艾西莫夫有部小說 The Gods Themselves,雖然內容主線不是在說永動機,但當中的主線題材稱做 Electron Pump,可以無中生有的產生出能量來,從某些程度上和永動機有著異曲同工之妙。Electron Pump 為它的發明人帶來了名聲和財富,但最後卻發現這些「無中生有」的能量其實是在另一個平行宇宙過來的,在一串連鎖反應後,最終會讓我們的太陽超新星爆炸。

沒人知道永動機究竟存不存在,或是真的造出來了,會有什麼影響。但關於永動機最永恆不變的事,大概就是人們永遠不會停止嘗試吧 XD。記得最近的一個例子就是 Steorn 的 Orbo,曾經宣騰一時,結果最後還是無疾而終(但他們顯然沒放棄)。從科學上來說,永動機被認為是不可能的 -- 在科學上講不可能不是件好事,因為這會阻止進步,但在永動機的例子中,要讓永動機在科學上實現,要破壞的物理定律太多了,以至於只要有一個確定的永動機出現,物理學就要全部重寫的地步。

讓 永動機無法實現的科學原因主要有兩個:熱力學的第一定律(能量守恆)表明了在一個封閉的系統內,不會無緣無故地冒出新的能量來,而熱力學的第二定律則表明 了任何系統內的熵只能增加,即在沒有外界輸入能源、能量的情況下,粒子最終都會慢慢停止,直到所有的粒子攜帶的能量相同 -- 沒有能量差,自然就無法產生功了。

依照上面兩個定律,可以將永動機分成三類:

  • 第一類永動機 - 可以無中生有產生出能量。這種永動機違背了熱力學第一定律,但可以無視第二定律,因為有個未知的能量源不停地產生能量差。
  • 第二類永動機 - 可以將系統內漸趨平衡的能量差,重新拉開。如果拉開前和拉開後的總能量是一致的,那就沒有違背熱力學第一定律,但相對的,這樣的永動機違背了第二定律。
  • 第三類永動機 - 沒有任何摩擦力的機器。「沒有任何摩擦力」本身是不可能的,所以這也被歸類在不可能的機器的行列,但我們可以做得非常接近這個理想。這種機器沒有違背任何熱力學定律 -- 沒有能量憑空出現,而且能量一但拿來做功了,就會從系統中消失。

歷史上有不少頗有名的永動機設計,接下來介紹幾個例子給大家:


Taisnerius 的永動機


Johannes Taisnerius 是位耶穌會的神父。整個系統一顆強磁鐵,一顆鐵球,和兩個斜坡所組成。理論上鐵球會被磁鐵拉上斜坡,再從洞裡掉下去,回到開始的地方,從而不停地運作。問題呢?任何強到足以將鐵球拉上去的磁鐵,自然不可能放鐵球從洞裡再掉下去囉!

First Perpetual Motion Machine
圓盤與棍永動機


這是最早的永動機概念之一,在理論上,因為一邊的力矩大(球伸得遠),另一邊力矩小,因此輪子應該會一直轉下去。問題呢?力矩小的那邊球比較多,因此質量比較大,抵消掉了另一邊產生的力。


永動水車


這也是個被用到爛的永動機概念。水從上往下流的水力,足以帶動一個抽水的系統將水再抽回去。問題是,水車產生的功帶動抽水機所抽的水,永遠少於將水帶上去所需要的能量啊...


鍊式水車


鍊子上的球是用密度小於水的材料製成的,在水中產生的浮力,會讓整個裝置轉動。問題是,要將一個小球壓回水中的力,和上方所產生的浮力相當,所以放著不動的話,它會是平衡的。


水壓


在一般想法中,很容易以為體積大的水體,壓力比較大,所以在上圖的例子中似乎水理應從細管子裡流出來才對。可惜,這世界不是靠「一般想法」在運轉的啊 XD。

上 面幾個是比較古老,也比較容易解釋為什麼會失敗的永動機。到了近代很多所謂的「永動機」都利用了多種非常「先進」(或至少聽起來如此)的理論,像量子理 論、黑暗能量之類的,反而沒辦法像上面那樣一張圖,一句話就解釋完了。但唯一可以肯定的是,不管這些發明人說的多麼天花亂墜,目前還沒有永動機在公開環境 下展示的例子。不要說第一類永動機了,就算是能發明第二類永動機的人,都能立即名垂青史吧!

看來,只能繼續做夢了...

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  • 倪承義
  • 果然永動機是不可能的因為他違反物理定律