В поисках вечного двигателя. Тщетные попытки создать что-то грандиозное
С древних времен люди мечтали создать устройство, которое работало бы бесконечно долго и выдавало бы бесплатную и нескончаемую энергию. Однако уже тогда было понятно, что это практически невозможно, но объяснить почему, никто толком не мог. Только в XIX веке стало понятно почему, так называемый perpetuum mobile, невозможен, по крайней мере, не с нашими законами физики.
Однако попытки создать вечный двигатель не прекращались никогда. Например, в середине XII века в Индии было сконструировано колесо с изогнутыми спицами, частично заполненными ртутью. При вращении колеса ртуть перемещалась от одного конца спиц к другому, поддерживая колесо в постоянном движении.
Это колесо часто упоминается как первый задокументированный случай вечного двигателя, хотя некоторые историки относят самую раннюю идею рerpetuum mobile аж к первому веку нашей эры.
В поисках вечного двигателя
В Индии концепция вечного двигателя была созвучна с индуистской верой в циклическую и самообновляющуюся природу вещей. В Европе, начиная с 13 века, источником вдохновения стал гибрид божественного и человеческого: поскольку Бог добился вечного движения небесных тел, почему бы не попытаться раскрыть его секрет и не использовать это на Земле?
Первый такой случай приписывают французу Виллару де Хоннекуру, о работе которого известно только по его книге рисунков, в которой он изобразил индийское колесо, заменив ртуть гирьками. В последующие столетия так же было предпринято немало попыток создать что-то вечное — колеса, часы, сферы, ветряные мельницы и так далее…
А вот Леонардо да Винчи сомневался в осуществимости рerpetuum mobile. Он разработал несколько конструкций гидравлических систем и колес с шариковым утяжелением и пришел к выводу, что идея не сработает. В одном из своих сочинений да Винчи писал, что создателям таких машин следует составить компанию «искателям золота», алхимикам.
Галилео Галилей тоже не верил в концепцию вечного двигателя, поскольку чувствовал, что она нарушает законы природы. Тем не менее идея вечного двигателя соблазняла многих ученых на протяжении веков своей привлекательностью.
Машина третьего рода
Только во второй половине XIX века законы термодинамики поставили жирный крест на всех этих изобретениях.
Согласно первому закону, энергия изолированной системы постоянна — она не создается и не разрушается, — ПОЭТОМУ НЕВОЗМОЖНО ИЗВЛЕЧЬ ИЗ СИСТЕМЫ БОЛЬШЕ, ЧЕМ ОНА ПОТРЕБЛЯЕТ, без дополнительных затрат. Согласно второму закону, энтропия всегда увеличивается; ЭНЕРГИЯ ТЕРЯЕТСЯ В ВИДЕ ТЕПЛА ИЗ-ЗА ТРЕНИЯ И ДРУГИХ ЯВЛЕНИЙ.
Вечный двигатель нарушает либо первый закон термодинамики (вечный двигатель первого рода, не требующий внешней энергии), либо второй закон (вечный двигатель второго рода, преобразующий все тепло в полезную механическую или электрическую энергию), либо и то, и другое.
А как насчет вечного двигателя третьего типа с нулевым трением и в идеальном вакууме без выработки какой-либо полезной энергии? Он тоже не сработает, поскольку атомы в движении со временем рассеивают свою энергию. Сверхпроводящие материалы с нулевым сопротивлением требуют больше энергии, чем производят. То, что часто представляют, как вечные двигатели имеет недостаток или хитрость: пьющая птица использует энергию от испарения воды и останавливается, когда вода заканчивается.
Некоторые машины используют внешнюю солнечную энергию или энергию радиоактивных изотопов, движение небес тоже не вечно: вращающиеся объекты в космическом вакууме рассеивают энергию, хотя и очень медленно.
Однако все это не останавливает бесчисленных изобретателей от поиска чего-то нового, стремящихся найти физические несоответствия. Но, как предупреждал в свое время Галилей, — природу обмануть невозможно. Это бесполезно.