追踪科学假想的脚步

科学是验证过去的权威工具，科学也是创造未来的有力“武器”。科学在发展，人类在进步，过去无法实现的“幻想”，如今已成了科学的“俘虏”，而今为之挠头的研究，也将在不久的将来，成为科学的“手下败将”。

“永动机”的神奇与奥秘

提到永动机，很多人想到《三国演义》中诸葛亮制造的“木牛流马”。不用吃喝，自动运粮，将司马懿吓了一跳。其实，“木牛流马”属于第一类永动机。为了制造永动机，许多杰出人士付出了大量的智慧和劳动，但最后都以失败告终。因为没有一个永动机经受住了科学的审查。

异想天开的永动机

据说，印度人最先有了制造永动机的想法。公元1200年前后，这种思想传到了西方。

古希腊时期，着名科学家阿基米德曾搞过一段时间的永动机设计。他给自己设计的永动机取名为“阿基米德螺旋汲水器”。一开始，只要有人给装置加点儿水，螺旋汲水器就可以自动运转，周而复始，永不停止。后来，人们根据阿基米德留下的设计图，重现了这样的装置。结果惊奇地发现，这种汲水器确实会动，可惜，在运动一段时间之后，便会停下来。

《大众科学》杂志曾经的封面，描述的是一个发明家和他发明的流行而先进的永动机。

13世纪时的欧洲，一个叫亨内考的法国人提出过一个着名的永动机设计方案。这个永动机是由一个转动轴和12个可活动的短杆组成。转动轴在轮子中央，12个可活动的短杆在轮子边缘，12个短杆的顶端都装有一个铁球。方案的设计者亨内考认为，左边的球比右边的球离轴近。因此，左边的球产生的转动力矩要比右边的球产生的转动力矩小。这样一来，轮子就可以沿着箭头所指的方向不停地转动下去。如果给这个装置加上传动装置，就能带动机器一直转动。这个设计非常简单，不少人都以其他的形式展现过，但可惜从没有人看到它永动不息。有人分析，虽然左右两边的铁球产生的力矩不一样大，但左边球多右边球少，当然不会持续转动，最多只会摆动几下就停下。

跟世人开个玩笑

15世纪，意大利着名的科学家、艺术家达`芬奇也制造了类似的装置。他做的设计是这样的：在一块特殊形状的隔板上面，放置一些重球，使这些重球沿着隔板的特殊形状不停地转动，进而带动轮子沿着固定的方向转动不息。但达`芬奇做了很多次试验，结果都是失败。因此，达`芬奇意识到永动机是不可能制成的，也为其他想设计永动机的后来者提出了告诫：“永动机的幻想家们，醒来吧！你们的探索将以失败而告终。如果你想迅速发财，那还不如去做淘金者。”

16世纪70年代，意大利机械师斯特尔制造了水势能永动机。这个设计方案的核心是利用水轮转动带动水磨转动的同时，可以自动将下面的水通过螺旋汲水器重新提升到上面的水槽中。这样，水重新落下来，带动水轮转动，就实现永动了。后来有人根据斯特尔的设计制造了一台类似的永动机——在距地面一定的高度上架设水槽，水从上面流下来，带动水轮机，水轮机的轴上安装砂轮，可以对外做功，同时也安装有抽水机，可以将水把地面水槽里的水抽上去，做到循环不已，使机器不停地转动。

实际上，这个想法依然不可能实现。高处水槽中水的势能，一部分被用掉了，另一部分被用来向上抽水，可以抽上去的水当然会越来越少。直到上面的水全部流光，永动机也就停止了转动。

试图研制永动机的达`芬奇

17世纪，英国的一位犯人复制了一台类似的转轮永动机，并将这个永动机表演给英国国王查理一世看。查理一世看后很高兴，宣布将他释放。等到犯人走后，查理一世才发觉上当了，永动机不转了。原来这台机器由于重量大，具有较大的惯性，所以启动以后会依靠惯性维持一段时间，但时间一久，自然会停下来。

18世纪正是工业革命开始的时期，整个欧洲人的神经都被“永动机”牵动着。不时有人说自己发明了真正的永动机，但都禁不住考验。在这些淘汰的“永动机”设计方案中，有些方案的想法确实非常出人意料，一不留神就会被迷惑。

英国曾有人在房间的中央安放了一个硕大的轮子，宣称那是一台永动机，只要轮子启动后，它就会一直转个不停。很多人赶来参观，看着不停转动的轮子，都感到好奇。有人用手抓住轮子，使它停下来，但只要一放手，它就重新转起来。专家们仔细地检查了整个装置——装置其实没什么好检查的，就是一个轮子，但却可以非常肯定地说，这是一台真正的永动机。最后，那个永动机的发明者实在忍不住了，主动透露出其中的秘密。

原来，设计人在那个轮子的轴上，偷着装了一根发条，只要有参观人去推那个轮子，轮子就会自动上发条，当然就会不停转动了。那个发明者之所以开这个玩笑，是因为自己研制了多年的永动机，始终没有成功，意识到了事情的不可能，所以就弄了个假发明，捉弄了一下大伙。

可笑的骗局

1715年，德国梅尔瑟堡的机械师奥尔菲留斯出版了《伟大的奥尔菲留斯永动机》一书，宣布自己发明了一台“永动机”。他为自己的永动机四处宣传，吸引了不少好奇的参观者。梅尔瑟堡城的统治者黑森`加塞尔公爵也光临现场，摆出一副内行的架子，对永动机大大夸奖了一番。奥尔菲留斯趁机向公爵请求，让自己和自己的“永动机”一道搬进公爵的城堡，由卫兵看守，然后邀请科学家来做一次鉴定，以示这项发明的权威性。

科学家们设想的“永动机”的图纸

鉴定的那一天终于来到了，甚至连荷兰着名的物理学家格拉维赞德都来到现场。鉴定过程不大顺利，尽管专家们对这台“永动机”十分怀疑，但碍于公爵的情面，只得承认永动机的“权威”。这下子奥尔菲留斯“永动机”的身价倍涨，全欧洲都轰动了。

慕名而来的参观者只见这台“永动机”的主动轮不停地旋转，驱动抽水装置将水源源不断地抽上来，水流由导管输往高处，又重新冲击水轮，并带动整套设备不间断运转。其中一个轮轴还挂着重物徐徐上升，表明这台机器确实在做功。面对这台不需能源、不需外部动力而能永远运转的“永动机”，观者无不称奇。

可惜好景不长。一天，一位青年妇女拿着段绳子当众拆穿了“永动机”的秘密。原来，一根绳子巧妙地穿在主动轮的轮毂里，通过轮座内部穿过地板到达邻室，绕在另一个轮子上，由奥尔菲留斯的妻子、女仆、小舅子轮流用手转动这个轮子，以维持“永动机”所需动力。由于小舅子嫌报酬太低走了，女仆实在不堪承受两个人的工作量，最终揭发了真相。这台已得到专家承认的“永动机”，就这样不光彩地“寿终正寝”了。

永动机不再永动

第一类永动机失败了，又有一些人梦想着制造第二类永动机。有人认为，第二类永动机既经济又方便，而且不违反热力学第一定律。比如，有种热机可直接将海洋或大气中的热量转化为机械功，这种永动机的设计者认为，海洋和大气的能量取之不尽、用之不竭，因而可永不停息地运转做功。然而，1851年，英国物理学家开尔文提出了一条新的普遍原理：物质不可能从单一的热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响。这样，第二类永动机的想法也以失败告终。

19世纪中叶，科学家了解了热功能转化和其他物质运动形式的相互转化关系。不久后，科学家发现了伟大的能量守恒和转化定律。能量守恒和转化定律教会我们：自然界的一切物质都具有能量；能量的形式不一样，可从一种形式转化为另一种形式；能量可以传递，从一个物体传递给另一个物体；在转化和传递的过程中，能量守恒。至此，能量守恒的转化定律将永动机的梦想彻底打破了。

焦耳与永动机

英国着名的物理学家焦耳，最开始的时候也曾迷恋过“永动机”，但每次都以失败告终。后来他论证和发展了能量的转化和守恒定律。能量转化和守恒定律作为19世纪三大发现之一，告诉人们：各种能量相互间可以转化，但转化前后的能量始终保持不变。任何所谓的永动机都是能量转换和传递能量的工具，它不能凭空产生能量。