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摘要： 长久以来，人们一直幻想着发明一种机器，它不需要任何能源，却可以持续不断地对外做功，传说诸葛亮发明的“木牛流马”就是这样一种机器，用它可以在崎岖的栈道上运送粮草，且“人不大劳，牛不饮食”，解决了十万大军的后勤问题。这种东西在现代被称为“永动机”。 我们要知道，并不是...
长久以来，人们一直幻想着发明一种机器，它不需要任何能源，却可以持续不断地对外做功，传说诸葛亮发明的“木牛流马”就是这样一种机器，用它可以在崎岖的栈道上运送粮草，且“人不大劳，牛不饮食”，解决了十万大军的后勤问题。这种东西在现代被称为“永动机”。
我们要知道，并不是一直运动就叫永动机，而必须是不消耗任何能量、却能持续不断对外做功才行。比如一个秋千，在没有任何阻力的情况下可以摆动不停，但它并不对外做功，因此不是永动机。如果我们利用秋千带动发电机做功，秋千就会受到阻力，很快就会停下，无法实现“永动”。同样，地球可以绕太阳运动成千上万年，但是也没有对外做功，因此不能把地球称为“永动机”。
历史上真的有很多人着迷于永动机的研究，因为它可以彻底解决人类的能源危机，直到今天，网络上也有经常有人声称自己发明了永动机。实际上，无论是过去、现在还是未来，永动机都是不可能成功的。
早期的“永动机”
十三世纪，法国人亨内考发明了一台“永动机”——魔轮，这可能是有据可查的永动机鼻祖了。
魔轮的结构是这样的：在一个轮子周围有锯齿状的挡板，每个挡板的凹槽处有一根木棒连接一个重球。由于重力作用，重球会带动连杆向下转动。不过，右侧的木棍会被锯齿较短的一边挡住，造成重球距离轴线远，力臂大；左侧的木棍会被挡板较长的一侧挡住，重球距离轴线较近，力臂小。两侧的重球力臂不同，无法平衡，这个轮子就会顺时针旋转，同时可以对外做功。
有人制作了这样的机器，发现它无法持续转动和做功。其实分析起来并不难：左侧的重球虽然力臂短，但是小球较多；右侧的球虽然力臂长，但是球少。最终两边依然是平衡的，所以轮子即使最开始被人推动了，最后也会在阻力的作用下慢慢停下。
文艺复兴时期意大利著名的画家达芬奇也是一位解剖学家、科学家，他设计过许许多多看似超越时代的机器，甚至包括直升飞机和潜水艇。 不过，达芬奇在“永动机”问题上犯了和亨内考一样的错误。比如，达芬奇画的永动机草图是这样的：
在一个轮子里面有许多弧形的槽，每个槽里有一个小球。小球在重力作用下会滚动到每个槽的最低点，这样就会造成轮子轴两侧的重力力臂不同，轮子持续转动。有人按照达芬奇的设计制作了这样的轮子，一样没有发现永动。
“永动机”骗局
如果说以上两位设计者是由于所处的时代限制，科学知识不足，只是犯了科学的错误，那么下面这些“永动机”的发明者则是十足的骗子，他们用变戏法的方法为大家演示自己的发明，用以骗取名声和金钱。
一个比较有名的永动机骗子是十八世纪的德国人奥菲列乌斯。他宣称自己发明了一台永动机，它可以每分钟旋转６０圈，并可以提升１６千克的重物做功。１７１７年，波兰的一位勋爵检查了他的机器。他们把机器放在一个房间里转动，并派了两个看守看着大门。实验一共进行了３次，时间是１４天，４０天和６０天，打开门之后发现永动机都在旋转。勋爵信以为真，就给奥菲列乌斯颁发了鉴定证书。俄国沙皇彼得大帝是一位对所有新鲜事物都十分感兴趣的人，他甚至与奥菲列乌斯签订协议，以１０万卢布的价格购买他的机器。不过还没等交易进行，彼得大帝就去世了。
奥菲列乌斯靠这个伟大的发明过上了衣食无忧的生活。这个骗局直到许多年后，他的女仆与他发生了争执才被揭穿：原来是藏在机器隔壁的女仆在不停地驱动机器。
随着科学越来越深入人心，１７７５年，法国专利局率先宣布：不再受理有关永动机的一切申请。现在，世界多数国家的专利局都有这样一条规定。
尽管如此，直到今天，永动机的发明还是层出不穷，只是魔术变得更加精巧。例如：曾有人发明了一种机器，宣称没有人能够让轮子停下。观众处于好奇心纷纷向相反的方向转动轮子，结果发现果然无法停下。实际上，设计者正是利用了这一点：当观众向相反的方向转动轮子的时候，就刚好给机器上了发条。
１９８４年，中国哈尔滨人王洪成发明了“水变油”的方法，也算是一种永动机，着实忽悠了许多人。
他经常在各种场合为大家表演。在四分之三的水中加进四分之一的汽油，再加进少量配置的“洪成基液”（或称“水基燃料膨化剂”）就可以变成“水基燃料”，一点即燃。这项发明获得了许多人的认可，被全国许多媒体炒翻了天，闹剧一直持续到１９９３年。有一家报纸宣称“这是中国的第五大发明”，“为什么专利搁置了９年却无人问津？”国家有关部门甚至拨款６０万元，供其研究使用。随后，他用这笔钱买了两套房子。
尽管他坚称自己的发明是科学成果，但是却拒绝公开配方。１９９５年全国政协八届会议上，何祚庥、郭正谊等４位科技界政协委员联名提交提案，呼吁调查“水变油”的投资及对经济建设的破坏后果。终于在１９９７年，王洪成被哈尔滨中级法院判处１０年徒刑。
“永动机”为什么无法制成？
永动机为什么不能制成呢？这是因为一条科学界普遍认可的道理：能量是守恒的。
发现能量守恒的过程是很漫长的，许多科学家为此做出了努力，其中包括盖斯、迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人。
十九世纪俄罗斯的化学家盖斯提出了盖斯定律。
他在做实验的过程中发现，一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，释放的热量总是相同的。
比如碳和氧反应，可以直接生成二氧化碳，也可以先生成一氧化碳，然后让一氧化碳和氧气继续反应，生成二氧化碳。两种反应过程不同，但是释放的热量总和相同。这已经让盖斯隐约的感觉到：在化学反应中有一种守恒量，不会随着反应进行而发生变化。
德国医生和物理学家迈尔从另一个角度阐述了能量的守恒。
他在随着船队出海的过程中给船员治病，他发现每当船航行到热带，船员的血液总是比较鲜红；而到达寒冷地区的时候，船员的血液就比较暗淡。那个时候人们已经知道：血液含氧量越多就越鲜红。迈尔据此推断：在寒冷地带，人们为了维持体温，必须更多的消耗氧气进行呼吸作用以提供热量，而在温暖地区，人体不需要这么多热量，呼吸作用弱一些，含氧量就高。他进而想到，能量是从太阳而来，转化为植物的生物能，再通过食物链进入人体，从而第一个阐述了能量的转化与守恒的观点。
与迈尔同时代的英国物理学家更加详细的阐述了能量转化的观点。
他让一个重物坠下，带动绳子做功。绳子使得柱子旋转，带动搅拌器让水搅动生热。他通过测量重物做功和水升温的关系，得到了著名的热功当量公式，这个公式现在的写法是：
１Ｃａｌ（卡路里）＝４。２Ｊ（焦耳）
卡路里是热量的单位，１卡路里等于将１克的水升温１摄氏度所需要吸收的热量。而焦耳是做功的单位，１焦耳等于用１牛顿的力推动物体前进１米所做的功。焦耳的研究使人们认识到：热量和做功都是能量的表现形式。
１８４７年，亥姆霍兹在前人的 基础上，正式提出了能量转化与守恒定律：自然界的能量既不能产生也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变。
根据这条定律，人们在热学领域提出了热力学第一定律：系统对外做功等于系统吸热和内能减少之和。
Ｗ＝Ｑ——△Ｕ
这条定律不难理解：系统对外做功就要消耗能量， 能量要么来源于吸热，要么来源于自身的内能减少。如果一个系统不从外界吸收能量，而内能的减少又不可能是无限的，那么系统就不可能持续不断地对外做功。从此，永动机彻底被科学宣判了死刑。
美国物理学家费曼说过：如果有一条定律能够支配至今所知的一切物理学成果，那么这条定律就应该是能量守恒定律。
是否承认能量守恒已经成为科学和伪科学的一条基本界限，宣布自己造出永动机的人，不是智商不够，就是十足的骗子。
摘自：李永乐老师
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