Автопром

Перпетум мобиле. Перпетум мобиль – вечный двигатель

Золотой мечтой человечества во все века было создать такое устройство, которое производило бы работу, ничего при этом не потребляя и не расходуя собственных ресурсов, - вечный двигатель (перпетуум мобиле на латыни).

Первые описания подобного устройства встречаются в древних арабских и индийских рукописях.

Возникает вопрос: перпетуум мобиле - что это такое?

Двигатель Бхаскары

Индийский астроном и математик Бхаскара, живший в XII веке и написавший ряд дошедших до нас работ по астрономии и математике, предложил один из первых вариантов перпетуум мобиле. Описание вечного двигателя дошло до нас в одном из его стихотворений. Вечный перпетуум мобиле представлял собой колесо, к диагональным спицам которого были прикреплены сосуды со ртутью. При вращении колеса ртуть перетекает в сосудах, изменяется центр тяжести, и колесо должно вращаться само по себе непрерывно.

Перпетуум мобиле - что это такое? Цель, к которой надо стремиться, или нечто невозможное?

Изобретатели вечного двигателя

Счет изобретателям вечного двигателя идет на тысячи. Попытки создать его предпринимали и великие люди. Среди эскизов Леонардо да Винчи был обнаружен эскиз перпетуум мобиле. Никола Тесла и Майкл Фарадей тоже пытались создать такое устройство.

В XVIII веке алхимик и инженер Иохан Бесслер, известный также как Орфиреус, создал "действующую" модель вечного двигателя. Устройство представляло собой деревянное колесо, обтянутое тканью, с осью в центре, которое вращалось в запертой пустой комнате 14 дней. "Самодвижущиеся колесо" произвело сенсацию в обществе. Им заинтересовался даже Петр Первый, когда молва дошла до России. Орфиреус категорически отказался раскрыть секрет своего изобретения. Служанка Бесслера, поссорившись со своим хозяином, рассказала, что колесо двигали она и брат алхимика, дергая за шнурок из соседней комнаты.

В зависимости от развития науки изобретатели пытались создать двигатели с использованием магнитов, электрических батареек, водяных струй.

Аббат Джузеппе Дзамбони создал "вечный электромотор" на основе сухой батарейки без использования кислоты. Маятник на батареях Дзамбони работал несколько десятилетий, уже после смерти изобретателя.

В 1775 г. французская академия наук объявила, что не будет рассматривать более проблемы вечного двигателя и квадратуры круга.

Варианты вечных двигателей

Перечень конструкций вечных двигателей можно долго продолжать. С развитием радиотехники и электроники изобретатели пытались использовать для этого элементы электрических и радиосхем.

Среди интересных вариантов:

Водяной винт Роберта Флада. Водяное колесо, продолжающее молоть зерно под действием рециркулирующей воды. Вечные часы Кокса, которые, по его словам, были созданы на основе механических и философских принципов. Батарейка Карпена, которая была создана в 50-х годах прошлого века и до сих пор выдает напряжение. Электрическая машина Ньюмана, которая, по его заявлению, выдает больше энергии, чем было затрачено. НЛО-двигатель Отиса Карра, который использует неизвестную науке гравитационную энергию.

Вечные двигатели первого рода

С развитием теоретической термодинамики было сформулированы три ее основных начала. В соответствии с началами термодинамики и определятся род перпетуум мобиле. Первое начало термодинамики описывает закон сохранения энергии.

И вечные двигатели, способные работать и производить энергию, ничего не потребляя, называются двигателями первого рода. Закон сохранения энергии является фундаментальным. Природа запрещает существование вечных двигателей первого рода.

Вечные двигатели второго рода

Второе начало термодинамики - это принцип, описывающий направление передачи тепла между телами. Он описывается постулатами Клаузиуса и Томсона, которые запрещают передачу тепла от менее нагретого тела к более нагретому.

Вечными двигателями второго рода называют двигатели, которые используют для работы внутреннюю теплоту (энергию) замкнутой системы. Вечные двигатели второго рода - устройства достаточно хитроумные. В них не сразу можно рассмотреть нарушение физических законов. Подчас они носят очень наукообразные названия. Например, параметрическая электромашина, преобразователь тепла в электричество, мотор-альтернатор, система, создающая мощность из энергии электростатического поля, и т. п. Суть от этого не меняется.

Демон Максвелла

Для иллюстрации второго начала термодинамики и для объяснения что это такое - перпетуум мобиле, Джеймс Максвелл придумал некое фантастическое существо, которое находится в замкнутом объеме и, как мячики для пинг-понга, бросает молекулы с большой температурой в одну сторону сосуда, а с маленькой температурой - в другую. В результате одна часть сосуда нагревается, а другая охлаждается без использования дополнительной энергии. Если пренебречь энергией, которую должен получать демон Максвелла, перед нами практически вечный двигатель. Остается придумать такого демона, который бы согласился работать, ничего не потребляя. Образ демона Максвелла встречается и в литературе. В романе братьев Стругацких "Понедельник начинается в субботу" демоны Максвелла открывают и закрывают двери НИИЧАВО. Кен Кизи использовал этот образ для демонстрации взаимоотношений добра и зла в человеческом обществе. Демон Максвелла "первого рода" есть и у Станислава Лема.

Устройства, которые работают вечно, продолжают изобретать до сих пор. И некоторым удается даже получить патент. Правда, патентные бюро избегают наименования "вечный двигатель", но суть от этого не меняется. Так, в 2005 г. американец Борис Вольфсон запатентовал некое устройство на основе антигравитации, которое, ничего не потребляя, создавало бы силу тяжести на борту космических кораблей, а в 1995 г. американский патент получил наш соотечественник Александр Фролов за "устройства для создания полезной работы без применения внешних источников".

Название "перпетуум мобиле" относится не только к физике и неким конструкциям. Его можно встретить и в музыке. Так называются быстрые музыкальные пьесы, которые как бы не кончаются. Пьеса с таким названием есть и у Шопена.

При исследованиях определенных квантовых процессов иногда кажется, что закон сохранения энергии нарушается. Потом физики дают этому объяснение, но какое-то время кажется, что чудо возможно. Перпетуум мобиле - что это такое, как ни чудо!

И такое чудо существует. Это вечное стремление человека двигаться к новым горизонтам, исследовать космос, подниматься на Эверест и спускаться в Марианскую впадину.

Взлёт и падение Орфиреуса.

Иоганн Эрнст Элиас Беслер, известный под псевдонимом Орфиреус, был весьма одаренным человеком. В молодости он изучал богословие, затем штудировал медицину и, наконец, решил заняться изобретательством, замахнувшись сразу на создание перпетуум мобиле. Солидными техническими знаниями Беслер не обладал, зато был предприимчив и красноречив.

В 1715 году он представил публике маленькую работающую модель вечного двигателя. По рекомендации великого немецкого математика и философа Лейбница ландграф Гессен-Кассельский Карл пригласил Беслера к себе в замок, где предоставил ему летний домик с большой комнатой и кладовкой для постройки полномасштабной модели его «самодвижущегося колеса».

Почти два месяца Орфиреус трудился над перпетуум мобиле, причем все это время в летний домик никого не пускал. Наконец 12 ноября 1717 года — в присутствии ландграфа — изобретатель запустил большое колесо, которое не только вращалось само по себе, но и поднимало при этом тяжелый груз на значительную высоту. После «представления» комната была заперта на замок, опечатана и оставлена под бдительным караулом двух гренадеров. Через две недели печати сняли. Ландграф со свитой вошел в помещение и не поверил своим глазам: колесо все еще вращалось «с неослабевающей быстротой». Машину остановили, тщательно осмотрели, после чего Орфиреус опять запустил ее. В течение сорока дней комната снова оставалась запечатанной, а у дверей караулили гренадеры. Когда 4 января 1718 года печати сняли, экспертная комиссия нашла колесо в движении!

Ландграф и этим не удовольствовался: был сделан третий опыт -вечный двигатель запечатали на целых два месяца. Однако по истечении срока его нашли работающим. Изобретатель получил от восхищенного ландграфа официальное удостоверение о том, что его «перпетуум мобиле делает 50 оборотов в минуту, способен поднять 16 кг на высоту 1,5 м, а также может приводить в действие кузнечный мех и точильный станок».

Весть об изумительном изобретении доктора Орфиреуса быстро разнеслась по всей Европе. Достигла она и Петра I, весьма падкого до всяких «хитрых машин». Русский царь загорелся купить «самодвижущееся колесо» и даже собирался пригласить Орфиреуса — выдающегося механика — к себе на службу. Но тот запросил за свое изобретение огромную сумму: «На одной стороне положите 100 000 талеров, а на другой я положу свою машину». Трудно сказать, чем бы все кончилось, но Петр внезапно умер, и сделка не состоялась.

Впрочем, это никак не сказалось на судьбе Беслера. Много лет он наслаждался громкой славой и купался в роскоши, показывая публике за немалую плату свой вечный двигатель. Великие мира сего осыпали его высокими милостями; поэты слагали оды и гимны в честь чудесного колеса.

Но однажды случилось непредвиденное. Жена и служанка Орфиреуса, крупно поссорившись с ним, признались: именно они да еще брат изобретателя приводили в движение «вечный двигатель». Спрятавшись в кладовке, они тянули за тонкую, но прочную веревку, незаметно для наблюдателей намотанную на часть оси колеса, скрытую в стойке.

Разоблаченный мошенник до самой своей смерти твердил, что жена и прислуга оговорили его по злобе.

Но… единожды солгавши, кто тебе поверит?..

Колесо и винт Архимеда.

Первая известная нам попытка создать настоящий вечный двигатель была предпринята еще в V веке н. э. Устройство этого механизма подробно изложено в санскритской «Сиддахнте Сиромани» — рукописи по астрономии, и это на первый взгляд довольно странно. На самом деле все закономерно: ученые мужи древности представляли вечный двигатель в виде небесных колес, вращаться которые заставляют ангелы. Неизвестный изобретатель решил скопировать космический принцип в земном механизме. В итоге появился чертеж колеса с двумя рядами одинаковых углублений, заполненных ртутью и плотно закрытых. Они зигзагообразно располагались на внешнем ободе, что должно было обеспечить постоянное движение колеса. В 1150 году индиец Бхаскара предложил усовершенствовать перпетуум мобиле: закрепить на колесе снаружи под углом к ободу набор трубок с ртутью. По задумке изобретателя перетекание жидкости в трубках должно было создать асимметрию в распределении грузов, которая обеспечивала бы беспрерывное вращение. Вечного двигателя, конечно же, не получилось — ни в том ни в другом случае, но сама идея колеса, одна сторона которого перевешивает другую, покорила умы изобретателей.В XIII в. известный французский архитектор и инженер Виллар д’Оннекур разработал механизм, в котором вместо ртути колесо должен был вращать вес нечетного числа мешочков со свинцовой дробью. А в 1438 году некий Мариано ди Жакопо из Сиены попытался превратить в вечный двигатель хитроумно переделанное водяное колесо.

Большой интерес у изобретателей вечного двигателя вызывал и так называемый архимедов винт -водоподъемная машина: вал с винтовой поверхностью, установленный в наклонной трубе, нижний конец которой погружен в воду.

В 1618 году Роберт Флудд предложил проект «мельницы замкнутого цикла». В нем вода должна была сначала подаваться архимедовым винтом из нижнего резервуара в верхний, а затем по наклонному желобу стекать на лопасти колеса, вращающего с помощью зубчатых колес, и этот винт, и мельничный жернов.

Идея с архимедовым винтом долго оставалась популярной, несмотря на то что в конце XV в. ее ошибочность доказал сам Леонардо да Винчи. Впрочем, этот гениальный ученый убедился и в несостоятельности вечного двигателя на основе колеса: он изготавливал и исследовал модели, пока не убедился, что ни одна из них почему-то не работает. Предупреждая других изобретателей о бессмысленности их поисков, Леонардо довольно категорично высказался: «Я пришел к выводу о невозможности нахождения непрерывного

движения, а также вечного колеса. Поиск конструкции вечного колеса — источника вечного движения -можно назвать одним из наиболее бессмысленных заблуждений человека».

Опять бью мимо!

Увы, для средневековых изобретателей Леонардо да Винчи не был непререкаемым авторитетом. Вечные двигатели продолжали появляться один за другим. Только теперь популярность набирали модели, работа которых основывалась на магнитах. Хотя первый такой механизм разработал еще в 1269 году некий Пьетро Перегрино, помощник великого ученого Роджера Бэкона. Он описал колесо с металлическими зубцами, каждый из которых последовательно отталкивался от магнита, обеспечивая тем самым непрерывное движение. Его усовершенствованный вариант предложил в 1570 году иезуит Иоганн Тэснериус: шарик вкатывается по наклонной плоскости, притягиваемый помещенным вверху магнитом, но до того, как прилипнуть к нему, проваливается вниз в проделанное на определенной высоте отверстие и скатывается к началу своего, казалось бы, вечного пути. Однако на практике колеса с зубцами не хотели вращаться, а шарик останавливался.

Не добились успеха и те изобретатели, которые пытались использовать различные свойства жидкостей. Например, капиллярное притяжение, заставляющее воду подниматься вверх по пористым материалам. Ни один из таких вечных двигателей не заработал.

Единственным, кому улыбнулась удача, был Джеймс Кокс. В 60-х гг. XVII века он создал «вечные» часы, которые питало сжатие и расширение ртути под воздействием атмосферного давления. По существу, это был большой барометр, приспособленный для полезной механической работы. Но многообещающее устройство не оправдало надежд. Его промышленная эксплуатация оказалась абсолютно невыгодной: даже для приведения в действие маломощного механизма часов Кокса требовалось около 150 кг дорогой и экологически опасной ртути.

В конце XVIII в. на Европу обрушилась промышленная революция. В1789 году Джеймс Ватт изобрел паровой двигатель, в 1803 году Роберт Фултон заставил с его помощью двигаться пароход. С 1825 года по Англии уже вовсю курсировал паровой поезд, состоящий из 33 вагонов. Успехи окрыляли. То, что раньше казалось невероятным, становилось абсолютно реальным, доступным. Понятное дело, на этом фоне вновь вспыхнул интерес к вечному двигателю. Создание перпетуум мобиле сулило не только славу, но и большие деньги. А потому очередной «вечный» изобретатель не замедлил явиться.

В 1872 году Джон Кили, механик из Филадельфии, объявил, что нашел способ извлечения энергии из светоносного эфира. Ему удалось убедить многих инженеров и бизнесменов инвестировать средства в реализацию его идеи. На собранный миллион долларов была создана «Кили Мотор Компани». И через два года публике представили эфирный генератор.

Надо отдать Кили должное: значительную часть денег он действительно потратил на оборудование лаборатории. Свои секреты изобретатель не доверял никому, особенно физикам и инженерам, и все опыты проводил самостоятельно. Ни одна из машин Кили не работала должным образом без его присутствия, что, естественно, наводило на некоторые подозрения. Инвесторы потребовали от него создания коммерческого образца, однако таковой так никогда и не появился на рынке.

Целых 26 лет Кили вешал лапшу на уши спонсорам, время от времени показывая им свои конструкции. Видимо, демонстрации были весьма убедительны — надежды на золотые горы вкладчиков не оставляли.

Грандиозный обман раскрылся только после смерти Кили в 1898 году. Его лабораторию тщательнейшим образом осмотрели, но вместо перпетуум мобиле нашли двойные потолки и полы, с тщательно замаскированными каналами в них. А в фундаменте обнаружился резервуар со сжатым воздухом, которым и приводились в движение «вечные двигатели» Кили… Се ля ви!

Не верь глазам своим!

Проблемой вечного двигателя занимались многие знаменитые ученые, но все они, как и Леонардо да Винчи в свое время, пришли к выводу, что перпетуум мобиле невозможен, поскольку он противоречит закону сохранения энергии, звучащему так: «Энергия не исчезает и не возникает из ничего. В изолированной системе она может только переходить из одной формы в другую, но ее общее количество остается постоянным».

В 1775 году Парижская академия наук приняла решение прекратить рассмотрение проектов вечных двигателей, но это не остановило энтузиастов. Естественно, возникает вопрос: что заставляет их делать это? Тщеславие? Жажда наживы? Нет. Просто человеческая душа не может смириться с наличием пределов материального бытия, ибо так уж она устроена. И поэтому переубедить одержимого вечным двигателем невозможно.

В качестве примера новейших разработок в «запретной» области можно привести тепловые насосы. Они позволяют при затрате, например, 1 кВт/ч электроэнергии получить 3-4 кВт/ч тепловой энергии. Тем не менее такое устройство не является вечным двигателем, нарушающим закон сохранения энергии. Это просто «холодильник наоборот».

Обычный холодильник отбирает тепло от продуктов в холодильной камере и выделяет это тепло в окружающий воздух. А насос поглощает тепло из окружающей среды — воздуха, грунтовых вод, водоемов — и передает его пользователю для отопления или горячего водоснабжения. Так что, если вы увидите на какой-нибудь выставке тепловой насос и табличку, на которой написано, что у этого устройства КПД 300%, не верьте глазам своим, как советовал Козьма Прутков. Те 200% энергии, не потребленные из сети электроснабжения, были просто взяты от окружающей среды.

В последнее время изобретатели вечных двигателей предлагают черпать энергию для них из вакуума. Правда, как это сделать, пока никто не знает…

Радиевые часы.

Но вернемся к вечным двигателям, которые работают «вечно» по человеческим меркам и при этом не нарушают законов физики.

Одним из таких довольно простых устройств являются радиевые часы, представленные широкой публике в 1903 году Джоном Уильямом Стреттом, будущим нобелевским лауреатом по физике. В этих часах небольшое количество соли радия помещено в стеклянную трубку, покрытую снаружи проводящим материалом. В конце трубки имеется латунный колпачок, а на нем висит пара золотых лепестков. Все это находится в стеклянной колбочке с выкачанным воздухом.

Внутренняя поверхность колбочки покрыта проводящей фольгой, заземленной через провод.

Отрицательные электроны (бета-лучи), которые излучает радий, проходят через стекло на лепестки, оставляя центральную часть трубки положительно заряженной. В результате золотые лепестки, отталкиваясь друг от друга, расходятся. Когда они касаются фольги, происходит разряд, лепестки опускаются, и рабочий цикл начинается снова. А поскольку период полураспада радия составляет 1620 лет, такие часы могут работать многие столетия без видимых изменений.

В свое время радиевые часы были учтены настоящим перпетуум мобиле: природа ядерной энергии еще не была известна, и оставалось неясно, откуда берется энергия, заставляющая лепестки двигаться. Однако с развитием науки стало ясно, что закон сохранения энергии все равно торжествует: радиевая «батарейка» со временем разряжается, и часы останавливаются.

Игра стоит свеч.

Между тем ирландская компания Steorn недавно столкнулась с загадочным явлением, которое не укладывается в прокрустово ложе современной физики. И произошло это совершенно случайно.

В 2003 году компания стала разрабатывать более совершенные микрогенераторы энергии. В ходе исследований выяснилось, что КПД изделий — свыше 100%. Источник поступления дополнительной энергии установить не удалось. Но достоверно известно, что ее получение не приводит к износу оборудования. То есть речь может идти о потенциальном вечном двигателе.

В связи с этим компания всеми силами пыталась привлечь внимание к загадочному феномену. В течение 2005 года Steorn несколько раз обращалась к уважаемым академическим институтам с просьбами о независимом анализе полученных результатов. Однако откликнулись лишь некоторые ученые. Они и стали свидетелями тестирования и подтвердили выводы компании. Тем не менее никто из ученых мужей не осмелился оставить свою подпись под документами, идущими вразрез с официальной наукой.

В 2006 году Steorn решила попытать счастье еще раз. Со страниц журнала The Economist компания обратилась к широкому фугу специалистов с целью набрать 12 независимых экспертов, дабы те протестировали технологию, проанализировали ее, а результаты своих исследований опубликовали в прессе. Как заявил генеральный директор компании Шон МакКарти: «Мы не питаем иллюзий: наверняка феномен встретит недоверие и критику и после научных публикаций результатов, ведь брошен вызов фундаментальным основам физики. Но пусть ученое сообщество докажет, что мы неправы. Ответ на вопрос, который мы ставим, слишком важен, чтобы пренебрегать им. Ведь, реализовав нашу технологию, можно покрыть все потребности людей в энергии без ущерба для экологии. Игра стоит свеч».

Если экспертиза не выявит принципиальных ошибок в революционной технологии, Steorn собирается продавать лицензии на ее использование. При этом компания планирует заниматься своего рода благотворительностью: бесплатно снабжать энергией страны третьего мира.

Сегодня ведутся оживленные дискуссии о том, откуда же берется загадочная дополнительная энергия? Ответа, который бы устраивал всех, пока нет. Что ж, поживем — увидим. Может статься, и этот вечный двигатель окажется химерой. Скептики удовлетворенно хмыкнут, но романтики продолжат поиски…

Вечный двигатель, или на латинском языке "перпетум мобиль", представляет собой гипотетическую машину, которая могла бы функционировать вечно после придания ей начального импульса и без необходимости последующего подвода энергии к ней.

Законы термодинамики

Чтобы понять, возможен или невозможен перпетум мобиль, следует вспомнить первые два закона термодинамики:

Первый закон термодинамики гласит: "Энергия не создается и не уничтожается, она может лишь переходить в разные состояния и виды". То есть если над данной системой совершают работу или она обменивается теплом с внешней средой, то ее внутренняя энергия изменяется.
Второй закон термодинамики. Согласно ему, "энтропия Вселенной стремится увеличиться с течением времени". Этот закон указывает, в каком направлении будет протекать термодинамический процесс самопроизвольно. Кроме того, из этого закона следует невозможность перехода энергии из одного вида в другой без потерь.

Вечный двигатель первого и второго рода

Вечный двигатель, или на латинском языке perpetuum mobile, бывает двух родов:

Вечный двигатель первого рода представляет собой машину, которая постоянно работает без подвода внешней энергии и при этом совершает какую-либо работу. То есть перпетум мобиль первого рода противоречит первому закону термодинамики, поэтому, кстати, он и получил название двигателя первого рода.
Вечный двигатель второго рода - это любая машина, которая работает с периодическими циклами, преобразуя один вид энергии в другой, например, механическую в электрическую и наоборот, без каких-либо потерь в процессе этого преобразования. То есть вечный двигатель (перпетуум мобиле) второго рода противоречит второму закону термодинамики.

Невозможность существования

Вечный двигатель первого рода противоречит фундаментальному закону физики о сохранении энергии изолированной системы, поэтому существовать не может. Что касается perpetuum mobile второго рода, то он также невозможен, поскольку в любом работающем двигателе происходит распыление энергии различными способами, главным образом, в виде тепла.

Учитывая, что законы термодинамики проверены несколькими столетиями опытов и экспериментов и еще ни разу не дали сбоя, можно смело говорить, что любые проекты вечных двигателей - это обман. Такие проекты часто возникают в разнообразных религиозных кружках, в которых присутствуют верования о нескончаемых источниках энергии и так далее.

Кроме того, время от времени появляются различные мысленные "парадоксы", которые, казалось бы, демонстрируют работоспособность тех или иных перпетум мобиль. Во всех этих случаях речь идет об ошибках в понимании законов физики, поэтому такие мысленные "парадоксы" являются поучительными.

Исторические поиски вечных двигателей и их важность для развития человечества

Законы термодинамики были установлены окончательно во второй половине XIX века. Согласно им, любая работающая машина не может переводить энергию из одного состояния в другое с коэффициентом полезного действия, равным 100%, не говоря уже о постоянном снабжении энергией других систем без подвода ее к самой машине.

Несмотря на это, многие люди в ходе истории и по сей день искали и продолжают искать различные конструкции работающих вечных двигателей, которые можно сравнить со своеобразным "эликсиром молодости" в области механики.

Все проекты таких машин заключаются в использовании разных весов, углов, физических или механических свойств конкретных субстанций, которые могут двигаться постоянно и даже создавать избыточное количество полезной энергии. Говоря о современном времени и его огромных энергетических потребностях, можно понять важность перпетум мобиль, который бы стал настоящей революцией в развитии человечества.

Возвращаясь в историю, следует сказать, что первые известные проекты вечных двигателей начали появляться в средневековой Европе. Полагают, что первой моделью вечного двигателя стало соответствующее изобретение в Баварии в VIII веке нашей эры.

Известные проекты вечных двигателей в Средние века

К сожалению, до настоящего времени ничего не известно о существовании проектов перпетум мобиль в обществах до Средних веков. Не сохранилась никакая информация о том, что древние греки или римляне создавали такие машины.

Самым древним изобретением вечного двигателя, которое известно человечеству, является магическое колесо. Хотя не сохранилось изображений этого изобретения, исторические письменные источники говорят, что оно относится ко времени существования Империи Меровингов на территории современной Баварии в VIII веке. Однако некоторые историки говорят о том, что данная машина не существовала в действительности и что вся информация о ней является легендой.

Бхаскара был известным индийским математиком, который признается самым влиятельным ученым Средних веков на своем континенте. Его работы, касающиеся дифференциальных уравнений, предшествуют на 5 веков аналогичным работам Ньютона и Лейбница. Около 1150 года Бхаскара придумал колесо, которое должно было вращаться вечно. К сожалению, это изобретение так и не было сконструировано, но оно является первым несомненным свидетельством попыток создания вечного движения.

Первым изобретением вечного двигателя в Европе является машина известного французского масона и архитектора XIII века Виллара де Оннекура. Точно не известно, было ли его изобретение сконструировано, но в дневниках Виллара де Оннекура находят изображение его perpetuum mobile.

Легендарный инженер и изобретатель из Флоренции Леонардо да Винчи также создал несколько машин - вечных двигателей, и в этом плане он опередил на несколько веков свое время. Данные машины, естественно, оказались неработоспособными, и ученый сделал вывод о невозможности существования вечных двигателей в физике.

Вечные двигатели Нового времени

С наступлением Нового времени изобретение вечного двигателя стало популярным занятием, и многие изобретатели тратили свое время на создание такой машины. Связан этот бум прежде всего с успехом в развитии механики.

Так, итальянский изобретатель XVI века Марк Зимара сконструировал вечно работающую мельницу, а голландец Корнелиус Дреббель посвятил одно из таких изобретений английскому королю. В 1712 году инженер Иоганн Бесслер проанализировал более 300 подобных изобретений и решил создать собственный перпетум мобиль.

В итоге, в 1775 году члены королевской академии наук в Париже издали указ о том, что не будут принимать какие-либо изобретения, которые ассоциируются с тематикой вечного двигателя.

Мысленные эксперименты

В теоретической физике часто используют мысленные эксперименты, с помощью которых стараются проверить фундаментальные физические законы. Касательно темы вечных двигателей, можно назвать следующие проекты:

Демон Максвелла. Речь идет о нарушении второго закона термодинамики, когда гипотетический демон разделяет смесь газов. Этот мысленный эксперимент позволяет понять суть энтропии системы.

Вечный двигатель Ричарда Фейнмана, который выполняет работу за счет термических флуктуаций и поэтому может работать вечно. В действительности он будет работать до тех пор, пока окружающая среда имеет более высокую температуру, чем сам двигатель.

Окончательно ли мертва надежда создать вечный двигатель?

Мы не можем с уверенностью утверждать, что никогда не будет придумано механизма, способного работать вечно, поскольку человечество еще многого не знает о Вселенной, в которой живет. Возможно, будет открыт вид экзотической материи, например, черная материя в космосе, о которой почти ничего неизвестно. Поведение этой материи может заставить пересмотреть законы термодинамики. Эти законы являются настолько фундаментальными, что любое их изменение по своим масштабам будет аналогично влиянию теории Альберта Эйнштейна на законы классической механики Исаака Ньютона и на развитие физики в целом. Также возможно, что вечное движение существует в объектах, поведение которых подчиняется квантовой механике.

Вечный двигатель первого рода - двигатель (воображаемая машина), способный бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Их существование противоречит первому закону термодинамики. Согласно закону сохранения энергии
Вечный двигатель второго рода - воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел (см. Демон Максвелла). Они противоречат второму закону термодинамики. Согласно Второму началу термодинамики , все попытки создать такой двигатель обречены на провал.

История

Индийский или арабский перпетуум мобиле с небольшими косо закрепленными сосудами, частично наполненными ртутью.

Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя - задача весьма сложная. Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла. К самым ранним сведениям о Perpetuum mobile относится, по-видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI в., хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде . В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своем стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикрепленными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Принцип действия этого первого механического перпетуум мобиле был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. Бхаскара обосновывает вращение колеса весьма просто: «Наполненное таким образом жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе» . Первые проекты вечного двигателя в Европе относятся к эпохе развития механики , приблизительно к XIII веку. К XVI - XVII векам идея вечного двигателя получила особенно широкое распространение. В это время быстро росло количество проектов вечных двигателей, подаваемых на рассмотрение в патентные ведомства европейских стран. Среди рисунков Леонардо Да Винчи была найдена гравюра с чертежом вечного двигателя.

Неудачные конструкции вечных двигателей из истории

Рис. 1. Одна из древнейших конструкций вечного двигателя

На рис. 1 показана одна из древнейших конструкций вечного двигателя. Она представляет зубчатое колесо , 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. Дифференциальная 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.

Рис. 2. Конструкция вечного двигателя, основанного на законе Архимеда

На рис. 2 показано устройство ещё одного двигателя. Автор решил использовать для выработки энергии закон Архимеда . Закон состоит в том, что тела, плотность которых меньше плотности воды, стремятся всплыть на поверхность. Поэтому автор расположил на цепи полые баки и правую половину поместил под воду. Он полагал, что вода будет их выталкивать на поверхность, а цепь с колёсами, таким образом, бесконечно вращаться.

Здесь не учтено следующее: выталкивающая сила - это разница между давлениями воды, действующими на нижнюю и верхнюю части погруженного в воду предмета. В конструкции, приведённой на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка. Но на самый нижний бак, который затыкает собой отверстие, будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность. И она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода.

Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель

Литература

Вознесенский Н. Н. О машинах вечного движения . М., 1926.
Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель . М., 1922.
Кирпичёв В. Л. Беседы по механике . М.: ГИТЛ, 1951.
Мах Э. Принцип сохранения работы: История и корень его . СПб., 1909.
Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня . М.: Мир, 1984.
Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи . М.: Знание, 1980.
Перельман Я. И. Занимательная физика . Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.
Петрунин Ю. Почему идея вечного двигателя не существовала в античности? // Петрунин Ю.Ю. Призрак Царьграда: неразрешимые задачи в русской и европейской культуре. - М.: КДУ, 2006, с. 75-82

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Перпетуум мобиле" в других словарях:

Двигатель, вечный двигатель, пьеса, перпетуум мобиле, вечное движение Словарь русских синонимов. перпетуум мобиле сущ., кол во синонимов: 4 вечное движение (1) … Словарь синонимов

ПЕРПЕТУУМ МОБИЛЕ, нескл., муж. и ср. (лат. perpetuum mobile, букв. постоянное движение) (книжн.). Вечный двигатель, вечное движение. Несбыточные мечты о перпетуум мобиле. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ПЕРПЕТУУМ МОБИЛЕ, нескл., муж. и ср. (книжн.). В идеальных представлениях: вечный двигатель. Изобретатели перпетуум мобиле. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ПЕРПЕТУУМ МОБИЛЕ, то же, что вечный двигатель … Современная энциклопедия

- (от лат. perpetuum mobile вечно движущееся) 1) то же, что вечный двигатель.2) Название инструментальной пьесы, мелодия которой развертывается в непрерывном быстром движении мелкими длительностями … Большой Энциклопедический словарь