如果我说我做出了一个能创造能量的机器你怎么看?图一我是这样巧妙设计的,当车轮转起来时,硬币会掉到木槽里,于是车轮的一边就总是比另一边重,这就使得重的一边一直下降,而车轮也就不会停止旋转,不需要多大的推力。
这个车轮就会一直转下去,那试想一下,我可以修建一排巨大的风轮机,不用风就可以转起来。
图二用它给地球供电,我们就再也不用燃烧化石燃料了,这就可以解决气候变化的问题,不过这真的可行吗?实际上这并不能实现,你可能之前见过这种轮子,它不能持续旋转是有原因的,至少物理上是这样的,此外轴上这个点的摩擦力也会最终使轮子停止旋转,但另一方面,还有重力的影响,所以我之前讲的车轮的一边比另一边重是一种误导,实际上重力在轮子上并不是这么分布的,设想一个正常的车轮它的质心是在车轮的中心,现在设想装有一个硬币的车轮它可能会来来回回摇摆几次,但是它不会旋转起来的,再添上第二个硬币,第三个硬币,车轮会来回摇摆,逐渐减速,最终停在重心最低的位置,总是如此所以不平衡轮就会像一个伤心的钟摆一样来回摇摆,最后在摩擦力的作用下停止。
这种轮子就是永动机,一种被认为不需要外界供应能量就可以保持运动的装置。
迄今为止对于发明家来说最能让人坚持的梦想,就是不劳而获,也就是说发明一种机器它可以自己启动,克服所有摩擦,还能一直留有足够的动力去做有用功。
图三间而言之这种机器就是永动机,历史上无数人都已经声称他们发明了永动机,1100年代的巴斯卡拉不平衡水银轮,1500年代的泽马拉自转风车,借助毛细作用而使水上升的毛细管碗,利用静电排斥力而来回摆动的牛津电子钟等等。
实际上美国专利商标局已经停止给没有运作原型的永动机授予专利权,你之所以从未听说过考克斯的钟表,也不会用毛细管碗来给你的智能手机充电,是因为永动机就是物理学中骗人的万金油,这些都是不可能的事情。
图四这是经典的饮水鸟玩具,它会自己俯下身体到一杯水中,然后自己立起身再俯下一遍又一遍,它看上去永远都是渴的,能量源自哪里?室温下,鸟的身体内部装有一半液体一半气体,其中液体的成分是二氯甲烷。
图五这个小玩具里面也是一样,二氯甲烷的沸点比水的温度低很多,当玩具鸟把喙侵入水中,鸟头部的温度因此下降,又根据理想气体状态方程“pv=nkt”鸟顶部的管中压力就比底部的压力低,这样的压力差,使得液体流至鸟的头部,玩具鸟的头部变重,于是俯下身,当鸟身体前倾,管的底部裸露至气体中,这使得鸟立起身然后液体就又流回至底部,鸟直立起身,循环继续,但这并不是永动机,实际上有外界注入的能量使玩具鸟可以反复饮水,但是这一点很难发现,玩具鸟的能量