永動(dòng)機(jī)分類

永動(dòng)機(jī)第一類

第一類永動(dòng)機(jī)是最古老的永動(dòng)機(jī)概念，這一類永動(dòng)機(jī)試圖以機(jī)械的手段在不獲取能源的前提下使體系持續(xù)地向外界輸出能量 。

歷史上最著名的第一類永動(dòng)機(jī)是法國人亨內(nèi)考在十三世紀(jì)提出的“魔輪”，魔輪通過安放在轉(zhuǎn)輪上一系列可動(dòng)的懸臂實(shí)現(xiàn)永動(dòng)，向下行方向的懸臂在重力作用下會(huì)向下落下，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪中心，使得下行方向力矩加大，而上行方向的懸臂在重力作用下靠近轉(zhuǎn)輪中心，力矩減小，力矩的不平衡驅(qū)動(dòng)魔輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。十五世紀(jì)，著名學(xué)者達(dá)芬奇也曾經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)相同原理的類似裝置，1667年曾有人將達(dá)芬奇的設(shè)計(jì)付諸實(shí)踐，制造了一部直徑5米的龐大機(jī)械，但是這些裝置經(jīng)過試驗(yàn)均以失敗告終 。

除了利用力矩變化的魔輪，還有利用浮力、水力等原理的永動(dòng)機(jī)問世，但是經(jīng)過試驗(yàn)，已確認(rèn)這些永動(dòng)機(jī)方案失敗或僅只是騙局，無一成功 。

1842年荷蘭科學(xué)家邁爾提出能量守恒和轉(zhuǎn)化定律；1843年英國科學(xué)家詹姆斯·焦耳提出熱力學(xué)第一定律，他們從理論上證明了能夠憑空制造能量的第一類永動(dòng)機(jī)是不能實(shí)現(xiàn)的。熱力學(xué)第一定律的表述方式之一就是：第一類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn) 。

永動(dòng)機(jī)第二類

曾經(jīng)有人設(shè)計(jì)一類機(jī)器，希望它從高溫?zé)釒欤ɡ珏仩t）吸取熱量后全部用來做功，不向低溫?zé)釒炫懦鰺崃?。這種機(jī)器的效率不是可以達(dá)到100%了嗎？這種機(jī)器不違背能量守恒定律，但是都沒有成功。人們把這種只從單一熱庫吸熱，同時(shí)不間斷的做功的永動(dòng)機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī)。這種永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)闄C(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性：機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其它變化。從研究永動(dòng)機(jī)得到的意外收獲 。

前已提及，英國科學(xué)家焦耳也曾被永動(dòng)機(jī)這一“奇妙”的發(fā)明所吸引，并為此做了一二十年的實(shí)驗(yàn)，但最后他留給后世的并不是永動(dòng)機(jī)，而是證明永動(dòng)機(jī)不可能的“熱功當(dāng)量定律”，這應(yīng)該算是研究永動(dòng)機(jī)得到的意外收獲 。

斯臺(tái)文是這方面的另一個(gè)例子。在他那個(gè)時(shí)代（16世紀(jì)末—17世紀(jì)初），有一種永動(dòng)機(jī)是廣泛被談?wù)撝模鐖D2所示，有14個(gè)能滾動(dòng)的很重的鐵球用鏈子連起來放在一個(gè)三棱體上。三棱體的一邊比較斜，一邊比較陡，且斜的一邊比陡的一邊長些。永動(dòng)機(jī)的制造者們相信，斜的一邊上有4個(gè)重鐵球，陡的一邊只有兩個(gè)重鐵球，4個(gè)鐵球的下滑力自然比兩個(gè)鐵球大，整個(gè)裝置就會(huì)如箭頭所指示的方向滑下來。一旦左邊滑下去一個(gè)重球，右邊一定同時(shí)補(bǔ)充上一個(gè)重球，左邊的斜面上依然是4個(gè)重球，右邊的斜面上仍只有兩個(gè)重球，永遠(yuǎn)是左邊的下滑力大于右邊的下滑力，球鏈就會(huì)永遠(yuǎn)不斷地運(yùn)動(dòng)下去。荷蘭科學(xué)家斯臺(tái)文在研究這種永動(dòng)機(jī)時(shí)，從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)判斷它不可能永動(dòng)，因?yàn)樽筮吳螂m多，但斜面緩，每個(gè)球產(chǎn)生的向下拉力小，右邊球雖少，但斜面陡，每個(gè)球產(chǎn)生的向下拉力大，結(jié)果兩邊斜面向下的拉力一樣大。至此，斯臺(tái)文并沒有停止思維，他又把該問題進(jìn)一步引向深入：由于球的個(gè)數(shù)跟斜面的長度成正比，每個(gè)球都是一樣重，所以各邊球的總重也一定跟斜面長成正比 。

這就是有名的兩個(gè)斜面上力量平衡的定律。

大致詳細(xì)分類

（1）機(jī)械類：妄圖依靠機(jī)械內(nèi)循環(huán)，對啟動(dòng)能量進(jìn)行增益，以試圖突破能量守恒。并依靠能量增益，使增益的能量輸出，并將輸出能分化為兩部分，一部分給機(jī)械提供動(dòng)力。另一部分對外做功 。

（2）電/磁動(dòng)機(jī)：屬于永動(dòng)機(jī)范疇，但因不具備工業(yè)實(shí)用性，被稱為玩具。概念，假設(shè)概念，磁鐵與電磁場互動(dòng)，使得能量突破能量守恒，磁動(dòng)機(jī)獲得了輸出大于輸入。但實(shí)際上實(shí)驗(yàn)顯示，磁動(dòng)機(jī)終究會(huì)因?yàn)橄哦Ｖ?。

（3）熱循環(huán)：試圖突破熱一，熱二，但終究失敗，溫度平衡點(diǎn)與溫度不可疊加和轉(zhuǎn)化消耗上，無法在內(nèi)部環(huán)境中進(jìn)行百分百轉(zhuǎn)化 。

（4）空氣壓縮機(jī)：依靠壓縮空氣，至使溫度升高。理論上，空氣壓縮與釋放能量守恒，但是使用空氣壓縮的機(jī)構(gòu)涉及曲軸等機(jī)械零件能量消耗，并且在熱量揮發(fā)時(shí)速度與空氣回溫等等存在許多不完善，但具體資料因資源有限暫且未知（理論上可行性永動(dòng)機(jī)）。

（5）特斯拉線圈：屬于官方資料，民間流傳的據(jù)說是不完整的，但理論上與現(xiàn)實(shí)中線圈的確存在，它是一種在自然界收集電能量的一種器具。姑且不說官方文獻(xiàn)，但以自然界電磁場能量制作出的線圈僅僅只能是個(gè)玩具。

（6）飲水鳥：愛因斯坦自食其言的傳奇玩具，一個(gè)利用液體沸點(diǎn)與自然界溫度的玩具機(jī)械 。

（7）幾何永動(dòng)：這是集齊所有機(jī)械類理論于一體的永動(dòng)機(jī)，并開闊創(chuàng)新，成就前無古人，也可能后無來者的失敗永動(dòng)機(jī)。這臺(tái)永動(dòng)機(jī)發(fā)明者只研究增益零件，而放棄了固定能量源，選擇能量源自由。形成了一個(gè)利用周長相等的圓與三角形之間的力矩不同，而忽略三角形最短力矩的另類組合 。

（8）液態(tài)永動(dòng)：利用液體質(zhì)量的密度與引力，或另一種單純的水與氣體引力相結(jié)合設(shè)計(jì)出的永動(dòng)機(jī)。但因?yàn)槭睾悖靡后w質(zhì)量的至今全部失敗，而水與空氣類型的似乎也是失敗 。

（9）倒吸虹：這個(gè)永動(dòng)機(jī)，企圖改變管道的粗細(xì)，在水管的上方加一個(gè)水箱，依靠水的壓力，改變吸虹勢能。但因出水口的限制，決定了水的壓力，導(dǎo)致再次失敗 。

永動(dòng)機(jī)的想法起源于印度，公元1200年前后，這種思想從印度傳到了伊斯蘭教世界，并從這里傳到了西方。在歐洲，早期最著名的一個(gè)永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案是十三世紀(jì)時(shí)一個(gè)叫亨內(nèi)考的法國人提出來的。如圖所示：輪子中央有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，輪子邊緣安裝著12個(gè)可活動(dòng)的短桿，每個(gè)短桿的一端裝有一個(gè)鐵球。方案的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，右邊的球比左邊的球離軸遠(yuǎn)些，因此，右邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩要比左邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大。這樣輪子就會(huì)永無休止地沿著箭頭所指的方向轉(zhuǎn)動(dòng)下去，并且?guī)?dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)設(shè)計(jì)被不少人以不同的形式復(fù)制出來，但從未實(shí)現(xiàn)不停息的轉(zhuǎn)動(dòng)。仔細(xì)分析一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然右邊每個(gè)球產(chǎn)生的力矩大，但是球的個(gè)數(shù)少，左邊每個(gè)球產(chǎn)生的力矩雖小，但是球的個(gè)數(shù)多。于是，輪子不會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去而對外做功，只會(huì)擺動(dòng)幾下，便停下來 。

后來，文藝復(fù)興時(shí)期意大利的達(dá)·芬奇（Leonardo da Vinci，1452-1519）也造了一個(gè)類似的裝置，他設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為，右邊的重球比左邊的重球離輪心更遠(yuǎn)些，在兩邊不均衡的作用下會(huì)使輪子沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)不息，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是否定的 。

達(dá)·芬奇敏銳地由此得出結(jié)論：永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，由杠桿平衡原理可知，上面兩個(gè)設(shè)計(jì)中，右邊每個(gè)重物施加于輪子的旋轉(zhuǎn)作用雖然較大，但是重物的個(gè)數(shù)卻較少。精確的計(jì)算可以證明，總會(huì)有一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?，使左右兩?cè)重物施加于輪子的相反方向的旋轉(zhuǎn)作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使輪子達(dá)到平衡而靜止下來 。

16世紀(jì)70年代，意大利的一位機(jī)械師斯特爾又提出了一個(gè)永動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案。斯特爾在設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為，由上面水槽流出的水，沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)，水輪在帶動(dòng)水磨轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過一組齒輪帶動(dòng)螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。他想，整個(gè)裝置可以這樣不停地運(yùn)轉(zhuǎn)下去，并有效地對外做功。實(shí)際上，流回水槽的水越來越少，很快水槽中的水就全部流進(jìn)了下面的蓄水池，水輪機(jī)也就停止了轉(zhuǎn)動(dòng)。浮力也是設(shè)計(jì)永動(dòng)機(jī)的一個(gè)好幫手。是一個(gè)著名的浮力永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案。一連串的球，繞在上下兩個(gè)輪子上，可以像鏈條那樣轉(zhuǎn)動(dòng)。右邊的一些球放在一個(gè)盛滿水的容器里。設(shè)計(jì)者認(rèn)為，右邊如果沒有那個(gè)盛水的容器，左右兩邊的球數(shù)相等，鏈條是會(huì)平衡的。但是，右邊這些球浸在水里，受到了水的浮力，就會(huì)被水推著向上移動(dòng)，也就帶動(dòng)整串球繞上下兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。上面有一個(gè)球露出水面。下面就有一個(gè)球穿過容器底，補(bǔ)充進(jìn)來。這樣的永動(dòng)機(jī)也沒有制成，是不是因?yàn)橐旅娴那蚰軌蛲ㄟ^容器底，而又不能讓水漏出來，制造起來技術(shù)上有困難呢？技術(shù)上的困難并不是主要問題，主要問題還是出在設(shè)計(jì)的原理上。當(dāng)下面的球穿過容器底的時(shí)候，它和容器底一樣，要承受上面水的壓力，而且是因?yàn)樵谒淖钕虏浚运艿降膲毫艽?。這個(gè)向下的壓力，就會(huì)抵消上面幾個(gè)球所受的浮力，這個(gè)水動(dòng)機(jī)也就無法永動(dòng)了 。

此外，人們還提出過利用輪子的慣性，細(xì)管子的毛細(xì)作用，電磁力等獲得有效動(dòng)力的種種永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，但都無一例外地失敗了。其實(shí)，在所有的永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，我們總可以找出一個(gè)平衡位置來，在這個(gè)位置上，各個(gè)力恰好相互抵消掉，不再有任何推動(dòng)力使它運(yùn)動(dòng)。所有永動(dòng)機(jī)必然會(huì)在這個(gè)平衡位置上靜止下來，變成不動(dòng)機(jī)。從哥特時(shí)代起，這類設(shè)計(jì)方案越來越多。17世紀(jì)和18世紀(jì)時(shí)期，人們又提出過各種永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用輪子的慣性、水的浮力或毛細(xì)作用的，也有利用同性磁極之間排斥作用的。宮廷里聚集了形形色色的企圖以這種虛幻的發(fā)明來掙錢的方案設(shè)計(jì)師。有學(xué)識(shí)的和無學(xué)識(shí)的人都相信永動(dòng)機(jī)是可能的。這一任務(wù)像海市蜃樓一樣吸引著研究者們，但是，所有這些方案都無一例外的以失敗告終。他們長年累月地在原地打轉(zhuǎn)，創(chuàng)造不出任何成果。通過不斷的實(shí)踐和嘗試，人們逐漸認(rèn)識(shí)到：任何機(jī)器對外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，機(jī)器是無法做功的。這時(shí)的一些著名科學(xué)家斯臺(tái)文、惠更斯等都開始認(rèn)識(shí)到了用力學(xué)方法不可能制成永動(dòng)機(jī) 。

19世紀(jì)中葉，一系列科學(xué)工作者為正確認(rèn)識(shí)熱功能轉(zhuǎn)化和其它物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式相互轉(zhuǎn)化關(guān)系做出了巨大貢獻(xiàn)，不久后偉大的能量守恒和轉(zhuǎn)化定律被發(fā)現(xiàn)了。人們認(rèn)識(shí)到：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同的形式，可從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞的過程中能量的總和保持不變。能量守恒的轉(zhuǎn)化定律為辯證唯物主義提供了更精確、更豐富的科學(xué)基礎(chǔ)。有力地打擊了那些認(rèn)為物質(zhì)運(yùn)動(dòng)可以隨意創(chuàng)造和消滅的唯心主義觀點(diǎn)，它使永動(dòng)機(jī)幻夢被徹底的打破了。在制造第一類永動(dòng)機(jī)的一切嘗試失敗之后，一些人又夢想著制造另一種永動(dòng)機(jī)，希望它不違反熱力學(xué)第一定律，而且既經(jīng)濟(jì)又方便。比如，這種熱機(jī)可直接從海洋或大氣中吸取熱量使之完全變?yōu)闄C(jī)械功。由于海洋和大氣的能量是取之不盡的，因而這種熱機(jī)可永不停息地運(yùn)轉(zhuǎn)做功，也是一種永動(dòng)機(jī)。然而，在大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，英國物理學(xué)家開爾文于1851年提出了一條新的普遍原理：物質(zhì)不可能從單一的熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其它影響。這樣，第二類永動(dòng)機(jī)的想法也破滅了。層出不窮的永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，都在科學(xué)的嚴(yán)格審查和實(shí)踐的無情檢驗(yàn)下一一失敗了 。

1775年，法國科學(xué)院宣布“本科學(xué)院以后不再審查有關(guān)永動(dòng)機(jī)的一切設(shè)計(jì)”。這說明在當(dāng)時(shí)科學(xué)界，已經(jīng)從長期所積累的經(jīng)驗(yàn)中，認(rèn)識(shí)到制造永動(dòng)機(jī)的企圖是沒有成功的希望的。永動(dòng)機(jī)的想法在人類歷史上持續(xù)了幾百年，這個(gè)想法被駁倒，不僅有利于人們正確的認(rèn)識(shí)科學(xué)，也有利于人們正確的認(rèn)識(shí)世界。能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總和不變，這就是能量守恒定律了。所以第一類永動(dòng)機(jī)是不能做出來的。而能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向的，就像熱量可以自發(fā)的由熱的物體轉(zhuǎn)移到冷的物體，但不能自發(fā)的由冷的物體轉(zhuǎn)移到熱的物體，而不引起其他的變化，所以第二類永動(dòng)機(jī)也是不能做出來的。還有人認(rèn)為，根據(jù)牛頓第一定律，物體在不受力的作用的前提下，可以依靠慣性無休止的做勻速直線運(yùn)動(dòng)，于是想要在外太空實(shí)驗(yàn)。但是當(dāng)時(shí)的科技并不允許這么做，而且牛頓還提出了萬有引力定律，即自然界中任何兩個(gè)物體都互相吸引。所以這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)很久之后——或者只有幾分鐘——就會(huì)停下來，也不能永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng) 。

雖然經(jīng)過許多人的辛勞，但事實(shí)證明他們無一例外地都?xì)w于失敗。永動(dòng)機(jī)是一種幻想，永遠(yuǎn)不可能成功，因?yàn)樗`反了自然界最普遍的一個(gè)規(guī)律，這就是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。著名科學(xué)家達(dá)·芬奇早在15世紀(jì)就提出過永動(dòng)機(jī)不可能的思想，他曾設(shè)計(jì)過一種轉(zhuǎn)輪，如圖所示，在轉(zhuǎn)輪邊沿安裝一系列的容器，容器中充了一些水銀，他想水銀在容器中移動(dòng)有可能使轉(zhuǎn)輪永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)，但是經(jīng)過仔細(xì)研究之后，得出了否定的結(jié)論。他從許多類似的設(shè)計(jì)方案中認(rèn)識(shí)到永動(dòng)機(jī)的嘗試是注定要失敗的。他寫道：“永恒運(yùn)動(dòng)的幻想家們！你們的探索何等徒勞無功！還是去做淘金者吧！” 然而，15世紀(jì)以后的好幾百年里面，制造永動(dòng)機(jī)的活動(dòng)卻從未停止過 。

例如：17世紀(jì)，英國有一個(gè)被關(guān)在倫敦塔下叫馬爾基斯的犯人，他做了一臺(tái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的“永動(dòng)機(jī)”，如圖所示。轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)4.3米，有40個(gè)各重23千克的鋼球沿轉(zhuǎn)輪輻翼外側(cè)運(yùn)動(dòng)，使力矩加大，待轉(zhuǎn)到高處時(shí)，鋼球會(huì)自動(dòng)地滾向中心。據(jù)說，他曾向英國國王查理一世表演過這一裝置。國王看了很是高興，就特赦了他。其實(shí)這臺(tái)機(jī)器是靠慣性來維持短時(shí)運(yùn)動(dòng)的 。

軟臂永動(dòng)機(jī)

19世紀(jì)有人設(shè)計(jì)了一種特殊機(jī)構(gòu)，如圖所示。它的臂可以彎曲。臂上有槽，小球沿凹槽滾向伸長的臂端，使力矩增大。轉(zhuǎn)到另一側(cè)，軟臂開始彎曲，向軸心靠攏。設(shè)計(jì)者認(rèn)為這樣可以使機(jī)器獲得轉(zhuǎn)矩。然而，他沒有想到力臂雖然縮短了，阻力卻增大了，轉(zhuǎn)輪只能停止在原地 。

阿基米德螺旋永動(dòng)機(jī)

1681年，英國有一位著名的醫(yī)生弗拉德提出一個(gè)建議，利用阿基米德螺旋（如圖）把水池的水提到高處，再讓升高的水推動(dòng)水輪機(jī)，水輪機(jī)除了帶動(dòng)水磨做功以外，還可使阿基米德螺旋轉(zhuǎn)不斷提水，如此周而復(fù)始，不就可以無需擔(dān)心天旱水枯了嗎？一時(shí)間，響應(yīng)他的人大有人在，形形色色的自動(dòng)水輪機(jī)陸續(xù)提出，竟出現(xiàn)了熱潮 。

磁力永動(dòng)機(jī)

約在1570年，意大利的一位教授泰斯尼爾斯，提出用磁石的吸力可以實(shí)現(xiàn)永動(dòng)機(jī)。他的設(shè)計(jì)如圖所示，A是一個(gè)磁石，鐵球C受磁石吸引可沿斜面滾上去，滾到上端的E處，從小洞B落下，經(jīng)曲面BFC返回，復(fù)又被磁石吸引，鐵球就可以沿螺旋途徑連續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。大概他那時(shí)還沒有建立庫侖定律，不知道電場力大小與距離的平方是成反比變化的，只需多加思索，其荒謬處就一目了然了 。

類似的例子還有許多，這里就不詳細(xì)描述了。我們只要列舉一些名稱，就足以說明這類徒勞無益的活動(dòng)是如何廣泛、誘人 。

例如：表面張力永動(dòng)機(jī)、浮力永動(dòng)機(jī)、永磁永動(dòng)機(jī)、自動(dòng)車、自動(dòng)洗衣機(jī)，等等。就在一些人熱衷于制造永動(dòng)機(jī)的同時(shí)，科學(xué)家們從力學(xué)基本理論的研究中逐步認(rèn)識(shí)到了自然界的客觀規(guī)律性 。

繼達(dá)·芬奇之后，斯蒂文于1568年寫了一本《靜力學(xué)基礎(chǔ)》，其中討論斜面上力的分解問題時(shí)，明確地提出了永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)。他所用的插圖畫在該書扉頁上，見圖，圖的上方寫著：“神奇其實(shí)并不神奇。”將14個(gè)等重的小球均勻地用線穿起組成首尾相連的球鏈，放在斜面上，他認(rèn)為鏈的“運(yùn)動(dòng)沒有盡頭是荒謬的”，所以兩側(cè)應(yīng)平衡。

1775年，法國科學(xué)家鄭重的通過了一項(xiàng)決議，拒絕審理永動(dòng)機(jī)。在《法國科學(xué)院的歷史》一書中有如下記載：“這一年科學(xué)院通過決議，決定拒絕審理有關(guān)下列問題的解答：倍立方，三等分角，求與圓等面積的正方形，以及表現(xiàn)永恒運(yùn)動(dòng)的任何機(jī)器 ?！?

并且解釋說：“永動(dòng)機(jī)的建造是絕對不可能的，即使中間的摩擦和阻力不致最終破壞原來的動(dòng)力，這個(gè)動(dòng)力也不能產(chǎn)生等于原因的效果；再如設(shè)想動(dòng)力可以連續(xù)起作用，其效果在一定時(shí)間之內(nèi)也會(huì)是無限小。如果摩擦和阻力減小，初始的運(yùn)動(dòng)往往得以繼續(xù)，但它不能與其他物體作用，在這種假設(shè)（自然界不可能存在）中，惟一可能的永恒運(yùn)動(dòng)對實(shí)現(xiàn)永動(dòng)機(jī)建造者的目的將毫無用處。這些研究的缺點(diǎn)是費(fèi)用極度昂貴，不止毀了一個(gè)家庭，本來可以為公眾提供大量服務(wù)的技師們，往往為此浪費(fèi)了他們的工具、時(shí)間和聰明才智?！?然而，就是在法國科學(xué)院如此明確的警告之下，創(chuàng)造永動(dòng)機(jī)的各種活動(dòng)仍然未見收斂 。

19世紀(jì)中葉，能量守恒定律已經(jīng)確立 。

1861年，英國有一位工程師德爾克斯收集了大量資料，寫成一本名為《17、18世紀(jì)的永動(dòng)機(jī)》的書，告誡人們，切勿妄想從永恒運(yùn)動(dòng)的賜予中獲取名聲和好運(yùn)?？墒?，德爾克斯這部“警世恒言”卻未能阻止永動(dòng)機(jī)的繼續(xù)泛濫 。

19世紀(jì)末美國賓州有人想用磁鐵代替鐘擺的錘，企圖用磁力做功代替發(fā)條，認(rèn)為有可能無需發(fā)條而能自動(dòng)維持?jǐn)[動(dòng)，結(jié)果是徒勞一場毫無成果。進(jìn)入20世紀(jì)，更加復(fù)雜的、似是而非的種種設(shè)計(jì)不斷被提了出來。例如有人想“發(fā)明”自動(dòng)車，有人“創(chuàng)造”自動(dòng)洗衣機(jī)，有人想利用水中的“分子吸引力”制造“自動(dòng)”泵，有人想單純靠永久磁鐵做成發(fā)電機(jī)，特別是在“能源危機(jī)”的刺激下，這類活動(dòng)竟有增無減，層出不窮。另一類永動(dòng)機(jī)也常被人提出而且還很迷惑人。如19世紀(jì)80年代，美國華盛頓地區(qū)的一位發(fā)明家甘姆埃設(shè)計(jì)了一種零度發(fā)動(dòng)機(jī)（Zeromotor），用液態(tài)氨做工作物質(zhì)，從周圍環(huán)境中吸取熱量，氨由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，在0℃時(shí)產(chǎn)生4個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)，可以推動(dòng)活塞做功，似乎這樣就可以不需使用燃料。他還進(jìn)一步解釋說，氨氣在驅(qū)動(dòng)活塞后因膨脹而冷卻，又會(huì)自動(dòng)凝結(jié)于容器，于是就可循環(huán)地工作下去。1881年他的設(shè)計(jì)居然得到美國海軍總工程師的支持，受到官方贊揚(yáng)，甚至當(dāng)時(shí)的美國總統(tǒng)也極有興趣地觀看了設(shè)計(jì)模型。他們也許認(rèn)為，如果這種發(fā)動(dòng)機(jī)真的成功，美國艦隊(duì)就不需要加煤站，從汪洋大海中就可以取得無窮無盡的熱能了。然而，只要科學(xué)地分析一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)甘姆埃的設(shè)計(jì)是屬于單熱源的熱機(jī)，它違反了熱力學(xué)第二定律，這就是不可能實(shí)現(xiàn)的第二類永動(dòng)機(jī)。如果說永動(dòng)機(jī)的“發(fā)明”對人類有點(diǎn)益處的話，那就是人們可以從中吸取教訓(xùn)：一切違背能量轉(zhuǎn)化與守恒定律等自然規(guī)律的“創(chuàng)造”都是注定要失敗的 。

關(guān)于永動(dòng)機(jī)的不可能，還應(yīng)當(dāng)提到荷蘭物理學(xué)家司提芬。16 世紀(jì)之前，在靜力學(xué)中，人們只會(huì)處理求平行力系的合力和它們的平衡問題，以及把一個(gè)力分解為平行力系的問題，還不會(huì)處理匯交力系的平衡問題。為了解決這類問題，人們把他歸結(jié)于解決三個(gè)匯交力的平衡問題。通過巧妙的論證解決了這個(gè)問題。假如你把一根均勻的鏈條ABC放置在一個(gè)非對稱的直立（無摩擦）的楔形體上，這時(shí)鏈條上受兩個(gè)接觸面上的反力和自身的重力。恰好是三個(gè)匯交力。鏈條會(huì)不會(huì)向這邊或那邊滑動(dòng)？如果會(huì)，往哪一邊？司提芬想象把楔形體停在空中，在底部由CDA 把鏈條連起來使之閉合。最后解決了這個(gè)問題。在底部懸掛的鏈條自己是平衡的，把懸掛的部分和上部的鏈條連起來，斯提芬說：“假如你認(rèn)為楔形體上的鏈條不平衡，我就可以造出永動(dòng)機(jī)?！笔聦?shí)上如果鏈條會(huì)滑動(dòng)，那么你就必然會(huì)推出封閉的鏈條會(huì)永遠(yuǎn)滑下去；這顯然是荒謬的，回答必然是鏈條不動(dòng)。并且他由此得到了匯交三力平衡的條件。他覺得這一證明很妙，就把它放在他的著作《數(shù)學(xué)備忘錄（Hypomnemata Mathematica）》的扉頁上，他的同輩又把它刻在他的墓碑上以表達(dá)敬仰之意。匯交力系的平衡問題解決，也標(biāo)志著靜力學(xué)的成熟 。

隨著對永動(dòng)機(jī)不可能的認(rèn)識(shí)，一些國家對永動(dòng)給出了限制。如早在1775 年法國科學(xué)院就決定不再刊載有關(guān)永動(dòng)機(jī)的通訊。1917 年美國專利局決定不再受理永動(dòng)機(jī)專利的申請。盡管如此，永動(dòng)機(jī)的發(fā)明者仍然是前赴后繼，頑強(qiáng)地奮斗著。據(jù)英國專利局的助理評(píng)審員F. Charlesworth 稱：英國的第一個(gè)永動(dòng)機(jī)專利是1635 年，在1617 年到1903 年之間英國專利局就收到約600 項(xiàng)永動(dòng)機(jī)的專利申請。這還不包含利用重力原理之外的永動(dòng)機(jī)專利申請。而美國在1917 年之后還是有不少一時(shí)看不出奧妙的永動(dòng)機(jī)方案被專利局接受 。

這類機(jī)械裝置主要分為兩大類。第一種永動(dòng)機(jī)違反的是熱力學(xué)第一定律，它們不須輸入能量就可以作功。熱力學(xué)第一定律是關(guān)于能量守恒的表述，指出在一個(gè)孤立的封閉系統(tǒng)里，新的能量無法被創(chuàng)造出來。任何宣稱能夠無端產(chǎn)生能量的機(jī)器都屬于此類 。

第二種永動(dòng)機(jī)雖然沒有違反第一定律，卻因?yàn)椴捎媚撤N使熵減少的方式將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而違反熱力學(xué)第二定律。微妙之處在于，上述現(xiàn)象并未伴隨他處熵的增加來平衡系統(tǒng)所減少的熵。如先前所述，第二定律的其中一種解釋是，熱能只會(huì)由高溫處流向低溫處。在這個(gè)過程中熵增加了，卻可以從中汲取出有用的功，去降低別處的熵，前提是別處減少的熵沒有超過系統(tǒng)熱量轉(zhuǎn)移所增加的熵。一部可以從熱物體汲取能量，卻不會(huì)同時(shí)讓熱能流向低溫處的機(jī)器，就是試圖達(dá)成永動(dòng)目標(biāo)的裝置，例如麥克斯韋精靈 。

當(dāng)然有許多裝置遵守這兩條熱力學(xué)定律，它們從一些不易察覺的外來能源獲取能量，例如大氣壓力、濕度或海潮等。這些并不是永動(dòng)機(jī)，它們并未違反任何物理定律。讀者只需要厘清保持其運(yùn)作的能源即可 。

某些裝置乍看之下不需要外接能源即可一直運(yùn)轉(zhuǎn)下去，例如轉(zhuǎn)動(dòng)的輪盤或擺動(dòng)的單擺等裝置。實(shí)情并非如此。它們只是效率極高，初始能量不至于流失，而初始能量當(dāng)然是裝置開始運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的。事實(shí)上，它們的運(yùn)轉(zhuǎn)終將減慢下來，因?yàn)闆]有任何機(jī)器可以達(dá)到100%的效率，而且不論潤滑多么周到，總是有某種形式的阻尼效應(yīng)存在，例如空氣阻力或機(jī)件之間的摩擦力等。因此，永動(dòng)機(jī)原則上只在沒有能量流失到周遭環(huán)境的情況下才可能存在。任何企圖將能量汲取出來的嘗試，當(dāng)然都會(huì)導(dǎo)致這類裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn) 。

永動(dòng)機(jī)是一類想象中的不需外界輸入能源、能量或在僅有一個(gè)熱源的條件下便能夠不斷運(yùn)動(dòng)并且對外做功的機(jī)械。歷史上人們曾經(jīng)熱衷于研制各種類型的永動(dòng)機(jī)，其中包括達(dá)芬奇、焦耳這樣的科學(xué)家。另外包括一些希望以永動(dòng)機(jī)出名和獲利的騙子以及狂熱者。在熱力學(xué)體系建立后，人們通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬜C明了永動(dòng)機(jī)是違反熱力學(xué)基本原理的設(shè)想，從此之后就少有永動(dòng)機(jī)的研究者了。不過從一個(gè)側(cè)面也可以認(rèn)為：人類對永動(dòng)機(jī)的熱情以及制造永動(dòng)機(jī)的種種實(shí)踐，推動(dòng)了熱力學(xué)體系的建立和機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步。

在沒有溫度差的情況下，從自然界中的海水或空氣中不斷吸取熱量而使之連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器，它違反了熱力學(xué)第二定律，故稱為“第二類永動(dòng)機(jī)”。

前兩種永動(dòng)機(jī)上是制造不出的，磁永動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)就是通過磁場之間的排斥而產(chǎn)生的力驅(qū)動(dòng)物體工作，因?yàn)榇盆F里面的磁場在正常情況下是消失的很慢的，所以磁永動(dòng)機(jī)是借助磁場產(chǎn)生的排斥力運(yùn)動(dòng)。就是把磁場轉(zhuǎn)換成動(dòng)力。

磁永動(dòng)機(jī)的原理

磁永動(dòng)機(jī)的原理就是利用的磁場之間的排斥作用，磁鐵有N極和S極區(qū)分，同極相互排斥異極相互吸引，當(dāng)兩塊磁鐵接近時(shí)如果是同極就會(huì)互相排斥。如果磁塊以間隔相同的方式鑲嵌在圓柱的邊緣（圓柱非磁體），當(dāng)有磁體以相同極性一定角度接近時(shí)，圓柱就是受到排斥力從而滾動(dòng)起來。磁永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律，因此是不可以制造出來的。2100433B

磁力永動(dòng)機(jī)假想

機(jī)器主要由一個(gè)大型條形磁鐵和周圍多個(gè)小磁鐵組成，小磁鐵壓縮彈簧沿著各自的軸線運(yùn)動(dòng)。周圍的小磁鐵受到中間大磁鐵的磁力排斥，磁力排斥推動(dòng)壓縮彈簧，右側(cè)小磁鐵在排斥力的作用下遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸(材料具有超光滑表面)，左右兩邊重力力矩不平衡，從而帶動(dòng)整個(gè)輪子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?？障胝邆冋J(rèn)為整個(gè)過程不消耗任何能量，稱其為磁力永動(dòng)機(jī)。我們認(rèn)為這種假想的機(jī)器屬于“第一類永動(dòng)機(jī)”。

磁力永動(dòng)機(jī)證偽

1、空想者試圖用重力作為驅(qū)動(dòng)力，但是卻沒有考慮重力對于小磁鐵的影響，重力作用下小磁鐵的位置不會(huì)呈現(xiàn)對稱狀態(tài)。

2、通過計(jì)算系統(tǒng)的力矩表明，M = 0，這個(gè)轉(zhuǎn)輪停止在某個(gè)位置，不會(huì)一直運(yùn)動(dòng)。

3、根據(jù)熱力學(xué)第一定律 Q = △E A，系統(tǒng)吸收的熱量一部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，一部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)對外做功。整個(gè)假想運(yùn)動(dòng)過程中，磁鐵排斥推動(dòng)壓縮彈簧會(huì)耗能，彈簧回復(fù)會(huì)釋能，系統(tǒng)的重心沒有變化，重力 不 做 功，總 體 過 程 無 能 量 變 化△E = 0，不對外吸收熱量 Q，則(A = 0)不能對外做功。所以這個(gè)裝置無法實(shí)現(xiàn)永動(dòng)并且對外做功。

4、鐵分為永久性磁鐵和非永久性磁鐵，永久性磁鐵并不會(huì)永遠(yuǎn)有磁性，外界因素會(huì)改變它的磁性，例如高溫、撞擊、強(qiáng)磁場和周圍交流電產(chǎn)生的磁場都會(huì)使得磁性體消磁。因此無論哪種類型的磁鐵都不能做到永久性提供磁性。磁鐵磁性的持續(xù)作用，導(dǎo)致磁性減退，等到磁力不足以推動(dòng)彈簧，這個(gè)裝置也就停止運(yùn)動(dòng)了。