永動機的探索之路

張林

永動技術曾經(jīng)一度讓科學界為之瘋狂，引發(fā)了一段時間的研究熱潮。隨著技術的發(fā)展與驗證，人們普遍認為永動技術是偽科學，但這仍然難以阻止一些愛好者（包括科學專業(yè)人士）的狂想與創(chuàng)造熱情，他們一直企圖能打破物理學定律，發(fā)明出改變世界的永動機。其中一些關于永動機的奇思異想不乏思維的閃光。

巴斯卡拉的輪子

最早的永動機資料記載之一，出自于印度數(shù)學家和天文學家巴斯卡拉在1150年左右的作品中。他設計的永動機是由一個輪子以及輪緣周圍的水銀軸條組成的不平衡機器，其中輪子的重量分布是不平衡的，當輪子轉(zhuǎn)動后，水銀隨之移動，為輪子持續(xù)轉(zhuǎn)動提供推動力，如此循環(huán)往復，使輪子持續(xù)運轉(zhuǎn)著。

可以說，巴斯卡拉的輪狀永動機的影響是非常大的，因為他新奇的想法引起了許多科學家的好奇心。在此后的幾個世紀里，基于他的永動機概念，出現(xiàn)了許多不同版本的輪狀機器。其中不乏一些牛氣的科學家，例如達·芬奇、維拉德等。

而且，有趣的是，巴斯卡拉之所以誕生如此奇思妙想，是因為印度哲學中自我更新和生生不息的哲學理念的影響。可見，哲學與宗教的影響力有多大。

德雷貝爾的永動機

17世紀到19世紀可謂是永動機探索的黃金年代，在那兩百年中，各種奇思異想的的永動機粉墨登場，層出不窮。

1604年，當?shù)吕棕悹柺状握宫F(xiàn)他的機器時，曾廣泛引發(fā)了人們的好奇，其中就包括了英國皇室。這是一個什么樣的機器呢？實際上，這臺機器就是一個造型精美的鐘表，它不需要繞組線圈，能顯示日期和月相，由溫度變化和天氣變化提供能源驅(qū)動一個空氣測溫器或氣壓計。

然而，對于這個永動機的能量來源，德雷貝爾僅僅只是提到，這是他利用“空氣的熾烈精神”來維持這個機器的運動的，儼然像一個煉金術士一般（德雷貝爾是那個時代的煉金術士）。因此，沒有人知道德雷貝爾的永動機是如何運動的，其能量又是如何而來的。

在后來給友人的一封信中，德雷貝爾還描述了他設計的更精美的永動機器：一個中央球體被充滿液體的玻璃管包圍的一個器械，球體上鑲嵌著一些金配件和月相刻度盤，周圍還裝飾著神話生物，外觀無比精美。但是，我們不確定的是，這個精美的永動機是否真的存在。

弗魯?shù)碌乃輻U

羅伯特·弗魯?shù)率?7世紀一個身兼科學家和煉金術師雙重職業(yè)的杰出人物。他經(jīng)常有一些奇怪的想法，比如他認為人們之所以會被閃電擊中，那是因為閃電是上帝憤怒的人間化身。

而永動機也正是他奇思妙想的一個經(jīng)典。弗魯?shù)掠?618年提出了一種“水螺旋”的永動機版本，這個“水螺旋”能利用水循環(huán)產(chǎn)生動力，驅(qū)動磨石碾磨糧食。當這個永動機設備在1660年由木版雕刻形式呈現(xiàn)在人們眼前時，被廣泛認為是第一個試圖用來產(chǎn)生永久效用動力的設備。其工作原理是這樣的：從頂部水箱中流動以驅(qū)動底部左下的大水輪，由該水輪運轉(zhuǎn)驅(qū)動一系列復雜的齒輪和軸，從而帶動底部中央到右上的螺旋水斗，呈現(xiàn)出機器的整體運轉(zhuǎn)，形成循環(huán)的水動力。

雖然該機器設備并不能實際運行，但是，弗魯?shù)虏⒉恢皇窃噲D用他的機器打破物理定律。實際上，他可能因為試圖尋找方法來幫助農(nóng)民才會設計這樣的機器。當時，碾磨糧食需要依賴不間斷的動力，那些生活的比較遠的地方的人，由于沒有合適的自來水源，不得不被迫裝載他們的糧食莊稼，將其拖到磨坊，然后運回農(nóng)場。如果弗魯?shù)碌挠绖訖C能運轉(zhuǎn)起來，將會使無數(shù)的農(nóng)民生活得更容易，那貢獻就不言而喻了。

考克斯的時鐘

作為一名著名的倫敦鐘表師，考克斯對時鐘的興趣非常濃厚，而且也希望自己能造出一個能永恒運動的時鐘。1774年，考克斯制造出了他的永恒動力時鐘，這個時鐘類似于其他的機械時鐘，唯一不同的是它不需要繞組線圈。

該時鐘被包裹在玻璃中，其利用地球大氣的壓力變化作為外部能源，使其產(chǎn)生類似繞組運動機制的動力。而內(nèi)部原動力則是嵌在鐘體內(nèi)的水銀壓力計，水銀通過上升或下跌來產(chǎn)生動力，且使內(nèi)部的表輪轉(zhuǎn)向同一方向，形成一圈一圈循環(huán)運轉(zhuǎn)的效果。

當時，考克斯表示，這是一個能永恒運動的時鐘，而這個時鐘也確實在不需要再加外力的情況下運行了差不多150年。這是第一個被廣泛接受的永恒運動時鐘的例子，它在運行的100度年中，在歐洲各地相繼展出成為轟動多年的奇跡。但遺憾的是，在19世紀30年代，它還是結(jié)束了其運行使命，所以，它只能算是一個制作精妙的時鐘罷了。不過有悲有喜，考克斯在這個時鐘中應用的技術，例如金剛石為軸承運轉(zhuǎn)，氣壓變化等，應用在了現(xiàn)代手表時鐘上。

卡彭電堆

1870年出生的卡彭是羅馬尼亞的一位工程師和物理學家，他一生致力于研究機械工程、熱動力學以及電化學等學科。1904年到1909年，卡彭在完成博士論文后，研究了高頻電流和電流信號的遠距離傳輸，并研究了先進的燃料電池技術。也正是這段時間的研究工作開啟了他創(chuàng)造傳奇永動機的序幕----卡彭電堆（電池組或燃料電池簡稱電堆）電解液。

1950年，這個電堆的原型組裝完成，它主要由兩個串聯(lián)電堆推動一個小型電流馬達，馬達產(chǎn)生動力后（轉(zhuǎn)化成機械能），就會推動一片連接開關的葉片，葉片每旋轉(zhuǎn)半圈，就會觸發(fā)一個開關打開電路，讓電堆充電，然后在第二個旋轉(zhuǎn)節(jié)點關閉電路，如此反復。葉片的旋轉(zhuǎn)時間是經(jīng)過計算的，這樣電堆會有一定的時間再次充電，從而實現(xiàn)循環(huán)的電流。

這個發(fā)明完成后，就被羅馬尼亞國家技術博物館收藏，到2010年，這個電堆竟然已經(jīng)連續(xù)工作了60年！而且，當這個電池開放給一些科學家測試的時候，他們發(fā)現(xiàn)，這個電池從發(fā)明之初就始終保持著1伏特的電壓大小，其穩(wěn)定性也讓人大吃一驚。

目前，這個電堆仍然在工作著，但是科學家仍然沒能夠弄清楚這個奇怪的電池是怎么一回事？為什么現(xiàn)在它仍然能運行？也許這個電堆在機械能與電能互相轉(zhuǎn)化的過程中，能量轉(zhuǎn)化效率極高，以至于幾乎沒什么損耗，所以連續(xù)工作60年仍比較穩(wěn)定，但總有一天，隨著能量慢慢消耗，這個電堆也會停止運轉(zhuǎn)。

紐曼的能源機

進入20世紀，隨著科學理論的不斷發(fā)展，科學家從根本上否定了永動機的可能性。1911年，美國專利局發(fā)布了一則聲明，說不再對永恒運動或自由能源設備發(fā)放專利權，因為這種設備在科學上似乎是不可能創(chuàng)造出來的。對一些發(fā)明家而言，這意味著他們的工作被科學認可變得更加困難了。自這之后，人們對永動機探索的狂熱性逐漸降低了，但仍然有人堅持不懈。

1979年，一個叫約瑟夫·紐曼的美國科學愛好者聲稱，他發(fā)明了一個永動的能源機，其輸出的機械動力總是超越輸入的電力，能源機效率超過100%。該機器的核心動力原則主要是：空間中的電磁能量可以通過原子或化學鏈式反應來提取出來，具體來說，就是把一個旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵嵌入由線圈傳導動力的電磁脈沖中，利用線圈的質(zhì)能轉(zhuǎn)化成扭矩和動力來使機器不斷運轉(zhuǎn)。

同年，紐曼試圖為該能源機申請專利，被美國專利局拒絕，紐曼隨后提起上訴，美國國家標準局為他的設備進行測試，已驗證其效用性。讓人失望的是，1986年，該設備的測試結(jié)果顯示，其產(chǎn)出的能量并沒有比輸入的能量更多。

不過，作為一個未完成高中學業(yè)的業(yè)余科學愛好者，即使沒有人愿意支持他的研究計劃，紐曼的奇特思路還是值得肯定的。

大衛(wèi)·哈默爾的反引力機器

20世紀中期，隨著外星人熱潮的興起，永動機也跟外星人掛鉤起來了。美國人大衛(wèi)·哈默爾是一個沒有受過正規(guī)教育的木匠，在他自述的“難以置信的真實故事”中告訴人們，他被外星人綁架后，被選為自由能源機器和飛船的看護人，獲得了很多先進的信息，如果人們相信他，他將能改變世界。

雖然大衛(wèi)·哈默爾的說法讓人很是懷疑，但是，哈默爾指出，他的永動引擎使用類似蜘蛛用來在它的蛛網(wǎng)中從一根蛛絲跳到另一根蛛絲的能量（就相當于平移跳動）。這樣的力量能抵消地心引力，并且能讓他建造一個飛行器，將人類與給予他信息的外星人聚集，讓人類與外星人相見。

哈默爾聲稱，他用了20年來構(gòu)建這個星際設備和引擎，期間，他使用了一系列的磁鐵來建造它，利用離子動力為能源，成功讓他的反重力機器起飛了，不幸的是，據(jù)哈默爾自述，這個機器飛起來后就消失在空中了。由于沒有看到其原型，人們始終難以相信哈默爾的闡述。

事實上，只要去仔細尋找，我們就會發(fā)現(xiàn)歷史上關于永動機有很多令人驚艷的想法，只是現(xiàn)代科學的發(fā)展否定了永動機的可能性，所以，現(xiàn)今人們對永動機與永動技術的關注就越來越少了。雖然永動機從科學上無法成立，但歷史上這些勇敢、不拘一格的探索仍然值得我們記述。