5.“永动机”

无论是“永动机”，还是“永恒运动”，都被人们谈论了太长的时间，可是并不是所有人都明白这其中的含义。“永动机”是这样一种机械，它只存在于人们的想象之中，它可以永不停歇地运作，而且还可以提供一些有用功（比如提重物）。虽然人们很早就进行过这方面的尝试，不过从来没有人成功过。所有参与这种尝试的人都无功而返，这促使了人们相信永动机是不存在的，并且因此确立了现代科学上一个基本的定律：能量守恒定律。关于“永恒运动”，依照字面意思就是一种在不做功的情况下实现不停运动的现象。

图44　中世纪设计的永动轮

图44所展示的就是存在于人们脑海里的永动机的样子。这是古老的设计方案之一，直到现在，仍然有很多科学家在屡屡失败的情况下，不断地拿出新的设计方案。一些能够自由活动的小短杆被放置在轮子的边缘部分。无论轮子在什么地方，轮子右侧的重物都会比左侧更偏离中心，所以，右边的重物肯定比左边的重，轮子在这样的情况下就会发生旋转。换句话说，轮子可以不停地旋转下去，一直转到轮轴全被磨烂为止。这就是发明家设计出来的方案。不过，这部机器真的被制造出来后，并没有如人们预想的那样旋转。

为什么会出现这样的情况呢？

下面我来讲一下原因，尽管轮子右边的重物总是偏离中心，不过，右边的重物数量明显少于左边，请看图44，右边的重物加在一起只有4件，可是左边的重物加在一起却有8件。这就导致轮子处于一种平衡的状态下，在这样的情况下，轮子肯定转不起来。就算它能够摆动几下，也会停留在图示的位置上。

如此一来，我们可以证明，既能不停地运动，还能做某种有用功的机器是造不出来的。将精力全都花费在这个难题上完全没有意义。以前，尤其是在中世纪，人们花费了大量的时间和金钱解决这一物理难题，那时候的人们认为，发明永动机（拉丁文为perpetuum mobile）要比在质地粗糙的金属中提炼黄金更能吸引人们的眼球。

在《骑士时代的几个场景》中，普希金曾经通过别尔托尔德的外貌特征描述了这样一位幻想家。

“什么是perpetuum mobile？”马丁问。

“perpetuum mobile，”别尔托尔德回答说，“就是永不停歇的运动。如果我可以实现永不停歇的运动，那么人类的创造就会突破极限。我亲爱的马丁，你要明白，尽管提炼黄金确实很吸引人，但是永动机的发明会比它更有意思，更有实用价值。不过，实现这一发明的前提是拥有perpetuum mobile啊！”

图45　设想的装有滚珠的“永动机”

在人们设计出的上百台永动机中，没有一台可以真正运转起来。正如我们在之前举的例子，一些问题的忽视导致发明家的全盘计划落空。

我们再来看一下下面这台永动机：这是一只装有很多滚动的钢珠的轮子（如图45）。发明家当初的设想是，轮子上肯定有一边的滚珠偏离中心，如此一来，轮子会依靠自身的重量旋转起来。

毫无疑问，这样的轮子是没法转动起来的。它和图44里的永动机拥有相同的问题。不过在美国的一座城市里，一家咖啡店另辟蹊径，制造了一个图46这样的巨型轮子来吸引顾客。尽管在空隙里翻滚的沉重的球体会如人们预想的那样让轮子翻滚起来，可是，实际情况却是一台隐藏起来的发动机在偷偷地推动这台“永动机”转动。经常摆在钟表店橱窗里吸引顾客的永动机也都是骗人的，道理跟这个类似，它们都是由电动机偷偷地供电运转的。

曾经有一个带有广告性质的永动机着实给我的讲解带来了麻烦，我的工人学生们都被它迷住了。起初他们对我提出的观点持质疑的态度，跟我讲的大道理相比，那些通过滚动的珠子带动轮子旋转显然更能吸引他们，他们也不认为那个所谓的工业奇迹其实是由城市发电厂输送的电流驱动的。正巧那时是假期，供电厂休息，这着实让我轻松了不少，因此，我让学员们在工厂放假期间多多观察那台机器，他们真的去看了。

“你们看见永动机了吗？有什么感觉？”

“我们没看到，”他们面红耳赤地回答道，“它被人用报纸遮上了……”

后来，他们再也不怀疑能量守恒定律的真实性了。

图46　为了做广告而在洛杉矶建造的想象中的“永动机”