Вечный двигатель – это мечта человечества наряду с машиной времени и философским камнем. Принципиально машину времени можно изобрести, если принять теорию параллельных миров, также вполне себе научна и практическая схема устройства философского камня, который работает на идее синтеза атомов. Однако вечных двигателей быть не может даже гипотетически хотя бы по той простой причине, что ничто в мире не вечно.
Вечный двигатель – это вечная тема в пределах вечности Вселенной. Казалось бы, после открытия закона сохранения энергии в XIX веке и доказательств Эйнштейна уже в веке XX-м разговоры про какие-то вечные двигатели не стихнут, но куда там!
И сегодня разрабатываются всякие проекты всяких вечных двигателей, и их создатели утверждают, что во всех законах могут иметься исключения. И что как раз вечный двигатель под одно из этих исключений и подпадает.
Ну ладно, я не буду утомлять своих читателей всякими собственными соображениями, а только приведу интересный очерк лучше меня разбирающегося в теме специалиста, который появился еще в 1931 году в советском научно-популярном журнале «Вестник знания», и как раз рассказывающий о старинных и современных (на те времена) вечных двигателях. Материал этот раритетный, то есть, нигде до сих пор, кроме этого старого журнала, не появившийся - его нельзя отыскать даже в Интернете.
Журнал «Вестник знания», №№23-24, 1931 г.
СТАРЫЕ И НОВЫЕ ПРОЕКТЫ ВЕЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Автор: Я. Лесной
I.
В наши дни изобретатели вечных двигателей, пожалуй, не менее многочисленны, чем в прежние времена, когда, в попытках создать подобный механизм, иные проводили всю жизнь и тратили целые состояния. Невозможность осуществления вечного двигателя сознавалась передовыми мыслителями уже и в те времена; об этом писал Леонардо-да-Винчи еще четыре века назад.
В ХVІІІ столетии Парижская академия наук объявила, что не станет принимать к рассмотрению никаких проектов вечных двигателей, хотя в ту эпоху не могло еще быть строгого доказательства неразрешимости этой задачи. Оно стало достоянием науки лишь в середине ХІХ века, когда провозглашен был закон сохранения энергии, обрекающий на неуспех всякие попытки создания вечного двигателя.
Тем не менее и в настоящее время, спустя почти столетие со времени открытия закона сохранения энергии, все еще находятся и у нас и на Западе люди, надеющиеся отыскать решение заманчивой задачи.
Причина такого неисправимого и неуместного оптимизма по отношению к совершенно безнадежному делу кроется, надо полагать, в крайней общности закона постоянства энергии. Закон утверждает заранее, что всякий механизм, претендующий быть вечным двигателем, таковым не будет и что, следовательно, в ходе мыслей изобретателя неизбежно кроется ошибка. Но какова ошибка, в чем она заключается, - этого закон постоянства энергии не указывает. Ошибку приходится каждый раз разыскивать особо. Нередко она в проекте изобретателя бывает так запрятана, что обнаруживается не без труда даже опытными по этой части критиками. Случается, что она долго остается необнаруженной, а тем временем изобретатель питает ложную уверенность, что ему удалось «перехитрить» или даже опровергнуть закон сохранения энергии.
Такова, по-видимому, главная причина живучести идеи вечного двигателя и непопулярности доказательств бесплодности усилий ее осуществить. К этому присоединяется, конечно, и смутность механических представлений у авторов проектов. Не говоря уже о недостаточном знакомстве с основами механики, наблюдается нередко у таких изобретателей и отсутствие ясного сознания того, что собственно они стремятся изобрести.
Если бы удалось устроить машину, которая двигалась бы вечно, не производя, однако, никакой работы (изготовить, например, колесо, вращающееся без трения), то в наших руках оказалась бы не заветная мечта изобретателей вечного двигателя, а совершенно бесполезная игрушка. Ошибочно думать, что на такое колесо можно было бы накинуть приводной ремень и превратить нашу вертушку в неиссякаемый источник энергии. Колесо остановилось бы как только израсходовало бы сообщенный ему за пас живой силы, т. е. энергию, которая была затрачена на первоначальное приведение его во вращение.
Никакая машина не может дать больше энергии, нежели та, которая в нее вкладывается. На машине можно выиграть в силе (потеряв в скорости), можно выиграть в скорости (потеряв в силе), но выиграть в работе, т. е. и в силе и в скорости - невозможно. Все существующие машины построены не для того, чтобы с помощью их выгадать энергию, а только для того, чтобы преобразовать её, перевести из одного вида в другой. Если нам иной раз кажется, что какая-либо машина дает выигрыш работы, то при внимательном анализе всегда оказывается, что либо машина не дает ожидаемого выигрыша, либо она вовсе не способна двигаться сама собой. Это станет ясно из рассмотрения ряда примеров.
II.
Вот первый образчик мнимого вечного двигателя - проект, заимствуемый нами из американского журнала. К ободу колеса (рис. 1) прикреплены на шарнирах тяжелые стержни, могущие пригибаться к ободу и распрямляемые пружинами. Слева колеса установлена полукруглая стенка, при вращении колеса пригибающая стержни к ободу. Благодаря такому устройству стержни на правой половине колеса всегда торчат, на левой - прилегают к ободу. Так как на рычаге груз действует тем сильнее, чем он дальше от оси вращения, то на проектируемом колесе торчащие стержни должны увлекать правую его сторону вниз сильнее, чем пригнутые стержни левой половины. На этом основании автор проекта утверждал, что колесо будет вечно вращаться само собою, совершая даже полезную работу.
Ошибочность проекта в том, что не учтен расход силы на пригибание стержней к ободу (т. е. на сжатие пружин). Правая сторона колеса дает некоторый импульс, но он расходуется в левой половине на сжатие пружин. Если же сделать пружины очень слабые, легко сжимающиеся, то они не в состоянии будут выпрямлять прижатые к ободу стержни в правой стороне колеса. Так или иначе, но колесо вращаться не будет.
Можно пытаться «усовершенствовать» этот проект, обходясь без полукруглой стенки и заменив пружины при стержнях простыми шнурками. Стержни правой стороны колеса будут откидываться силою тяжести, а на левой стороне тою же силою пригибаться к ободу. Получится колесо, изображенное на рис. 2, которое, казалось бы, должно быть самодвижущимся. Несостоятельность и этого проекта будет ясна, если сделаем небольшое отступление в область основных положений механики.
Чтобы тело вращалось - доказывается в механике - необходимо соблюдение следующего условия: сумма произведений действующих сил на расстояния оси вращения от направлений сил не должна быть одинакова для каждой стороны - иначе колесо будет в равновесии, т. е. неподвижно («теорема моментов»). Для нашего колеса как-раз существует много положений, при которых осуществляется равенство вращающих усилий, И в подобном положении колесо должно остановиться.
Для ясности рассмотрим упрощенное колесо с 4 стержнями, отягченными на концах тяжелыми грузами (рис. 3). Будет ли колесо вращаться в положении, представленном на рисунке?
Чтобы узнать это заранее, есть лишь один путь: сравнить, равны ли суммы тех произведений, о которых говорит «теорема моментов». Направо имеем один груз р в расстоянии (г - b) от оси вращения; произведение силы (груза) на расстояние от оси составляет в этом случае р х (г + b), или что то же самое – p x r + р х b. Налево имеем три силы в расстояниях b, г и 0 от оси; имеем: p х b + p x r + p x 0, или p х r + p x b. Мы видим, что суммы для обеих сторон колеса одинаковы, и следовательно колесо вращаться под действием этих сил не станет.
Рассмотренные примеры - типичные образы проектов вечных двигателей, появлявшихся в самых разнообразных видоизменениях: откидные грузы то заменялись перекатывающимися шарами, то усложнялись разными приспособлениями.
Несколько проектов такого типа изображено на прилагаемых рисунках. На рис. 4 показано мнимое самодвижущееся колесо с перекатывающимися грузами - старинный проект, раскритикованный еще Леонардо-да-Винчи. Рис. 5 представляет, «вечный двигатель», несостоятельность которого была разоблачена в конце ХVІІІ века известным английским изобретателем Джемсом Фергюсоном. На рис. 6 вы видите новейшее видоизменение того же принципа - проект современного американского «пермобилиста» (т. е. искателя вечного двигателя – «перпетуум мобиле» по-латыни).
Изобретение крестьянского механика-самоучки ХIX века Лаврентия Голдырева, прославленное нашим писателем-народником Карониным, принадлежало к тому же типу неудачных выдумок; в этом самодвижущемся деревянном колесе источник силы заключался в перебрасывающихся шарах:
«...Главная сила в этих вот шарах. Наперво он буцнется в этот черпак. Отсюда свистнет по жолобу, а там его подденет тот черпак, и он перелетит на то колесо и опять даст ему хорошего толчка. А пока этот шар летит, там уж свое дело делает другой. И так далее...»
Но все подобные ухищрения оставались и будут оставаться бесплодными: закона природы не перехитрить.
III.
Другой ряд проектов вечного двигателя пытается использовать выталкивающее действие жидкости на погруженное тело. Это тоже не новая идея, но мы даем здесь современный его вариант американского происхождения (рис. 7). На ободе вращающегося колеса укреплен ряд баллонов с упругими стенками, позволяющими баллону раздуваться действием сжатого воздуха. Воздух поступает в каждый баллон вследствие сжатия баллона, прикрепленного на диаметрально-противоположном конце того же колеса.
Сжатие же является следствием придавливания тяжелого цилиндра вверху колеса; вращаясь, колесо подводит раздутые баллоны под этот тяжелый груз, и воздух вытесняется из них по трубкам в сжатые баллоны на другом краю колеса. Изобретатель полагал, что при таком устройстве на одной стороне колеса всегда будут находиться раздутые баллоны, на другой - сжатые, и первые, всплывая вверх, будут увлекать колесо во вращение. Он упустил из виду или просто не знал, что для раздувания баллона, сдавливаемого окружающей водой, необходимо усилие, как-раз равное весу воды в объеме баллона, т. е. силе, которая должна вращать колесо. Поэтому колесо не будет вращаться вовсе, не то что вечно.
Иной род вечного двигателя предлагает проект, представленный на рис. 8, также американского изобретателя наших дней (сноска 1 внизу публикации). Качающееся коромысло нагнетает воду из нижнего бассейна в верхний. На концах коромысла подвешены ведра, которые наполняются автоматически когда достигают дна верхнего бассейна и опоражниваются, когда опускаются до уровня воды в нижнем резервуаре. Вследствие этого верхний конец коромысла всегда тяжелее нижнего и должен перетягивать. Изобретатель рассчитывал, что коромысло будет качаться само собою, вечно перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний и тем пополняя убыль воды, вытекающей в ведра.
Ошибка такого расчета очевидна: для поднятая некоторого количества воды на определенную высоту нужно затратить ровно столько работы, сколько дает такое же количество воды, опускаясь с этой высоты. А так как надо еще преодолевать трение (главным образом поршней насосов), то механизм двигаться сам собою не будет.
На рис. 9 представлен образчик изобретения совсем особого вида. Автор этого проекта утверждает, что на строго горизонтальной поверхности стола шар должен вечно качаться от одного края стола к другому и обратно, если устранить трение и выкачать воздух из пространства над столом. Это безусловно верно, так как на шар у краев стола сила тяжести действует под углом и увлекает шар к середине стола. Шар должен качаться подобно маятнику. Но если бы даже удалось поставить его в подобные условия, мы получили бы не вечный двигатель, а вечное движение. Совершать вечно работу такое движущееся тело не могло бы: израсходовав сообщенный ему запас живой силы, оно остановилось бы.
В заключение рассмотрим идею, высказанную в одном из новейших русских сочинений по звездоплаванию. Установлено, что по проводнику, охлажденному до температуры, близкой к абсолютному нулю (-273 градусов Цельсия), электрический ток проходит без сопротивления, а потому никогда не прекращается. Автор сочинения предлагает устроить на этом свойстве машину вечного движения:
При будущих космических полетах можно было бы представить себе небольшой электрогенератор, работающий вне корабля (межпланетного) при температуре абсолютного нуля. Будучи раз пущен в ход, он будет доставлять ток все время без перерыва для целей навигации. Ведь подобным же вечным движением обладают в холоде мирового пространства Земля, Луна и другие планеты.
После сказанного раньше читателю, вероятно, ясна полная необоснованность подобного проекта. Электрогенератор будет доставлять ток вечно, но только до тех пор, пока не станут этот ток применять для выполнения какой-нибудь работы: работая, ток немедленно прекратится. Это - вечное движение, а вовсе не вечный двигатель. Что же касается ссылки на вечное движение планет в холоде мирового пространства, то, планеты все же согреваются солнцем.
От проектов вечных двигателей, имеющих целью создание энергии из ничего, следует отличать проекты так называемых «даровых» двигателей, на значение которых использовать огромные, практически неисчерпаемые запасы энергии, разлитые вокруг нас (например, тепловую энергию океанских вод). Удачные проекты этого рода, несмотря на внешнее сходство их с проектами вечных двигателей, могут иметь весьма серьезное народно-хозяйственное значение.
КОНЕЦ ОЧЕРКА.
Сноска 1. Этот и другие проекты были опубликованы недавно американским журналом «Наука и изобретения», обещавшим премию в 5000 долларов за движущуюся модель вечного двигателя. Конечно, ни одной модели представлено на конкурс не было; зато портфель редакции обогатился обширной коллекцией бумажных проектом вечных двигателей.
НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ:
