Проект

Тема: «Вечный двигатель»

Оглавление:

Введение……………………………………………………………………………………….3

Основная часть………………………………………………………………………………...4

Понятие вечный двигатель…………………………………………………………...4

История изобретения вечного двигателя…………………………………………….5

Модели вечного двигателя…………………………………………………………....8

Механический вечный двигатель……………………………………….………..8

Магнитные вечные двигатели………………………………………………..….10

Гидравлические вечные двигатели……………………………………………...12

Основная идея вечных двигателей второго рода…………………………….....13

Какие сейчас изобретают perpetuum mobile-2…………………………………..15

Термомеханические perpetuum mobile-2…………………………………...……16

Проекты вечных двигателей…………………………………………………………18

Законы природы, исключающие возможность создания вечного двигателя……..26

Открытия, сделанные при попытке создания вечного двигателя………………….30

Вселенная - Вечный двигатель…………………………………………………….…32

Заключение……………………………………………………………………………….……33

Список литературы……………………………………………………………………………34

Приложения……………………………………………………………………………………35

Введение

Давно известно, что идея вечного двигателя неосуществима, однако она очень интересна и познавательна с точки зрения истории развития науки и технологий. Ведь в поисках вечного двигателя ученые смогли лучше понять основные физические принципы. Более того, изобретатели вечного двигателя являются яркими примерами для изучения некоторых аспектов человеческой психологии: изобретательности, настойчивости, оптимизма и фанатизма. 
Актуальность

Сейчас жизнь человека наполнена различной техникой, облегчающей нашу жизнь. С помощью машин человек обрабатывает землю, добывает нефть, руду, прочие полезные ископаемые, передвигается и т.д. Основным свойством машин является их способность совершать работу. Вечный двигатель - это такой воображаемый механизм, который безостановочно движет сам себя и, кроме того, совершает ещё какую-нибудь полезную работу (например, поднимает груз). Именно поэтому на протяжении многих веков человечество пытается создать вечный двигатель. Но, к сожалению, из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу патентов на придуманные ими неработающие вечные двигатели, ряд национальных патентных ведомств и академий наук зарубежных стран, приняли решение вообще не принимать к рассмотрению заявки на изобретения абсолютного двигателя, поскольку это противоречит закону сохранения энергии.

Цель проекта

Изучить возможность создания вечного двигателя, на примерах известных моделей вечного двигателя.

Задачи

1) Изучить литературу по выбранной теме;

2) Найти самые известные модели вечного двигателя, выяснить причины их недолговечности;

3) Выяснить почему вечные двигатели не работают;

4) Узнать как можно самому сделать вечный двигатель;

5) Сделать вывод.

Основная часть

1. Понятие вечный двигатель

Вечный двигатель (perpetuum mobile, perpetual motion machine) – устройство, основанное на механических, химических, электрических или иных физических процессах. Будучи запущенным единожды, он сможет работать вечно и остановится только при воздействии на него извне.

Вечные двигатели делятся на две большие группы.

Вечные двигатели первого рода не извлекают энергию из окружающей среды (например, тепло), при этом физическое и химическое состояние его частей также остается неизменным. Машины такого рода не могут существовать исходя из первого закона термодинамики.

Вечные двигатели второго рода извлекают тепло из окружающей среды и превращают его в энергию механического движения. Такие устройства не могут существовать исходя из второго закона термодинамики.

Сегодня мы уже не можем ограничиваться лишь механикой (ведь есть электричество, магнетизм и т.д.), поэтому появились две категории вечных двигателей. Первые из них являются естественными (perpetuum mobile naturae), а вторые физическими, или искусственными (perpetuum mobile physicae).

Планеты миллиардами лет вращаются вокруг Солнца, являясь примером вечного движения. Это было подмечено еще очень давно. Естественно, ученые хотели повторить эту картину Божьего творения в уменьшенном масштабе, за что часто считались еретиками и становились жертвами инквизиции. В то же время, иезуиты придавали вечному двигателю огромное значение и тайно работали над его созданием.

2. История изобретения вечного двигателя

Известно, что вечный двигатель - это устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.

Первым крупным изобретателем был Бесслер, или под его творческим псевдонимом Орффиреус. Дело происходило в Германии в 18-ом веке. Рассказывают, что появился этот загадочный джентельмен в 1712 году в городке Гера. При себе имел странную игрушку: толстый деревянное колесо, полтора метра в диаметре, обернутое в промасленный кусок кожи.В центре колеса выступала массивная ось и к ней привязан прочная веревка.Стоя перед публикой Бесслер давал легкий толчок и колесо начинало раскручиваться, были слышны скрипи перекатывающихся шаров. Колесо перекачивало воду с помощью небольшого насоса, также поднимало грузики Всего изобретатель создал 4 машины. Но был он очень эксцентричен и страдал сильной формой паранойи. К сожалению, он не оставил после себя записей внутреннего устройства механизма. В каждом из устройств, была часть, которую он никогда не показывал, при попытке раскрыть его накрывала волна паранойи, и он разрушал свою машину, с тем чтобы в дальнейшем построить еще большую. В какой-то момент ему благоволил ландграф Карл Гессен-Кассельскому. Но патрон захотел убедиться, что Бесслер действительно изобрел вечный двигатель. Карл пригласил Лейбница-одного из крупнейших ученых европы на тот момент. До конца Лейбниц не смог убедиться, что это действительно вечный двигатель, но был очень впечатлен и рекомендовал машину.

Тогда ландграф решил провести дополнительную проверку. Бесслеру предоставили большую комнату, в центре которой он построил очередную машину. В дверях комнаты поставили двух стражников. По окончанию работ комнату опечатали и через месяц вскрыли и убедились, что колесо все еще крутится. Но как всегда условием Бесслера было, что часть устройства было закрыто, то есть до конца нельзя было быть уверенным в подлинности открытия. Но несмотря на проведенный эксперимент, граф решил сделать дополнительную проверку. В 1721 году был приглашен голландский профессор математики Уильям Гравезанда. Чтобы убедиться, что за занавеской нет человека Гравезанд надорвал занавеску и прыснул туда перца. Но никто не чихнул. Говорят, что Гравезанд настолько впечатлился, что пытался привлечь к изучению машины Ньютона. Но Ньютон не ответил на письмо, или он вообще относился с презрением к попыткам создать вечный двигатель. После этой проверки Бесслер взял большой молоток и разнес свою машину на части. В какой-то момент появилось свидетельство служанки, что она помогала запускать колесо. Но есть мнение, что это лжесвидетельство, из-за маленького жалования.

Кроме чертежа ничего не сохранилось после того изобретения. Скорее всего механизм работал по принципу зубчатого колеса, в углублениях которого прикреплены откидывающиеся на шарнирах грузы. Геометрия зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу автора, это, в согласии с законом рычага, должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При вращении грузы откидывались бы справа и сохраняли движущее усилие. Однако, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны. Позже в 19 веке Томас Янг сформулировал понятие энергии, как способности совершать работу. Юлий фон Мейер, врач и физик, приходит к выводу, что энергия сохраняется, просто меняет свою форму. К тому же выводу пришел Джеймс Джоуль. И третий ученный, который пришел к идее сохранения энергии был Герман фон Гельмгольц, тоже врач и физик. Гельмгольц в своей статье сформулировал невозможность вечного двигателя первого рода, то есть механизма, нарушающего закон сохранения энергии. Энергия не берется из ниоткуда.

Следующим крупным "изобретателем" вечного двигателя был американец Кили со своим двигателем Кили. Жил он в Филадельфии. До поры до времени был абсолютно неизвестной личностью, делал маленькие игрушки и продавал на местном рынке. Около 1874 года по Филадельфии появились слухи о новом изобретении, использующем новую неизвестную силу. Надо помнить, что это было времена Эдисона, с его электрической лампочкой, Нобеля и динамита, Максвелла и теории электромагнетизма. Довольно быстро нашлось много инвесторов, готовых вложить много денег в это устройство. Инвесторы были из Филадельфии и из Нью-Йорка. Была основана фирма "Keely Motor Company".

Кили и совет директоров фирмы "Keely Motor Company". А надо понимать, что Кили умел красиво, но очень непонятно говорить. Его никто не мог понять. Он любил делать красивые демонстрации, много объяснял, но устройство механизма не показывал. И все время обещал, что вот-вот будет изобретен двигатель новой конструкции. И так это продолжалось почти 10 лет. Инвесторы дважды обращались в суд, были приглашены свидетели-эксперты, но ничего не помогало. Проблема была в том, что фирма названа по его имени и все зависело от изобретателя. А у инвесторов толком не было никаких прав. И чтобы Кили не сбежал, инвесторам приходилось идти с ним на компромиссы. Даже была шуточное высказывание, по панамскому каналу будут плавать судна на двигателе Кили. В самый тяжелый момент у Кили появился спонсор: вдова Клара Блюмфильд-Мор. Она помогала ему деньгами, пиаром. Но из-за сильной критики, она захотела провести проверку. Был приглашен Александр Скот, инженер-электрик. Одним из демонстрационным механизмов Кили, был так называемый эксперимент левитации, или аккорд-масс.

Килли давал пару аккордов и тяжелый грузик вопреки силы гравитации всплывал внутри стеклянной трубке. К трубке был подключен "ретранслятор"с помощью электрического шнура. А Скот заподозрил, что это полая трубка и механизм работает от сжатого воздуха. И предложил Кили провести эксперимент без провода. На что Кили ответил отказом.

После смерти Кили в подвале дома инвесторы обнаружили большой сосуд с сжатым возухом, с помощью которого он запускал один из своих механизмов. Говорят, что перед смертью спросили как бы он хотел, чтобы его запомнили. На что он ответил, что как самого большого махинатора 19 века.

3. Модели вечного двигателя

Вечный двигатель первого рода
Вечный двигатель, перпетуум-мобиле (латинское perpetuum mobile переводится вечное движение) — воображаемая машина, которая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергии извне. Возможность работы такой машины неограниченное время означала бы получение энергии из ничего. Идея вечного двигателя возникла в Европе, по-видимому, в XIII веке (хотя существуют свидетельства, что первый проект вечного двигателя предложил индиец Бхаскара в XII веке). До этого проекты вечных двигателей неизвестны. Их не было у греков и римлян, которые разработали множество эффективных механизмов и заложили основы научных подходов к изучению природы. Ученые предполагают, что дешевая и практически неограниченная рабочая сила в виде рабов тормозила в античности разработку дешевых источников энергии.

3.1. Механический вечный двигатель. 
Все механические вечные двигатели средневековья основаны на одной и той же идее, идущей от д'Онекура: создание постоянного неравновесия сил тяжести на колесе или другом постоянно движущемся под их действием устройстве. Это неравновесие должно вращать колесо двигателя, а от него приводить в действие машину, выполняющую полезную работу.

Все такие двигатели можно разделить на две группы, отличающиеся видом груза -- рабочего тела. К первой группе относятся те, в которых используются грузы из твердого материала, ко второй -- те, в которых грузом служат жидкости. Количество разных вариантов perpetuum mobile в обеих группах огромно.

Начнем с двигателей первой группы. Итальянский инженер Мариано ди Жакопо из Сиены (недалеко от Флоренции) в рукописи, датируемой 1438 годом, описал двигатель, повторяющий по существу идею д'Онекура. Грузы, представляющие собой толстые прямоугольные пластины, закреплены так, что могут откидываться только в одну сторону. Число их нечетно; поэтому с одной стороны при любом положении их будет больше, чем с другой. Это и должно вызвать непрерывное вращение колеса.

Англичанин Эдуард Соммерсет, тоже разработавший механический вечный двигатель в виде колеса с твердыми грузами и в 1620 году построивший его, принадлежал в отличие от своих предшественников к самым аристократическим кругам общества. Он носил титул маркиза Вустерширского и был придворным короля Карла I. Это не мешало ему серьезно заниматься механикой и разными техническими проектами. Эксперимент по созданию двигателя был поставлен с размахом. Мастера изготовили колеса диаметром 14 футов (около 4 м); по его периметру было размещено 14 грузов по 50 фунтов (около 25 кг) каждый. Испытание машины в лондонском Тауэре прошло с блеском и вызвало восторг у присутствующих, среди которых были такие авторитеты, как сам король, герцог Ричмондский и герцог Гамильтон. К сожалению, чертежи этого perpetuum mobile до нас не дошли, так же как и технический отчет об этом испытании; поэтому установить, как оно проходило по существу, нельзя. Известно только, что в дальнейшем маркиз этим двигателем больше не занимался, а перешел к другим проектам.

Аллесандро Капра из Кремоны (Италия) описал еще один вариант вечного двигателя в виде колеса с грузами. Двигатель представлял собой колесо с 18 расположенными по окружности равными грузами. Каждый рычаг, на котором закреплен груз, снабжен опорной деталью, установленной под углом 90? к рычагу. Поэтому грузы на одной стороне колеса, находящиеся по горизонтали на большем расстоянии от оси, чем с другой, должны всегда поворачивать его и заставлять непрерывно вращаться.

Жидкостные вечные двигатели принципиально ничем не отличаются от описанных ранее perpetuum mobile первой группы. Разница состоит только в том, что вместо перемещающихся относительно колеса грузов используется жидкость, переливающаяся при его вращении так, чтобы ее центр тяжести перемещался в нужном направлении.

Все такие двигатели в разных видах развивали идею индийца Бхакскара (1150 г.). По описанию можно представить лишь принципиальную схему двигателя. На окружности колеса под определенным углом к его радиусам закреплены на равных расстояниях замкнутые трубки, создавая таким образом разницу веса в правой и левой частей колеса.

Все последующие проекты механических perpetuum mobile как с жидкими, так и с твердыми грузами, в сущности, повторяли одну и ту же идею: создать так или иначе постоянный перевес одной стороны колеса над другой и тем заставить его непрерывно вращаться.

Была даже идея заставить колесо катиться, сделав его в виде барабана, разделенного вертикальной перегородкой. По обе стороны должны были быть залиты две жидкости разной плотности (например, вода и ртуть). Автор этой идеи Клеменс Септимус был учеником Галилея. Описание этого двигателя помещено в книге известного физика Джиованни Альфонсо Борелли (1608-1679 гг.), члена Флорентийской академии. Любопытно, что в комментариях Борелли доказывал неработоспособность этого двигателя. Он считал, что нет никаких причин, чтобы барабан Септимуса катился; если бы он и сдвинулся, то достиг бы положения равновесия и остановился. Основанием для такого утверждения служила мысль о том, что сила тяжести, действующая одинаково на все части устройства, не может стать причиной постоянного нарушения равновесия. Сила тяжести не может производить работу, передаваемую какой-либо машине, которая ее использует.

Пока изобретатели механических perpetuum mobile ломали головы над очередными вариантами своих машин, постепенно развивалась механика. Она вырабатывала новые представления, которые шли дальше античной механики и позволяли количественно точно определить результат одновременного действия на тело нескольких сил. Тем самым новая наука подрывала «под корень» идейную базу механических вечных двигателей. Действительно, если выработано четкое правило, как подсчитать результат действия сил, прилагаемых к колесу вечного двигателя, то всегда легко определить, будет колесо в равновесии или нет. В первом случае двигатель работать не сможет. Если же, напротив, будет доказано, что неравновесие будет существовать постоянно, то вечный двигатель может существовать. Дело, таким образом, сводилось к установлению соответствующего закона механики (точнее, ее раздела -- статики).

Таким образом. легко показать, что, несмотря на все ухищрения, сумма моментов сил у всех механических perpetuum mobile равна нулю. Леонардо да Винчи понимал это очень четко. Стоит только вспомнить слова из одной его записи по поводу вечных двигателей: «Искатели вечного движения, какое количество пустейших замыслов пустили вы в мир!».

К сожалению, записи Леонардо да Винчи остались не известными ни его современникам, ни ближайшим потомкам. Только с конца XVIII века началась планомерная расшифровка его тетрадей.

3.2 Магнитные вечные двигатели

Первым известным магнитным вечным двигателем была машина Петра Пилигрима (1269 г.).

Новые виды магнитных вечных двигателей, появившихся позже, основывались также как и первый, на аналогии между силой тяжести и силой притяжения магнита.

Такая аналогия была совершенно естественна; она подкреплялась общефилософскими соображениями; кроме того, силу притяжения магнита можно было непосредственно сравнить с силой тяжести.

Действительно, если на одну чашу весов положить кусок железа, а на другую -- равную по весу гирю, то, воздействуя снизу на железо магнитом, можно определить его силу. Для этого нужно вновь уравновесить весы, добавочный груз будет равен силе притяжения магнита. Такое измерение произвел Николай Кербс (1401 - 1464 гг.), известный под именем Николая Кузанского. Именно совместное действие двух тождественных сил -- магнита и тяжести -- служило основой почти всех предложенных после Петра Пилигрима магнитных perpetuum mobile.

Любопытный магнитный вечный двигатель предложил любитель науки, изобретатель и коллекционер, иезуит Анастасиус Кирхер (1602 - 1680 гг.). Его двигатель предельно прост. Как видно из рисунка, он состоит из железного круга (черный на рисунке), на котором радиально расположены направленные наружу железные стрелы. Этот круг должен вращаться под действием четырех магнитов I, F, G, H, расположенных на внешнем кольце.

Почему Кирхер решил, что круг со стрелами будет вращаться, совершенно непонятно. Все предыдущие изобретатели таких кольцевых двигателей пытались создать какую-то асимметрию, чтобы вызвать силу, направленную по касательной. У Кирхера таких мыслей не возникло. Он мыслит еще в совершенно средневековом духе. Он даже серьезно утверждал, что притягательная сила магнита увеличится, если его поместить между двумя листьями растения Isatis Sylvatica.

Более интересный и оригинальный магнитный вечный двигатель описал в соей книге «Сотня изобретений» (1649 г.) Джон Уилкинс. К шаровому магниту, расположенному на стойке, ведут два наклонных желоба: один прямой, установленный выше, другой изогнутый вниз, установленный под прямым углом. Изобретатель считал, что железный шарик, помещенный на верхний желоб, покатится вверх, притягиваемый магнитом. Но так как перед магнитом в верхнем желобе сделано отверстие, шарик провалится в него, скатится по нижнему желобу и через изогнутую часть снова выскочит наверх и двинется к магниту и так далее до бесконечности.

Уилкинс, который хорошо разбирался в принципиальных вопросах механических perpetuum mobile, оказался на высоте и в этом случае. Закончив описание этой конструкции, он пишет: «Хотя это изобретение на первый взгляд кажется возможным, детальное обсуждение покажет его несостоятельность». Основная мысль Уилкинса в этом обсуждении сводится к тому, что если даже магнит достаточно силен, чтобы притянуть шарик от нижней точки, то он тем более не даст ему провалиться через отверстие, расположенное совсем рядом. Если же, наоборот, сила притяжения будет недостаточна, то шарик просто не будет притягиваться. В принципе объяснение Уилкинса правильное; характерно, что он четко представляет себе, как быстро уменьшается сила притяжения магнита с увеличением расстояния до него.

Возможно, Уилкинс учел и взгляды знаменитого Уильяма Гильберта (1544 - 1603 гг.) -- придворного врача королевы Елизаветы Английской, который тоже не поддержал идею этого вечного двигателя.

В книге Гильберта «О магните, магнитных телах и большом магните -- Земле» (1600 г.) не только дана сводка уже известных к тому времени сведений о магнетизме, но и описаны новые результаты, полученные в многочисленных экспериментах.

В XX веке была все же найдена возможность осуществить устройство с шариком, «вечно» бегущим по двум желобам, в точности соответствующее по внешнему виду магнитному вечному двигателю, описанному Уилкинсом. Вносятся лишь небольшие изменения в модель Уилкинса. Верхний желоб изготовляется из двух электрически изолированных одна от другой металлических полос, а вместо постоянного магнита на стойке устанавливается электромагнит. Обмотка электромагнита присоединена к аккумулятору или другому источнику питания так, чтобы цепь замыкалась через железный шарик, когда он находился на верхнем желобе, касаясь обеих его полос. Тогда электромагнит притягивает шарик. Докатившись до отверстия, шарик размыкает цепь, проваливается и скатывается по нижнему желобу, возвращаясь по инерции на верхний желоб, и так далее. Если спрятать аккумулятор в стойку (или незаметно провести через нее провода для питания электромагнита извне), а сам электромагнит поместить в шаровой футляр, то можно считать, что действующий perpetuum mobile готов. На тех, кто не знает секрета, он производит большое впечатление.

Нетрудно видеть, что в такой игрушке как раз устранен тот недостаток, на который показывал Уилкинс,-- возможность того, что шарик притянется к магниту и не провалится в отверстие. Магнит перестает действовать как раз в тот момент, когда шарик должен провалиться в отверстие, и снова включается тогда, когда нужно тянуть шарик вверх.

Для современного человека секрет лежит на поверхности -- по такому же принципу работают все электроприборы, -- работа, совершаемая электрическим током, переходит в механическую или другую (всегда даже с потерями какой-либо ее части) -- значит, их тоже можно считать «вечными» двигателями.

В дальнейшем были предложены и многие другие магнитные perpetuum mobile, в том числе и довольно замысловатые; некоторые из них были построены, но их постигла та же судьба, что и остальные. Идея одного из таких построенных магнитных двигателей была выдвинута уже в конце XVIII века. Некий шотландский сапожный мастер по фамилии Спенс нашел такое вещество, которое экранировало притягивающую и отталкивающую силу магнита. Известно даже, что оно было черного цвета. С помощью этого вещества Спенс обеспечил работу двух изготовленных им магнитных вечных двигателей.

Успехи Спенса были описаны шотландским физиком Дэвидом Брюстером (1781 - 1868 гг.) в серьезном французском журнале «Анналы физики и химии» в 1818 году. Нашлись даже очевидцы: в статье написано, сто «мистер Плейфер и капитан Кейфер осмотрели обе эти машины (они были выставлены в Эдинбурге) и вызвали удовлетворение тем, что проблема вечного двигателя, наконец, решена».

Нужно отметить, что в части открытия вещества, экранирующего магнитное поле, Спенс ничего особенного не сделал и его «черный порошок» для этого не нужен. Хорошо известно, что для этого достаточно листа железа, которым можно заслонить магнитное поле. Другое дело создать таким путем вечный двигатель, поскольку для движения листа, экранирующего магнитное поле, нужно в лучшем случае затратить столько же работы, сколько даст магнитный двигатель.

3.3 Гидравлические вечные двигатели

Большое внимание, которое уделяли изобретатели вечных двигателей попыткам использовать для них гидравлику, конечно, не случайно.

Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу, основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII века.

В Англии, например, по земельной описи было 5000 водяных мельниц. Но водяное колесо применялось не только в мельницах; постепенно его стали использовать и для привода молота в кузницах, ворота, дробилки, воздуходувных мехов, станков, лесопильных рам и так далее. Однако «водяная энергетика» была привязана к определенным местам рек. Между тем техника требовала двигатель, который мог бы работать везде, где он нужен. Совершенно естественной поэтому была мысль о водяном двигателе, не зависимом от реки. Действительно, половина дела -- использовать напор воды -- была ясна. Тут накопился достаточный опыт. Оставалась другая половина -- создать такой напор искусственно.

Способы непрерывно подавать воду снизу вверх были известны еще с античных времен. Самым совершенным из нужных для этого устройств был архимедов винт. Если соединить такой насос с водяным колесом, цикл замкнется. Надо только для начала залить водой бассейн наверху. Вода, стекая из него, будет крутить колесо, а насос, приводимый от него, снова подаст воду вверх. Таким образом, получается гидравлический двигатель, работающий, так сказать, «на самообслуживании». Никакой реки ему не нужно; он сам создаст необходимый напор и одновременно приведет в движение мельницу или станок.

Для инженера того времени, когда понятия об энергии и законе ее сохранения еще не было, в такой идее не было ничего странного. Множество изобретателей работало, пытаясь воплотить ее в жизнь. Только некоторые умы понимали, что это невозможно; одним из первых среди них был универсальный гений -- Леонардо да Винчи. В его тетрадях был найден эскиз гидравлического вечного двигателя. Машина состоит из двух, связанных между собой устройств А и В, между которыми установлена чаша, заполняемая водой. Устройство А представляет собой архимедов винт, подающий воду из нижнего резервуара в чашу. Устройство В вращается, приводимое в движение водой, сливающейся из чаши, и крутит насос А -- архимедов винт; отработавшая вода сливается снова в резервуар.

Леонардо вместо известного в то время водяного насоса употребил водяную турбину, сделав мимоходом одно из своих изобретений. Эта турбина В -- обращенный насос -- архимедов винт. Леонардо понял, что если лить на него воду, то он будет вращаться сам, превратившись из водяного насоса в турбину.

В отличие от современных ему и будущих изобретателей гидравлических вечных двигателей такого типа (водяной двигатель + водяной насос) Леонардо знал, что он работать не сможет. Воду, в которой нет разности уровней, он назвал очень образно и точно «мертвой водой» (aqua morta). Он понимал, что падающая вода может в идеальном случае поднять то же количество воды на прежний уровень и только; никакой дополнительной работы она произвести не может. Для реальных условий проведенные им же исследования трения дали основание считать, что и этого не будет, так как «от усилия машины надо отнять то, что теряется от трения в опорах». И Леонардо выносит окончательный приговор: «невозможно привести мельницы в движение посредством мертвой воды».

3.4 Основная идея вечных двигателей второго рода

Утверждение закона сохранения энергии -- первого закона термодинамики -- сделало попытки создать perpetuum mobile-1 абсолютно безнадежным занятием. И хотя они все еще продолжаются, «генеральное направление» мыслей создателей вечных двигателей изменилось. Новые варианты вечных двигателей рождаются уже в полном согласии с первым началом термодинамики; сколько энергии поступает в такой двигатель, ровно столько же и выходит. Эти двигатели даже называют иначе, чтобы избежать термина «вечный двигатель».

Тем не менее, несмотря на согласие с первым законом и маскирующие названия, эти двигатели остаются типичными perpetuum mobile и сохраняют их основной признак -- абсолютную невозможность осуществления.

Дело в том, что соблюдение какого-либо одного, даже очень важного закона вовсе не гарантирует возможность того или иного явления. Каждое из них определяется несколькими законами. Поэтому оно может происходить только в том случае, если не нарушает ни одного из тех законов, которые к нему относятся.

В частности, для любых тепловых машин соблюдение первого начала термодинамики необходимо, но не достаточно. Существует еще и второе начало термодинамики, соблюдение требований которого столь же обязательно. Новые вечные двигатели, о которых пойдет речь ниже, относятся именно к тепловым машинам; они могли бы работать, только нарушая ограничения, полагаемые вторым законом термодинамики. Поэтому такой двигатель и был назван «вечный двигатель второго рода». Впервые этот термин ввел известный физико-химик В.Оствальд в 1982 году по аналогии со старым классическим perpetuum mobile-1.

Кто придумал первый perpetuum mobile-2, установить трудно; во всяком случае, они появились не ранее последней четверти XIX века. В принципах вечных двигателей второго рода нет такого разнообразия, как в принципах создания вечного двигателя первого рода. Основная идея perpetuum mobile-2 едина для всех самых разнообразных проектов.

Ведущий идеолог данного направления профессор В.К.Ощепков ставит задачу таким образом: «…отыскать такие процессы, которые позволили бы осуществить прямое и непосредственное преобразование тепловой энергии окружающего пространства в энергию электрическую. В этом я вижу величайшую проблему современности». И далее: «…открытие способов искусственного сосредоточения, концентрации рассеянной энергии с целью придания ей вновь активных форм будет таким открытием в истории развития материальной культуры человечества, что …можно сравнить разве только с открытием первобытным человеком способов искусственного добывания огня».

Если вникнуть в существо перспектив рассматриваемой идеи, то она сводится к тому, что рассеянная «тепловая энергия» окружающего пространства «извлекается», концентрируется и превращается в электрическую энергию, способную производить работу. Нарушения первого закона термодинамики здесь нет. Сколько энергии забирается из «окружающего пространства», столько и превращается в электроэнергию.

Такая идея, действительно, чрезвычайно заманчива. «Концентрированная» энергия использовалась бы для нужд человечества, «рассеивалась» бы при этом в окружающей среде, а затем ее можно было бы снова «концентрировать» и пускать в дело. В энергетике человечества осуществился бы вечный круговорот энергии, который позволил бы сразу «убить двух зайцев» - снять как проблему поиска источников энергии, так и проблему теплового, химического и радиационного загрязнения окружающей природы.

Чтобы проанализировать все стороны этой грандиозной идеи научно, нужно прежде всего уточнить используемую ее авторами терминологию, перевести ее на современный научный язык.

Прежде всего, отметим, что «окружающее пространство» само по себе энергии не содержит. Энергия содержится только в материальной среде (веществе или поле), заполняющей это пространство. Поэтому правильно было бы говорить «окружающая среда». Но и такая формулировка тоже не годится. Термин «окружающая среда» имеет разное содержание в зависимости от того, как его использовать. Здесь могут быть два случая.

В первом случае под окружающей средой понимают все то, что находится вне границ системы (в данном случае двигателя). Это означает, что в окружающую среду входят по крайней мере атмосфера, гидросфера и литосфера земли, в которых существуют разности давления, температур и химического состава. Следовательно, она включает и запасы топлива, гидроэнергетические ресурсы и так далее. Другими словами в окружающей среде, определяемой таким образом, нет равновесия.

Используя неравновесность в окружающей среде, человек всегда получал необходимую ему энергию как в форме теплоты, так и в форме работы. Если бы эта среда была равновесной, то есть вся имела бы один и тот же усредненный и равномерно распределенный химический состав, одну и ту же температуру, одно давление, один уровень воды, одинаковый везде электрический заряд и так далее, то все кругом было бы мертво и неподвижно. Именно неравновесность, наличие разности потенциалов во внешней среде и определяют возможность существования всей энергетики.

При такой трактовке термина «окружающая среда» извлечение из нее энергии и превращение ее в работу или электроэнергию давно известно. Ничего нового в таких процессах нет: так всегда и делалось.

Во втором случае под окружающей средой понимают только равновесную часть всего окружения системы. Основанием для введения такого более узкого, локального понятия служит то, что в окружении системы всегда имеется в практически неограниченном количестве некая среда, имеющая одни и те же температуру, давление и химический состав. Примером такой среды может служить, например, вода у поверхности океанов, морей, других больших водоемов или атмосферный воздух у поверхности земли. Существующие в них некоторые небольшие разности потенциалов в круг рассмотрения не входят.

Такая равновесная окружающая среда, как показывает многовековой опыт человечества, не может служить источником энергии, поскольку никаких разностей потенциалов, неравновесностей, которые можно было бы использовать, в ней нет. Она ведет себя, как та «мертвая вода» без разницы уровней, о которой писал Леонардо да Винчи.

Наконец, о первой части выражения «тепловая энергия окружающего пространства». Поскольку теплота есть энергия только в процессе перехода, говорить о «тепловой энергии», да еще «содержащейся» в окружающей среде, некорректно. Энергия теплового движения частиц составляет часть внутренней энергии тела, причем выделить ее «в чистом виде» практически невозможно. Поэтому в науке пользуются термином «внутренняя энергия».

Разберем понятия «концентрация» и соответственно «рассеяние» энергии.

Концентрация - это понятие, связанное с сосредоточением чего-либо в определенном месте (объеме или поверхности). Применимо к энергии это соответствует ее количеству, приходящемуся на единицу объема или поверхности (Дж/м³ или Дж/м²). Если это количество растет, говорят о концентрировании энергии, если падает -- о ее рассеянии.

Сторонники perpetuum mobile-2 используют этот термин в смысле, не имеющим отношения к действительному ее содержанию. Они называют «концентрированной» энергией электрическую энергию и работу, а «рассеянной» -- внутреннюю энергию тел и теплоту. Однако разница в них не в концентрации, а в степени упорядоченности, организованности движения частиц. Именно эта упорядоченность и определяет в основном качественную сторону энергии, ее работоспособность.

Теперь, после уточнения всех терминов, мы можем вернуться к принципиальным основам perpetuum mobile-2. Становится очевидным, что его идея основана на получении работы из равновесной окружающей среды путем использования той части ее внутренней энергии, которая связана с хаотическим тепловым движением молекул.

В.К.Ощепков назвал такой процесс ученым термином «энергетическая инверсия» (инверсия -- от лат. inversio - «перестановка», «переворачивание»). Другими словами, это обратное превращение части внутренней энергии равновесной окружающей среды в электроэнергию или работу.

Именно такой процесс запрещен вторым началом термодинамики. Поэтому, чтобы доказать возможность создания вечного двигателя второго рода, нужно неизбежно опрокинуть или обойти «стоящий на дороге» второй закон термодинамики.

Сторонники perpetuum mobile-2 применяют для этого целый комплекс доводов -- от общефилософских рассуждений со ссылками на классиков до экспериментальных данных из различных областей науки. Все доводы, как правило, носят описательно-умозрительный характер и даются без четкого научного обоснования. Однако их красивое внешнее оформление в сочетании с убежденностью и энтузиазмом в некоторых случаях может показаться убедительным. Помогает тут и благородная цель -- экономия ресурсов и спасение окружающей среды от загрязнения.

3.5 Какие сейчас изобретают perpetuum mobile-2

Различных проектов perpetuum mobile-2 предлагается очень много, и принципы их действия самые разнообразные: термомеханические, химические, гравитационные, электрические… Есть и такие, к которым трудно подобрать научный термин, чтобы объяснить принцип их действия.

Вместе с тем независимо от принципа действия все предложенные двигатели можно разделить на два больших класса.

Первый из них включает правильные, «идейно чистые» вечные двигатели второго рода, основанные на «энергетической инверсии», о которой уже говорилось. Естественно, что ни один из них не работает, несмотря на все усилия их авторов. Эти «настоящие» perpetuum mobile-2 большей частью основаны на простых термомеханических принципах. В зависимости от области, к которой тяготеет изобретатель, проекты таких perpetuum mobile-2 опираются либо на теплотехнику, либо на холодильную технику. Однако многие изобретатели, разочаровавшись в возможностях и той и другой, ищут “новые пути”. Отсюда -- появление проектов электрических, химических и электрохимических вечных двигателей второго рода. Реализация любого из этих проектов и пуск соответствующего двигателя сразу сняли бы вопрос об осуществлении perpetuum mobile-2 и перевернули бы всю термодинамику. Однако ни одного акта о внедрении такой системы нет. Второй класс, напротив, включает те машины-двигатели, которые вполне могут работать, хотя на первый взгляд тоже представляют собой perpetuum mobile-2. Принцип их действия находится в полном согласии с законами термодинамики. Однако делаются попытки выдать их за настоящие perpetuum mobile-2 и таким образом доказать возможность их создания. Но при тщательном рассмотрении всегда оказывается, что никакой «инверсии» энергии в них нет.

3.6 Термомеханические perpetuum mobile-2

Трудно сейчас установить, когда именно был предложен первый проект вечного двигателя второго рода. Во всяком случае, достоверно известно, что это произошло более 100 лет назад.

Один из принципов работы наиболее часто встречающихся парадоксальных вечных двигателей второго рода -- взаимодействие двух тел разных температур, при котором тело с меньшей температурой охлаждается еще больше, тем самым повышая температуру тела второго, то есть, передавая ему часть своей внутренней энергии. Приводятся в пример такая модель perpetuum mobile-2, как кипящий вследствие повышения температуры чайник c водой, поставленный на ледяную поверхность.

Но ведь одна из формулировок второго закона термодинамики в элементарной (школьной) физике так и звучит: «В природе невозможны процессы, единственным результатом которых является переход теплоты от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой». То есть данная модель есть не что иное, как еще один вариант «вечного» двигателя. Рассмотрим еще один характерный perpetuum mobile.

Первым известным изобретателем в этой области был некий американский профессор Гэмджи, предложивший сконструированный им так называемый нуль-мотор, который должен был работать, извлекая теплоту, как мы бы теперь сказали, из равновесной окружающей среды. Было это в 1880 году.

Вторым, кто предложил двигатель, работающий на «теплоте окружающей среды», был тоже американец Ч. Триплер, человек более известный, чем Гемджи, в связи с тем, что он сконструировал действующую установку для сжижения воздуха. Публикация о двигателе Триплера появилась впервые в 1899 году.

Оба эти изобретения связаны одной и той же особенностью: происходящие в них процессы должны были протекать при температуре ниже окружающей среды. Именно здесь, в специфической области низких температур, где «на холоде», казалось бы, все происходит иначе, чем в традиционной теплотехнике, оба изобретателя хотели решить энергетическую проблему по-новому. Нет сомнения, что именно такое «холодное» направление мыслей первых создателей проектов вечных двигателей второго рода связано с сенсационными успехами техники низких температур, которые как раз пришлись на конец 70-х -- 90-е годы прошлого века.

Именно два последних достижения низкотемпературной техники того времени -- аммиачная холодильная машина и установка сжижения воздуха -- послужили соответственно прототипами проектов Гэмджи и Триплера. Прототипами их можно назвать только условно. Поскольку идея была совсем новой: использовать холодильные машины в совершенно другом плане -- как двигатели.

Как же, по мысли Гэмджи, должен был работать этот двигатель? Известно, что при температуре окружающей среды (например, 300К=27?С) аммиак кипит при давлении 1,0 МПа. Следовательно, в котле с жидким аммиаком, помещенным в эту среду, установится повышенное по сравнению с атмосферным давление. Можно направить этот пар в низкотемпературную поршневую машину (детандер). В этом случае он расширяется, например до 0,1 МПа, отдавая внешнюю работу, соответственно охлаждается до 250К и частично при этом сжижается. Жидкий аммиак вместе с паром через выпускной клапан поступает в насос, который приводится в движение самой расширительной машиной,-- детандером. В насосе давление аммиака снова повышается до начального. Холодная смесь жидкого аммиака и пара возвращается в котел. Здесь за счет теплоты Q_о.с, поступающей из более теплой атмосферы, он снова испаряется. Таким образом, двигатель работает, отдавая потребителю работу L (равную работе, производимой детандером, за вычетом небольшой ее части, затраченной на привод насоса).

Никакого нарушения первого закона термодинамики - закона сохранения энергии - здесь нет: сколько ее подводится из окружающей среды Q_о.с, столько и отводится в виде работы (L = Q_о.с). Но «нуль-мотор» - это типичный «монотермический двигатель» - perpetuum mobile-2.

Представим себе на минуту положение того механика, которому надо запустить уже собранный и заправленный аммиаком двигатель. Пока он неподвижный, и это совершенно естественно, так как он теплый и давление везде одинаково -- 1,0 МПа. Начнем раскручивать маховик и затем отпустим, чтобы машина уже сама продолжала работу. Однако можно заранее предсказать, что машина не разгонится, а, напротив, постепенно остановится. Попытки привести ее в движение и любыми другими способами приведут к тому же результату.

Объясняется это очень просто. Чтобы расширительная машина (детандер) работала, нужно, чтобы давление за ней было ниже, чем перед ней. Гемджи думал, что так и будет, поскольку насос откачает парожидкостную смесь из трубы между детандером и насосом. Однако, чтобы это произошло, нужно затратить работу на привод насоса, а где ее взять? Детандер дать ее не может, так как давления и до него, и после него равны, а если его раскрутить извне (при запуске), он будет сам работать тоже как насос, перекачивая аммиак в трубу перед насосом. При этом аммиак в нем будет не охлаждаться, а даже нагреваться. Таким образом «нуль-мотор» сможет работать только в том случае, если его крутить внешним приводом, затрачивая работу L, а не получая ее. Соответствующее количество теплоты, в которую бесполезно «перемолотится» работа, будет отдаваться в окружающую среду.

Естественно, что «нуль-мотор» профессора Гэмджи идеально подходил как двигатель для кораблей военно-морского флота США, перед которым уже в то время ставились задачи на основе весьма далеко идущих планов.

Вот что писал главный инженер военно-морского департамента США Б. Айшервуд своему шефу, рекомендуя провести всесторонние испытания двигателя Гэмджи: «Все это создало бы необходимые предпосылки для конструирования нового мотора, имеющего совершенно безграничные возможности. Принимая во внимание чрезвычайную важность этого изобретения как для военно-морского флота США, так и для всего человечества, я настоятельно рекомендую департаменту создать профессору Гэмджи наиболее благоприятные условия для продолжения его экспериментальных исследований и доложить о них правительству Соединенных Штатов. Профессор выражает готовность представить свое изобретение для самой тщательной экспертизы и сделать это безотлагательно».

4. Проекты вечных двигателей.
Проект 1. Колесо с перекатывающимися шарами

Двигатели №1 и №11 — похожи по принципу. Это одни из самых старых моделей вечных двигателей.
Идея изобретателя: Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно.
Почему двигатель не работает: Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны (FiLi = FjLj).
Проект 2. Цепочка шаров на треугольной призме

Идея изобретателя: Через трехгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева четыре шара, справа — два. Остальные восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки.
Почему двигатель не работает: Грузы приводит в движение только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности. На более длинной поверхности больше грузов, но и угол наклона поверхности пропорционально меньше. Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.
Еще в начале XVII века замечательный нидерландский физик и инженер Симон Стевин (1548–1620), видимо первым в истории, сделал всё наоборот. Экспериментируя с трехгранной призмой и цепью из 14 одинаковых шаров, он предположил, что вечный двигатель вообще невозможен (это закон природы), и вывел из этого принципа закон равновесия сил на наклонной плоскости: силы тяжести, действующие на грузы, пропорциональны длинам плоскостей, на которых они лежат. Из этого принципа вырос векторный закон сложения сил и представление о том, что силы нужно описывать новым математическим объектом — вектором.
Кроме этого, Симон Стевин сделал много глубоких, пионерских работ в физике и математике. Он обосновал и ввел в оборот в Европе десятичные дроби, отрицательные корни уравнений, сформулировал условия существования корня в данном интервале и предложил способ его приближенного вычисления. Стевин был, наверное, первым прикладным математиком, который доводил свои вычисления до числа. Для решения конкретных практических задач он постоянно развивал прикладные вычисления. К ним Стевин относил и бухгалтерию, как науку о рациональном хозяйствовании, то есть он стоял у истоков математических методов в экономике. Стевин считал, что «цель бухгалтерского учета — определение всего народного богатства страны». Он был суперинтендантом по военным и финансовым вопросам у великого полководца, создателя современной регулярной армии Морица Оранского. Его должность в современных терминах — «заместитель командующего по тылу».
Проект 3. «Птичка Хоттабыча»

Идея изобретателя: Тонкая стеклянная колбочка с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным концом колбочка почти касается ее дна. В нижнюю часть игрушки налито немного эфира, а верхняя, пустая, обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят стаканчик с водой и наклоняют ее, заставляя «попить». Птичка начинает два-три раза в минуту наклоняться и окунать головку в стаканчик. Раз за разом, непрерывно, днем и ночью кланяется птичка, пока в стаканчике не кончится вода.
Почему это не вечный двигатель: Голова и клюв птички покрыты ватой. Когда птичка «пьет воду», вата пропитывается водой. При испарении воды температура головы птички снижается. В нижнюю часть туловища птички налит эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачан). При охлаждении головы птички давление паров в верхней части снижается. Но давление в нижней части остается тем же. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир по трубочке вверх, голова птички тяжелеет и наклоняется к стакану.
Как только жидкий эфир дотечет до конца трубочки, пары теплого эфира из нижней части попадут в верхнюю, давление паров сравняется и жидкий эфир потечет вниз, а птичка снова поднимет клюв, при этом захватив воду из стакана. Испарение воды начинается снова, голова охлаждается и всё повторяется. Если бы вода не испарялась, то птичка бы и не двигалась. Для испарения из окружающего пространства потребляется энергия (сосредоточенная в воде и окружающем воздухе).
«Настоящий» вечный двигатель должен работать без затраты внешней энергии. Поэтому птичка Хоттабыча в действительности не является вечным двигателем.
Проект 4. Цепочка поплавков

Идея изобретателя: Высокая башня наполнена водой. Через шкивы, установленные вверху и внизу башни, перекинут канат с 14 полыми кубическими ящиками со стороной 1 метр. Ящики, находящиеся в воде, под действием силы Архимеда, направленной вверх, должны последовательно всплывать на поверхность жидкости, увлекая за собой всю цепь, а находящиеся слева ящики спускаются вниз под действием силы тяжести. Таким образом ящики попадают попеременно из воздуха в жидкость и наоборот.
Почему двигатель не работает: Ящики, входящие в жидкость, встречают весьма сильное противодействие со стороны жидкости, причем работа на проталкивание их в жидкость не меньше работы, совершаемой силой Архимеда при всплывании ящиков на поверхность.
Проект 5. Архимедов винт и водяное колесо

Идея изобретателя: Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из лотка струей, попадающей на лопатки водяного колеса. Водяное колесо вращает точильный камень и одновременно двигает, с помощью ряда зубчатых колес, тот самый Архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак. Винт поворачивает колесо, а колесо — винт! Этот проект, изобретенный еще в 1575 году итальянским механиком Страдою Старшим, затем повторялся в многочисленных вариациях.
Почему двигатель не работает: Большая часть проектов вечных двигателей действительно могла бы работать, если бы не существование силы трения. Если это двигатель — должны быть и движущиеся части, значит, недостаточно двигателю вращать самого себя: нужно вырабатывать еще и избыточную энергию для преодоления силы трения, которую никак не уберешь.

Проект 6.Основанный на Броуновском движение молекул газа.

Идея изобретателя: Храповое колесо насажено на вал, и к нему пружиной прижимается маленькая защелка (собачка). На другом конце вала насажены четыре лопасти, которые находятся в сосуде с газом. Подразумевается, что устройство очень маленькое, молекулярного масштаба, из области нанотехнологии. Молекулы газа непрерывно и хаотически бомбардируют лопасти, заставляя вал дергаться то в одну, то в другую сторону. Но храповик может повернуться только в одну сторону, так как собачка не дает ему повернуться в другую сторону. Выходит, колесо будет постоянно вращаться из-за Броуновского движения молекул газа. Этот вечный двигатель не нарушает закон сохранения энергии. Он просто использует энергию теплового движения молекул.

Почему двигатель не работает: нарушает второй закон термодинамики.

Проект 7. Машина Орфиреуса

Идея изобретателя: Некоторые изобретатели вечных двигателей были просто жуликами, ловко надувавшими легковерную публику. Одним из наиболее выдающихся «изобретателей» был некий доктор Орфиреус (настоящая фамилия — Бесслер). Основным элементом его двигателя было большое колесо, которое будто бы не только вращалось само собой, но и поднимало при этом тяжелый груз на значительную высоту.
Почему двигатель не работает: «Вечный двигатель» оказался далеко не вечным — его приводили в действие брат Орфиреуса и служанка, дергая за искусно спрятанный шнурок
Проект 8. Магнит и желоба

Идея изобретателя: Сильный магнит помещается на подставке. К ней прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет небольшое отверстие в своей верхней части, а нижний на конце изогнут. Если на верхний желоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, провалится в нижний желоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадет на верхний желоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение. Проект этого магнитного perpetuum mobile описал в XVII веке английский епископ Джон Вилкенс.
Почему двигатель не работает: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но вниз шарик скатывается замедленно под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не приобретет скорость, необходимую для поднятия по закруглению нижнего желоба и начала нового цикла.
Проект 9. «Вечный водопровод»

Идея изобретателя: Давление воды в большом баке должно постоянно выжимать воду по трубе в верхнюю емкость.
Почему двигатель не работает: Автор проекта не понимал, что гидростатический парадокс в том и состоит, что уровень воды в трубе всегда остается таким же, как в баке.
Проект 10. Автоматический подзавод часов

Идея изобретателя: Основа устройства — ртутный барометр крупных размеров: чаша с ртутью, подвешенная в раме, и опрокинутая над ней горлышком вниз большая колба с ртутью. Сосуды укреплены подвижно один относительно другого; при увеличении атмосферного давления колба опускается и чаша поднимается, при уменьшении же давления — наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону и через систему зубчатых колес поднимают гири часов.
Почему это не вечный двигатель: Необходимая для работы часов энергия «черпается» из окружающей среды. По сути это мало чем отличается от ветряного двигателя — разве что исключительно малой мощностью.
Проект 11. Масло, поднимающееся по фитилям

Идея изобретателя: Жидкость, налитая в нижний сосуд, поднимается фитилями в верхний сосуд, имеющий желоб для стока жидкости. По стоку жидкость падает на лопатки колеса, приводя его во вращение. Далее стекшее вниз масло снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким образом, струя масла, стекающая по желобу на колесо, ни на секунду не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении.
Почему двигатель не работает: С верхней, загнутой части фитиля жидкость стекать вниз не будет. Капиллярное притяжение, преодолев силу тяжести, подняло жидкость вверх по фитилю — но ведь та же причина удерживает жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него.
Проект 12. Колесо с откидывающимися грузами

Идея изобретателя: Идея основана на применении колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока не перетрется ось.
Почему двигатель не работает: Грузы на правой стороне всегда дальше от центра, однако неизбежно такое положение колеса, при котором число этих грузов меньше, чем на левой. Тогда система уравновешивается — следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.
Проект 13. Установка инженера Потапова

Идея изобретателя: Гидродинамическая тепловая установка Потапова с КПД, превышающим 400%. Электродвигатель (ЭД) приводит в движение насос (НС), заставляющий циркулировать воду по контуру (показано стрелками). Контур содержит цилиндрическую колонку (ОК) и батарею отопления (БТ). Окончание трубы 3 можно подключить к колонке (ОК) двумя способами: 1) к центру колонки; 2) по касательной к окружности, образующей стенку цилиндрической колонки. При подключении по способу 1 количество тепла, отдаваемое воде, равно (с учетом потерь) количеству тепла, излучаемому батареей (БТ) в окружающее пространство. Но как только происходит подключение трубы по способу 2, количество излучаемого батареей (БТ) тепла увеличивается в 4 раза! Измерения, проведенные нашими и зарубежными специалистами, показали, что при подводе 1 кВт к электродвигателю (ЭД) батарея (БТ) дает столько тепла, сколько должно было бы получаться при затрате 4 кВт. При подключении трубы по способу 2 вода в колонке (ОК) получает вращательное движение, и именно этот процесс приводит к увеличению количества отдаваемого батареей (БТ) тепла.
Почему двигатель не работает: Описанная установка действительно была собрана в НПО «Энергия» и, по утверждению авторов, работала. Изобретатели не ставили под сомнение правильность закона сохранения энергии, но утверждали, что двигатель черпает энергию из «физического вакуума». Что невозможно, т. к. физический вакуум имеет самый низкий из возможных уровней энергии и черпать из него энергию нельзя.
Наиболее вероятным представляется более прозаическое объяснение: имеет место неравномерный нагрев жидкости по сечению трубы и из-за этого возникают ошибки в измерении температуры. Не исключено также, что энергия помимо воли изобретателей «закачивается» в установку из электрической цепи.
Проект 14. Луна и планеты

Идея изобретателя: Вечное движение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца.
Почему двигатель не работает: Здесь налицо смешение понятий: «вечный двигатель» и «вечное движение». Полная (потенциальная и кинетическая) энергия Солнечной системы есть величина постоянная, и если мы захотим за ее счет совершить работу (что, в принципе, не исключено), то эта энергия будет уменьшаться. Но вот «бесплатной» работы мы всё равно не получим.

Проект 15. Соединения динамо-машины с электромотором

Идея изобретателя: Шкивы электромотора и динамо-машины соединены приводным ремнем, а провода от динамо подвести к мотору. Если динамо-машине дать первоначальный импульс, то порожденный ею ток, поступая в мотор, приведет его в движение; энергия же движения мотора будет передаваться ремнем шкиву динамо-машины и приведет ее в движение. Таким образом, - полагают, изобретатели, - машины станут двигать одна другую, и движение это никогда не прекратиться, пока обе машины не износятся.

Почему двигатель не работает: Даже если бы каждая из соединенных машин обладала стопроцентным коэффициентом полезного действия, мы могли бы заставить их указанным образом безостановочно двигаться только при полном отсутствии трения. Соединение названных машин (их "агрегат", выражаясь языком инженеров) представляет собою в сущности одну машину, которая сама себя приводит в движение. При отсутствии трения агрегат, как и любой шкив, двигался бы вечно, но пользы от такого движения нельзя было бы извлечь никакой: стоило бы заставить "двигатель" совершать внешнюю работу, и он немедленно остановился бы. Перед нами было бы вечное движение, но не вечный двигатель. При наличие же трения агрегат не двигался бы вовсе.

Проект 16.Основаннный на законе Архимеда

Идея изобретателя: Часть деревянного барабана, укрепленного на оси, все время погружена в воду. Если справедлив закон Архимеда, то погруженная в воду часть должна всплывать и, коль скоро выталкивающая сила больше силы трения на оси барабана, вращение никогда не прекратиться...

Почему двигатель не работает: Барабан не сдвинется с места. Направление действующих сил будут всегда по перпендикуляру к поверхности барабана, т. е. по радиусу к оси. Из повседневного опыта каждый знает, что невозможно заставить колесо вращаться, прикладывая усилия вдоль радиуса колеса. Чтобы вызвать вращение, надо проложить усилие перпендикулярно к радиусу, т. е. по касательной к окружности колеса. Теперь уже нетрудно понять, почему и в этом случае закончиться неудачей попытка осуществить "вечное" движение.

Проект 17.Основанный на притягивание магнитов

Идея изобретателя: Стальной шар C постоянно притягивается к магниту B, который расположен так, что под его влиянием вращается колесо со щелями на ободе. (см. рис.) Пока шар движется, вращается и колесо.

Почему двигатель не работает: сила тяжести и магнитное притяжение уравновешивают друг друга.

Проект 18.Радивые часы

Эти "радиевые часы" были продемонстрированы публике в 1903 году Джоном Уильямом Стреттом (лорд Рэлей). Через год он получил Нобелевскую премию по физике.

Идея изобретателя: Небольшое количество соли радия помещено в стеклянной трубке (A), которая снаружи покрыта проводящим материалом. В конце трубки имеется латунный колпачок, с которого висят пара золотых лепестков. Все это находится в стеклянной колбочке, из которой выкачан воздух. Внутренняя поверхность колбочки покрыта проводящей фольгой (B), которая заземлена через проводом (C).

Отрицательные электроны (бета-лучи), которые излучает радий, проходят через стекло, оставляя центральную часть положительно заряженной. В результате золотые лепестки, отталкиваясь друг от друга, расходятся. Когда они коснутся фольги, произойдет разряд, лепестки опускаются и цикл начинается снова. Период полураспада радия 1620 лет. Поэтому такие часы могут работать многие и многие столетия без видимых изменении.

В свое время радиевые часы были настоящим перпетуум-мобиле, так как природа ядерной энергии не была известна, и было непонятно, откуда берется энергия. С развитием науки стало ясно, что закон сохранения энергии все равно торжествует, и ядерная энергия также подчиняется этому закону, как все другие формы энергии.

Почему двигатель не используют: Мощность этого двигателя, совершаемая им в секунду, так ничтожна, что никакой механизм не может приводиться в действие. Чтобы достичь сколько-нибудь осязательных результатов, необходимо располагать гораздо большим запасом радия. Если вспомним, что радий - чрезвычайно редкий и дорогой элемент, то согласимся, что даровой двигатель подобного рода оказался бы чересчур разорительным.

5. Законы природы, исключающие возможность создания вечного двигателя

Попытаемся рассказать о законах природы, исключающих возможность создания перпетуум-мобиле.

Постройте машину, которая совершала бы работу большую, чем сообщенная ей энергия, и вы решите проблему вечного движения.

Чтобы вечный двигатель мог работать, он должен сам себя обеспечивать энергией. Иначе говоря, он должен вырабатывать ее в достаточном количестве, не имея ни какого внешнего источника. Представьте, что нужно рассчитать баланс энергии, затрачиваемой на совершение того или иного вида работы, будь то движение океанского лайнера, или забивание гвоздей, или полет со сверхзвуковой скоростью. В любом случае количество затраченной энергии всегда должно быть равно количеству энергии произведенной или выделившейся в результате совершения работы. Энергия, которую мы не совсем точно называем потерянной, на самом деле не исчезает. Просто она переходит в иную форму, при этом исключается возможность ее дальнейшего превращения в механическую или электрическую энергию. Так получается оттого, что в результате трения происходит нагревание, и часть энергии выделяется в виде тепла. И это, вообще говоря, справедливо для потерь любого вида энергии, ибо они, в конечном счете, всегда превращаются в тепло. Эту же мысль можно выразить и иными словами: во всех случаях общая конечная сумма энергии равна ее общей начальной сумме. Энергия не возникает и не исчезает, но переходит в другую форму, иногда малополезную или совсем бесполезную. Например, тепло, выделяемое в двигателе внутреннего сгорания, - ненужный и, тем не менее, неизбежный продукт превращения энергии. Его можно использовать, скажем, для обогрева салона автомобиля, но сделаем мы это или не сделаем - все равно часть работы, совершаемой двигателем, будет тратиться на тепловые потери. Все, о чем говорилось выше, и представляет собой суть важнейшего закона природы - закона сохранения энергии, или первого начала термодинамики. Мы уже говорили, что вечный двигатель должен совершать полезную работу, не имея никаких внешних источников энергии. Проще сказать, в нем не должно сжигаться топливо и к нему не должны прикладываться механические усилия. Существует ряд свидетельств, что именно поиски такой нереализуемой машины заложили фундамент механики как науки. Великие ученные прошлого приняли как аксиому невозможность создания перпетуум-мобиле и тем помогли пробиться росткам новой науки.

Порой легко доказать негодность того или иного проекта вечного двигателя и тем самым показать, что данный конкретный способ его реализации не приведет к желаемому результату. Но это вовсе не означает, что автоматически исключается возможность построения перпетуум-мобиле другими средствами. Поэтому, до тех пор, пока не был четко сформулирован закон сохранения энергии, невозможность создания механического вечного двигателя, установленная многовековым опытом, вовсе не означала невозможность создания, скажем двигателя химического. Конечно, бесплодность поисков вечного движения признавалась еще до того, как этот закон стал достоянием науки. Однако это мнение основывалось не на некоторых общих положениях, а на анализе принципа действия отдельных "машин вечного движения". Тщательное рассмотрение очередного проекта всегда обнаруживало какие-нибудь теоретические ошибки, из-за которых двигатель не мог работать, а претензии изобретателя оказывались несостоятельными.

В разработку общепринятого ныне критерия неосуществимости вечного движения, провозглашающего невозможность создания энергии из ничего, внесли свой вклад философы, математики, инженеры. Закон сохранения энергии стал неизбежным препятствием для изобретателей перпетуум-мобиле. И все попытки преодолеть это препятствие кончались крахом. Но вскоре было сформулировано еще общее положение, получившее название второго начала термодинамики. Это начало, говоря несколько упрощенно, гласит, что тепло не может увеличиваться самопроизвольно; иными словами, если более нагретое тело привести в контакт с менее нагретым, то будет наблюдаться выравнивание температур, а не увеличение их разности. Это явление (выравнивание температур) долгое время не имело никакого теоретического объяснения. Впервые сформулированное немецким физиком Рудольфом Юлиусом Эммануэлем Клаузисом (1822-1888), второе начало термодинамики носило чисто эмпирический характер. Правда, указывалось на аналогию между изменением температуры контактируемых тел и потоком воды, текущей вниз под действием собственной тяжести, но ситуация осложнялась тем, что не удавалось установить, какие же внешние силы управляют этим тепловым процессом. Поэтому, хотя эксперимент всегда обнаруживал уменьшение температуры, вплоть до последней четверти прошлого столетия высказывались сомнения относительно всеобщности второго начала термодинамики. Более того, некоторые ученые пытались доказать, что существуют случаи, нарушающие справедливость этого начала. В 1875 году вышла в свет знаменитая "Теория теплоты" Максвелла, в которой утверждалось, что характер действия второго начала термодинамики может быть уточнен следующим мысленным экспериментом. Если представить себе некое устройство, которое сортировало бы молекулы по их скорости, то можно было бы без затраты работы и не нарушая закона сохранения энергии нагревать одну половину некоторого объема газа и охлаждать вторую. Результатом этого мысленного эксперимента и будет увеличение тепла в одной части сосуда с газом и уменьшение в другой. Видоизмененное таким образом второе начало термодинамики приобрело вероятностный, а не детерминированный характер. В конце прошлого столетия физики Больцман и Планк заложили научные основы этого вопроса. Больцман, в частности, показал, что самопроизвольное выравнивание температур двух тел есть результат перехода молекул этих тел из менее вероятного в более вероятное состояние. Гипотетическая передача тепла в направлении от менее нагретого тела к более нагретому в свете этого доказательства возможна, но маловероятна. Это положение можно проиллюстрировать простым примером. Закон диффузии газов очень близок к закону теплопереноса, поскольку в процессе диффузии молекулы газов распределить равномерно. Если на газ не воздействовать извне, то будет наблюдаться тенденция к выравниванию его плотности. Было бы по меньшей мере, странно, если бы газ, первоначально обладавший равномерной плотностью, вдруг стал бы скапливаться в одной части сосуда, оставляя при этом незаполненное пространство в другой его части. Аналогичное весьма маловероятное явление происходило бы с теплом, переходящим от менее нагретого к более нагретому телу. Давайте теперь предположим, что существует крохотный сосуд, вмещающий всего две молекулы, по одной в каждой половине сосуда. Молекулы эти находятся в непрерывном движении, ударяясь о стенки и беспорядочно проскакивая вперед и назад из одной части сосуда в другую. При этом очевидно, существуют четыре возможных варианта расположение молекул в пространстве:

A--B, A--A, AB<--0, 0-->AB.

В двух вариантах из четырех в одной половине сосуда возникает вакуум. Следовательно, вероятность такого события равна 1/2, и можно ожидать, что половину времени одна часть сосуда будет пустой. С увеличением числа молекул вероятность появления вакуума резко падает. При общем числе молекул, равном n, вероятность того, что половина сосуда окажется пустой, составит (1/2)n-1. Практически число молекул огромно, поэтому вероятность такого события близка к нулю. Так, для реального случая, когда разница давлений в двух половинах одного кубического сантиметра газа не превышает одного процента, вероятность возникновения вакуума в какой либо половине этого кубика ничтожна, мала; такое событие может произойти один раз за 101016 лет! И хотя эти рассуждения выглядят довольно впечатляющими, одно обстоятельство все же необходимо пояснить. Не следует думать, что если возникновение вакуума - событие настолько редкое, то нам действительно придется ждать его появления многие миллионы лет. Вакуум может создаться и через минуту! Более того, вакуум может возникнуть дважды в течение минуты, но на очень короткое время. Доктор Хейл из бюро стандартов США предположил, что подобная система доказательств могла бы привести нас к аналогичному заключению о возможности самопроизвольного появления заметной разницы температур в некоем объеме газа. Известно, что температура определяется скоростью движения его молекул. При температуре, которая считается постоянной, скорости отдельных молекул газа далеко не одинаковы. Однако все они статистически распределены около той средней величины, которая всегда остается неизменной. Давайте вновь рассмотрим микроскопический сосуд, в котором находится всего четыре молекулы. Пусть на этот раз две молекулы F1 и F2 быстрые, а две другие молекулы S1 и S2 медленные. Допуская, что изменений в плотности газа нет, мы получим шесть различных вариантов расположения молекул в сосуде:

F1S1 -- F2S2F2S1 -- F1S2F1S2 -- F2S1F2S2 -- F1S1S2S1 -- F1F2F1F2 -- S1S2

Первые четыре случая - это случаи, когда в обеих половинах сосуда температура газа одинакова, поскольку современные измерительные приборы дают ее усредненное значение. В двух последних вариантах наблюдается разница температур; вероятность их возникновения для четырех молекул равна 1/3.

С увеличением числа молекул вероятность появления сколько-нибудь заметной разницы температур в двух частях нашего гипотетического сосуда резко уменьшается. Следует также иметь в виду, что в любом объеме газа, температуру которого мы в состоянии измерить или проконтролировать, температура каждой отдельной весьма малой его части постоянно колеблется относительно градировочной кривой прибора, и в целом газ столь же не однороден по температуре, как и поверхность океана не является абсолютно ровной.

Итак, вероятность появления заметной разницы температур в газе очень мала. Но все же она существует, и, значит, следует не только признать возможность перехода тепла от менее нагретого тела к более нагретому, но и согласится с тем, что такой переход непрерывно осуществляется, правда, в столь незначительных масштабах, что мы вряд ли сможем его наблюдать. Поэтому, как утверждал немецкий философ Карл Христиан Планк (1819-1880), существует вероятность, хотя и очень незначительная, что в чайнике, помещенным над огнем, замерзнет вода.

Признание учеными возможности, во-первых, перехода тепла от менее нагретого тела к более нагретому и, во-вторых, возникновения при этом незначительного, но все же заметного изменения температуры и плотности послужило основанием для дальнейших рассуждений. Возник вопрос о том, нельзя ли создать устройство, в котором в результате подобных изменений постепенно увеличивался бы перепад температур, за счет которого можно было бы в дальнейшем совершать полезную работу? Вопрос этот возник лет восемьдесят назад, а само это гипотетическое устройство вошло в науку под названием вечного двигателя второго рода. Такое название оно получило потому, что должно было совершать работу, не вырабатывая энергии и вопреки второму началу термодинамики.

Проект устройства был сперва предложен парижанином Липпманом в 1900 году, а затем в 1907 году Сведбергом из города Упсала (Швеция). В 1912 году Смолуховский опубликовал развернутое теоретическое обсуждение данной проблемы. Он показал, что вряд ли стоит надеяться, будто с помощью устройства, содержащего молекулы газа, удастся накапливать эти столь редкие "отступления" от второго начала, поскольку любое подобное устройство само по себе будет подвержено изменениям на молекулярном уровне. Постоянно происходящее перераспределение скоростей движения молекул уничтожит все перепады температуры, которые предполагалось накапливать в устройстве и, которые принципиально необходимы для его работы.

Это доказательство представляется весьма убедительным, хотя и обескураживающим. Замечателен вывод, вытекающий из него: второе начало термодинамики для больших промежутков времени справедливо лишь в статистическом смысле.

Интересно, что тринадцать лет спустя, в марте 1925 года, выступая перед сотрудниками американского бюро стандартов, профессор Дебай заявил: для согласования явления интерференции света с квантовой теорией необходимо допустить, что закон сохранения энергии верен только в статистическом смысле. По его мнению, в очень короткие промежутки времени энергия может создаваться, а на протяжении длительного времени ее среднее значение будет оставаться неизменным. В предположении Дебая содержится скрытый намек на то, что вечное движение первого рода, то есть истинное создания энергии, представляет собой некую "научную вероятность" и даже "возможность".

6. Открытия, сделанные при попытке создания вечного двигателя

Прекрасным примером может служить тот способ, с помощью которого Стевин, замечательный голландский учёный конца XVI и начала XVII века, открыл закон равновесия сил на наклонной плоскости. Этот математик заслуживает гораздо большей известности, нежели та, какая выпала на его долю, потому что он сделал много важных открытий, которыми мы теперь постоянно пользуемся: изобрёл десятичные дроби, ввёл в алгебру употребление показателей, открыл гидростатический закон, впоследствии вновь открытый Паскалем.

Закон равновесия сил на наклонной плоскости он открыл, не опираясь на правило параллелограмма сил, единственно лишь с помощью чертежа, который здесь воспроизведён.

Через трёхгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Что произойдёт с этой цепью? Нижняя часть, свисающая гирляндой, уравновешивается сама собой. Но остальные две части цепи - уравновешивают ли друг друга? Иными словами: правые два шара уравновешиваются ли левыми четырьмя? Конечно, да, - иначе цепь сама собой вечно бежала бы справа налево, потому что на место соскользнувших шаров всякий раз помещались бы другие, и равновесие никогда бы не восстановилось. Но так как мы знаем, что цепь, перекинутая указанным образом, вовсе не движется сама собой, то, очевидно, два правых шара действительно уравновешиваются четырьмя левыми. Получается словно чудо: два шара тянут с такой же силой, как и четыре.

Из этого мнимого чуда Стевин вывел важный закон механики. Он рассуждал так. Обе цепи - и длинная и короткая - весят различно: одна цепь тяжелее другой во столько же раз, во сколько раз длинная грань призмы длиннее короткой. Отсюда вытекает, что и вообще два груза, связанных шнуром, уравновешивают друг друга на наклонных плоскостях, если веса их пропорциональны длинам этих плоскостей.

В частном случае, когда короткая плоскость отвесна, мы получаем известный закон механики: чтобы удержать тело на наклонной плоскости, надо действовать в направлении этой плоскости силой, которая во столько раз меньше веса тела, во сколько раз длина плоскости больше её высоты.

Так, исходя из мысли о невозможности вечного двигателя, сделано было важное открытие в механике. Кроме этого, Симон Стевин сделал много глубоких, пионерских работ в физике и математике. Он обосновал и ввел в оборот в Европе десятичные дроби, отрицательные корни уравнений, сформулировал условия существования корня в данном интервале и предложил способ его приближенного вычисления. Стевин был, наверное, первым прикладным математиком, который доводил свои вычисления до числа. Для решения конкретных практических задач он постоянно развивал прикладные вычисления. К ним Стевин относил и бухгалтерию, как науку о рациональном хозяйствовании, то есть он стоял у истоков математических методов в экономике. Стевин считал, что «цель бухгалтерского учета -- определение всего народного богатства страны». Он был суперинтендантом по военным и финансовым вопросам у великого полководца, создателя современной регулярной армии Морица Оранского. Его должность в современных терминах -- «заместитель командующего по тылу».

Живет в Самаре интереснейший человек - изобретатель Александр Степанович Фабристов, которому ныне перевалило за 80 лет. Еще в молодости он увлекся идеей вечного двигателя, много сочинил его конструкций, создал много образцов, но все неудачно. И только лет 10 назад создал, наконец, устройство, которое он называет "вечный двигатель", и которое, как он убежден, способно вырабатывать "бесплатную" энергию только за счет сил гравитации. Его устройство не так уж хитро по конструкции и состоит из 8 металлических "стаканов", укрепленных на крестовине, из свинцовых уголков, храповиков и двух шестеренчатых дуг. "Стакан", прикрепленный к крестовине, движется по кругу, проходит через одну дугу - угольник внутри перемещается и силовое плечо становится больше. Проходит через другую - угольник встает на прежнее место. Так, что получается, что у четырех "стаканов" с одной стороны масса значительно больше, чем у стаканов с другой, из-за действия сил гравитации. К сожалению его "вечный двигатель" не запатентован, и не апробирован, так как и наш российский институт патентной экспертизы не принимает к рассмотрению проекты таких двигателей. Создать же опытный образец изобретателю - одиночке не под силу, а промышленным предприятиям вроде бы и неприлично заниматься разными выдумками. А ведь, по идее, это экологически чистый двигатель, не портящий ландшафт и природу, не загрязняющий атмосферу.

Прослеживая историю, можно заметить, что одни изобретатели и ученые горячо верили в возможность создания вечного двигателя, другие - упорно сопротивлялись этому, отыскивая все новые истины. Галилео Галилей, доказывая, что любое имеющее тяжесть тело не может подняться выше того уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции. Таким образом, польза для науки шла как со стороны верующих, так неверующих. Известный физик, академик Виталий Лазаревич Гинзбург считал, что По-существу, идея вечного двигателя была научной. Плохо ли, хорошо ли, но она готовила благодатную почву грядущим естествоиспытателям для постижения более высоких истин. Как хорошо сказал томский профессор, философ А.К.Сухотин: "... неуклонно подогревая интерес, идея вечного двигателя стала своего рода идейным двигателем вечного сгорания, подбрасывающим свежие поленья в топки, ищущей мысли".

Тем временем, из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу патентов на придуманные ими вечные двигатели, ряд национальных патентных ведомств и академий наук зарубежных стран (в частности, Парижская академия наук приняла запрет еще в 17-м веке), приняли решение вообще не принимать к рассмотрению заявки на изобретения абсолютного двигателя, поскольку это противоречит закону сохранения энергии.

Всемирно известный в области механики советский академик Борис Викторович Раушенбах считает такие решения научных организаций ошибочными и вредными для дальнейшего развития науки. Он утверждает, что наука должна глубоко исследовать, доказывать и терпеливо разъяснять, а не пресекать и, тем более, не запрещать любые изобретения ("не накидывать уздечку на исследовательскую активность, куда бы она не расходовалась"). Понятно, что принцип сохранения энергии никакими конструкциями вечных двигателей не поколебать, но возможны уточнения, выяснение сфер его применения и пересечения с другими физическими принципами. Открылось же, например, что этот закон комбинируется с законом сохранения массы и такое проявление пошло на пользу более глубокого осмысления этих двух законов.

7. Вселенная - Вечный двигатель.

Есть один настоящий вечный двигатель, наличие которого наукой не отрицается. Это сама Вселенная.

По современным представлениям, у Вселенной было начало. Все началось с Большого Взрыва где-то около 15 миллиардов лет назад. А что было раньше? Наука обычно отвечает, что этот вопрос не имеет смысла, так как время родилось одновременно с Вселенной, и для особой точки Большого Взрыва нет понятия "раньше", как нет понятия "южнее" для Южного полюса. Возможно, этот ответ вас не удовлетворит. Тогда придется отправить вас к блаженному Августину. Говорят, на вопросы маловерных, что делал Бог до того, как он сотворил время, блаженный Августин отвечал, что Бог проектировал специальный ад для тех, кто впоследствии будет задавать подобные вопросы.

После Большого Взрыва и до настоящего времени Вселенная все время расширяется. Во время этого расширения, энергия всех частиц Вселенной уменьшается. Это можно увидеть так. Выделим очень большую "космическую ячейку" и посмотрим, как она расширяется. На нее будут оказывать влияние остальные части Вселенной, так как, например, свет, излученный этими частями, через некоторое время придет в нашу космическую ячейку. Как учесть это влияние? На больших масштабах Вселенная однородна. Это означает, что свет, излученный остальными ячейками, ничем не отличается оттого, что излучается в нашей ячейке (как и любая другая форма энергии). Поэтому можно мысленно убрать все остальные ячейки Вселенной, но зато представить, что наша космическая ячейка окружена идеально отражающими стенками, которые отражают все, что излучается или движется внутри ячейки. Таким образом, влияние других частей Вселенной заменяется самовлиянием содержимого космической ячейки. Если ячейка достаточно большая и Вселенная однородна, эта замена оправдана.

Но излучение оказывает давление на стенки ячейки и при расширении совершает работу. Следовательно, обитатели космической ячейки теряют энергию, так же как молекулы газа теряют энергию, когда они выталкивают поршень из цилиндра. Но есть большая разница. Энергия молекул переходит в кинетическую энергию цилиндра. А в случае Вселенной во всех ячейках происходит одно и то же, все они теряют энергию. Куда уходит эта энергия? Никуда. Считается, что закон сохранения энергии неприменим для Вселенной в целом.

Впрочем, это может означать всего лишь неполноту наших знании о Вселенной. Некоторые ученые считают, что потерянная энергия переходит в гравитационную энергию и полная энергия Вселенной все равно сохраняется. Однако определение гравитационной энергии Вселенной не так просто и до сих пор вызывает жаркие споры

Заключение

О "вечном двигателе", "вечном движении" часто говорят и в прямом и в переносном смысле слова, но не все отдают себе отчёт, что, собственно, надо подразумевать под этим выражением. Вечный двигатель - это такой воображаемый механизм, который безостановочно движет сам себя и, кроме того, совершает ещё какую-нибудь полезную работу (например, поднимает груз). Такого механизма никто построить не смог, хотя попытки изобрести его делались уже давно. Бесплодность этих попыток привела к твердому убеждению в невозможности вечного двигателя и к установлению закона сохранения энергии - фундаментального утверждения современной науки. Что касается вечного движения, то под этим выражением подразумевается непрекращающееся движение без совершения работы.
Вечный двигатель - романтическая мечта подвижников, пытавшихся дать человечеству беспредельную власть над природой, вожделённый источник обогащения для шарлатанов и авантюристов; сотни, тысячи проектов, так никогда не осуществлённых; хитроумные механизмы, которые, казалось, вот-вот должны были заработать, но почему-то оставались в неподвижности; разбитые судьбы фанатиков, обманутые надежды меценатов... Но из-за чего всё это происходило? Из-за незнания элементарных физических законов, из-за желания из ничего получить всё. До сих пор в патентные бюро поступают заявки с устройствами, которые по существу являются вечными двигателями. Видимо, в самой идее вечного двигателя кроется какая-то тайна, что-то, что заставляет людей искать и искать его секрет. Но, видно так устроен человек...

Я познакомился с многовековой историей попыток решить энергетические проблемы «прямым путем» - создать двигатель, производящий работу либо из ничего (вечные двигатели первого рода), либо из того, что есть, но работу произвести не может (вечные двигатели второго рода).

Эти попытки, естественно, к успеху не привели, хотя и способствовали определенным образом на первых этапах развитию науки об энергии. Более того, весь путь «псевдоэнергетики», занятой поисками вечных двигателей, неразрывно связан с историей настоящей энергетики. Псевдоэнергетика по-своему «отслеживала» стоящие перед настоящей энергетикой задачи, пытаясь тоже решить их.

Увлечение вечными двигателями, сохранившееся еще до нашего времени в своеобразной форме perpetuum mobile-2, несмотря на «научное» оформление долго жить не сможет. Вечный двигатели остаются лишь интересным и поучительным эпизодом истории физики и энергетической науки.

Лично я считаю, что создания абсолютно вечного двигатель невозможно из-за элементарных правил физики. Но создание двигателя, который будет работать хотя бы век безостановочно, по-моему, вполне интересная и решаемая задача.

Список литературы

1. Кабардин О. Ф. Физика: Справочные материалы. М., 1991.

2. Краткий Политехнический Словарь. М., 1956.

3. Орд-Хьюм А. Вечное движение. М., 1980.

4. Перельман Я. И. Занимательная физика. М., 1991.

5. Ресурсы Интернета

Приложение

Как сделать вечный двигатель своими руками

Пример 1

По представленной схеме, была разработана реальная и вполне работоспособная модель вечного двигателя.

На схеме представлено более упрощенное соединение работающих элементов, а именно, соединение якорей двигателя и генераторов и единого агрегатного вала, в реальном исполнении применялась ременная передача.

Генератор и электродвигатель был зафиксирован таким образом, чтобы при запуске электродвигатель мог одновременно вращать генераторные валы.

Чтобы создать макет двигателя использовался обычный автомобильный аккумулятор и такой же электрогенератор 1 со стандарным 12 в напряжением. Генератор 2, относительно генератора 1 был сделан меньше размером, тем самым он вырабатывает меньше рабочей энергии и снижает нагрузку на электродвигатель.

Для вечного двигателя использовался обычный двигатель от шлифовальной машины, который может работать без перегрева может вращать якоря генератора в пределах от 2000-5000 об./мин., так он может работать как и с нагрузкой, так и с добавлением дополнительным генератором меньшей нагрузки. Усиливает или обеспечивает переменным током преобразователь МАП «Энергия», который получает входную энергию от аккумулятора.

Преобразователь или усилитель тока «Энергия» увеличивает напряжение поступающего тока от аккумулятора, со стандартных переменных 12в до 220в. Уже преобразованный постоянный ток обеспечивал работу электродвигателя с потребляемой мощностью 1200 Ватт.

Схема "вечного двигателя"

В электрическую цепь, с помощью проводов соединяются: Генератор 1, аккумулятор, электродвигатель и усилитель. Энергия, которая поступает от аккумулятора усиливается, преобразуется до 220В, а от усилителя переменный ток поступает к электродвигателю, который в свою очередь начинает вращать валы якорей, одновременно двух генераторов, а уже сами генераторы начинают вырабатывать электрический ток.

При том, что генератор 1 начинает вырабатывать постоянный ток 12 в и подзаряжает аккумулятор, а потребности потребиля, то есть уже целевой ток для населения будет обеспечивать генератор 2.

После запуска механизма накопленная энергия аккумулятора абслютно не тратится, за счет непрерывной подзарядки, тем и обеспечивается непрерывная цепь работы.

Пример 2 Вечный двигатель на постоянных магнитах

Вечный двигатель показан на рисунке. Его конструкция состоит из двух постоянных магнитов, например неподвижного дугового магнита с с зазором и подвижного полосового магнита, вставленного в этот зазор в направляющие полозья и шторочных качелей с двумя шторками, выполненными в виде двух магнитных экранов. Магнитные экраны могут быть выполнены разными способами (например с применением диамагнитных материалов или дырчатые шторки из ферромагнетиков определенной толщины и конфигурации и т.д. ) Они обеспечивают нулевое силовое взаимодействие одноименных магнитных полюсов этих магнитов при перекрытии их экранирующей шторкой в крайних точках сближения полосового магнита магнитным полюсом с одноименными полюсами дугового магнита. При выводе экранирующей шторки магниты отталкиваются разноименными полюсами, и тем самым обеспечивают механические колебания полосового магнита и перемещение качелей с магнитными экранами через простейшую механику вообще без подвода механической энергии извне.

Пример 3

.Ниже колеса с перекатывающимися в них тяжёлыми шариками. Изобретатель воображал, что шары на одной стороне колеса, находясь всегда ближе к краю, своим весом заставят колесо вертеться.

Конечно - это невозможно, но в одном из городов Америки устроено было ради рекламных целей, для привлечения внимания публики к кафе, огромное колесо именно подобного рода. Конечно, этот "вечный двигатель" незаметно приводился в действие искусно скрытым посторонним механизмом, хотя зрителям казалось, что колесо двигают перекатывающиеся в прорезах тяжёлые шары. В том же роде были и другие мнимые образцы вечных двигателей, выставлявшиеся одно время в витринах часовых магазинов для привлечения публики: все они незаметно приводились в движение электрическим током.

Ниже приведен слегка модифицированный механизм

К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой его стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна всегда перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно, по крайней мере до тех пор, пока не перетрётся его ось. Так думал изобретатель. Между тем, если сделать такой двигатель, то он вращаться не будет. Почему же расчёт изобретателя не оправдывается?

Вот почему: хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, но неизбежно такое положение, когда число этих грузов меньше, чем на левой. Взгляните рисунок выше. Cправа всегда 4 груза, слева же - 8. Оказывается, что вся система уравновешивается. Естественно, что колесо вращаться не станет, а, сделав несколько качаний, остановится в таком положении.

Теперь доказано, что нельзя построить механизм, который вечно двигался бы сам собой, выполняя ещё при этом какую-нибудь работу. Совершенно безнадёжно трудиться над такой задачей. В прежнее время, особенно в средние века, люди безуспешно ломали головы над её разрешением и потратили на изобретение "вечного двигателя" (по латыни perpetuum mobile) много времени и труда. Обладание таким двигателем представлялось даже более заманчивым, чем искусство делать золото из дешёвых металлов.

У Пушкина в "Сценах из рыцарских времён" выведен такой мечтатель в лице Бертольда.

"- Что такое perpetuum mobile? - спросил Мартын. - Perpetuum mobile, - отвечает ему Бертольд, - есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому... Видишь ли, добрый мой Мартын! Делать золото - задача заманчивая, открытие, может быть, любопытное и выгодное, но найти perpetuum mobile... O!...".

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/88496-proekt