Услышав слова «перпетуум мобиле», многие удивляются – дескать, что за страсть такая непонятная? На самом деле, слова эти латинские, и переводятся они как «вечное движение». В частности, этими словами называют так называемый вечный двигатель – то есть воображаемую машину, которая, будучи запущена один раз, не остановится уже никогда. Машину, которой не нужно топливо, бензин, электричество, мускулы людей или животных и так далее. Машину, которая «работает сама по себе».
Возможно, вы слышали или читали, что вечный двигатель изобрести нельзя. «А почему нельзя?» – задают вопрос самые любопытные. И вот тут современная наука, если быть честными до конца, ничего толком и по существу ответить не может.
«То есть как это не может ответить?» – спросят самые любознательные и эрудированные. «А как же знаменитый закон сохранения энергии из учебника физики?». Кхм... Дело в том, что этот закон называется законом – но на самом деле это не закон, а постулат. Аксиома. То есть утверждение, которое считается истинным «само по себе», без какого-либо доказательства. Да, нас окружают тысячи (и миллионы) примеров того, что этот постулат работает и выполняется – но вот почему именно он должен выполняться, этого учёные сказать не могут.
Не очень понятно? Сейчас объясним. Итак, в нашей с вами Вселенной – то есть в том большом мире, в котором мы живём, включая и Землю, и все планеты, и галактики, и даже скопления галактик, – существует некая «субстанция», невидимое и невесомое «не вещество», которое стоит дороже любых сокровищ и драгоценностей. Это – энергия!
Спросите у серьёзного учёного-физика «что такое энергия» – и очень вряд ли получите какой-то короткий и внятный ответ. Учёный с радостью расскажет вам, что энергия бывает кинетическая и потенциальная, что она бывает тепловая, химическая, электрическая и механическая, и что она может превращаться из одного вида в другой... Но вот ответить на вопрос «что такое энергия?» у него вряд ли получится. Она – есть, а что именно она из себя представляет... Мы не знаем. У неё нет цвета, вкуса, запаха, формы. Она невидима (мы видим её проявления, например, свет от электрической лампочки) – но саму энергию увидеть нельзя.
При этом энергия – это безусловно самое драгоценное, что существует в нашей Вселенной. Потому что исключительно благодаря энергии зажигаются звёзды, вращаются по орбитам планеты, живут и растут растения, животные – и в том числе люди, вы и я! Уберите энергию – и получите абсолютно мёртвый, неподвижный и жутко холодный (минус двести семьдесят три градуса с копейками) мир.
Мрачновато, правда? Вернёмся однако к нашему разговору. Предположим, что у нас есть... колесо. Толкнём это колесо, раскрутим его – оно начнёт вращаться. Причём законы физики (а именно закон сохранения крутящего момента) говорят: это колесо будет вращаться вечно... но!.. только в том случае, если ему никто не будет мешать. Когда мы толкнули это колесо, мы передали ему (от наших мускулов) энергию. И теперь эта энергия будет вращать колесо бесконечно – если никто эту энергию у колеса не отбирает!
Но в том-то и беда, что отбирать у колеса энергию будут обязательно. Прежде всего – трение оси о подшипники. Во-вторых – трение колеса о воздух. Отбираемая энергия будет постепенно превращаться в тепло и рассеиваться в окружающей среде. Энергии в колесе будет оставаться всё меньше и меньше, и в конце концов оно остановится. Мы можем присоединить к этому колесу электрический двигатель, или водяное колесо, или паровую машину – неважно, но для того, чтобы колесо вращалось постоянно (тем более – выполняло какую-то работу, например, поднимало и опускало кабину лифта в подъезде) нужен постоянный приток энергии извне, «снаружи».
В нашей Вселенной постулат сохранения энергии – «энергия не возникает из ничего и не исчезает в никуда, она просто превращается из одной формы в другую» – работает везде. Ну, или почти везде. Например, в силу своих удивительных свойств закон сохранения энергии «нарушают» такие загадочные объекты, как чёрные дыры. Но чёрные дыры – это тема для отдельного разговора, они вообще все мыслимые и немыслимые законы и постулаты нарушают, так что отодвинем их в сторону. А вот во всём остальном постулат о сохранении энергии работает железно!
Вторая особенность энергии (именно в нашей с вами Вселенной) заключается в том, что она всегда (всегда!) больше нуля. Она всегда положительна – а вот быть меньше нуля энергия не может. Писатели-фантасты и учёные-физики иногда придумывают какие-то иные миры, другие Вселенные, в которых, скажем, энергия может быть отрицательной. В которых «постулат сохранения» (он же «закон сохранения») не выполняется. И тогда становятся возможными самые настоящие чудеса и нелепости – скажем, в такой вселенной можно пожарить котлеты или яичницу на совершенно холодной сковородке. Или сделать батарейки, которые будут в процессе работы не «садиться», а наоборот – заряжаться! Или летать по воздуху «просто так», без крыльев, двигателя и волшебной метлы! Ну и вечный двигатель в таком мире вполне себе возможен. Но – не в нашем с вами...
На протяжении тысяч лет самые разные изобретатели – и честные, и мошенники – пытались построить тот самый вечный двигатель, «перпетуум мобиле». Но ни у кого в итоге ничего не вышло. И современные патентные бюро «проекты вечного двигателя» просто не принимают и не рассматривают – потому что упрямый постулат сохранения энергии (физики ещё его называют «первое начало термодинамики») все подобные проекты неумолимо отменяет.
Это была статья из будущего августовского номера "Лучика". А ещё в этом номере мы расскажем, почему "нельзя" делить на ноль (на самом деле можно, только ответ "не сойдётся"), про Гая Юлия Цезаря и гору Митридат, про синонимы, антонимы и сломанный мозг и ещё – про баобабы!
- Подписаться на журнал можно на сайте Почты России
- Купить – на Wldberries
- Скачать несколько номеров бесплатно – здесь
- Наш Телеграм-канал: https://t.me/luchik_magazine