学上来说，永动机被认为是不可能的 -- 在科学上讲不可能不是件好事，因为这会阻止进步，但在永动机的例子中，要让永动机在科学上实现，要破坏的物理定律太多了，以至于只要有一个确定的永动机出现，物理学就要全部重写的地步。

让永动机无法实现的科学原因主要有两个：热力学的第一定律（能量守恒）表明了在一个封闭的系统内，不会无缘无故地冒出新的能量来，而热力学的第二定律则表明了任何系统内的熵只能增加，即在没有外界输入能源、能量的情况下，粒子最终都会慢慢停止，直到所有的粒子携带的能量相同 -- 没有能量差，自然就无法产生功了。

依照上面两个定律，可以将永动机分成三类：

第一类永动机 - 可以无中生有产生出能量。这种永动机违背了热力学第一定律，但可以无视第二定律，因为有个未知的能量源不停地产生能量差。
第二类永动机 - 可以将系统内渐趋平衡的能量差，重新拉开。如果拉开前和拉开后的总能量是一致的，那就没有违背热力学第一定律，但相对的，这样的永动机违背了第二定律。
第三类永动机 - 没有任何摩擦力的机器。「没有任何摩擦力」本身是不可能的，所以这也被归类在不可能的机器的行列，但我们可以做得非常接近这个理想。这种机器没有违背任何热力学定律 -- 没有能量凭空出现，而且能量一但拿来做功了，就会从系统中消失。

历史上有不少颇有名的永动机设计，接下来介绍几个例子给大家：

Taisnerius 的永动机

Johannes Taisnerius 是位耶稣会的神父。整个系统一颗强磁铁，一颗铁球，和两个斜坡所组成。理论上铁球会被磁铁拉上斜坡，再从洞里掉下去，回到开始的地方，从而不停地运作。问题呢？任何强到足以将铁球拉上去的磁铁，自然不可能放铁球从洞里再掉下去啰！

圆盘与棍永动机

这是最早的永动机概念之一，在理论上，因为一边的力矩大（球伸得远），另一边力矩小，因此轮子应该会一直转下去。问题呢？力矩小的那边球比较多，因此质量比较大，抵消掉了另一边产生的力。

永动水车

这也是个被用到烂的永动机概念。水从上往下流的水力，足以带动一个抽水的系统将水再抽回去。问题是，水车产生的功带动抽水机所抽的水，永远少于将水带上去所需要的能量啊...

炼式水车

链子上的球是用密度小于水的材料制成的，在水中产生的浮力，会让整个装置转动。问题是，要将一个小球压回水中的力，和上方所产生的浮力相当，所以放着不动的话，它会是平衡的。

水压

在一般想法中，很容易以为体积大的水体，压力比较大，所以在上图的例子中似乎水理应从细管子里流出来才对。可惜，这世界不是靠「一般想法」在运转的啊 XD。

上面几个是比较古老，也比较容易解释为什么会失败的永动机。到了近代很多所谓的「永动机」都利用了多种非常「先进」（或至少听起来如此）的理论，像量子理论、黑暗能量之类的，反而没办法像上面那样一张图，一句话就解释完了。但可以肯定的是，不管这些发明人说的多么天花乱坠，目前还没有永动机在公开环境下展示的例子。不要说第一类永动机了，就算是能发明第二类永动机的人，都能立即名垂青史吧！

看来，只能继续做梦了...

◇标签：磁铁

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