Классификация вечных двигателей

Сейчас рассматриваются такие категории вечных двигателей, как даровой двигатель (который, впрочем, близок к естественному вечному двигателю), вакуумный вечный двигатель, вечный двигатель на основе «свободной энергии» и т.д. К построению классификаций современные ученые не склонны.

Если верить историческим документам, древние греки и римляне к идее вечного двигателя относились равнодушно. Римлянам вполне хватало рабов, а греки слишком хорошо разбирались в механике. И обе цивилизации были вполне согласны со знаменитым изречением nihil ex nihilo, которое в вольном переводе на русский язык звучит как: «чтобы продать что-нибудь ненужное, надо сначала купить что-нибудь ненужное». Из ничего не выйдет ничего.

Европейские механики заразились идеей вечного двигателя от индусов. В 12 веке индийский математик и астроном Бхаскара (Bhaskara) «придумал» первый известный истории вечный двигатель — колесо, по окружности которого под определенным углом крепились емкости, частично заполненные ртутью (рис. 1).

По мере вращения колеса ртуть перетекала из одного конца емкости в другой, заставляя колесо совершить очередной оборот. Очевидно, что Бхаскара позаимствовал дизайн своего вечного двигателя у знаменитого круга вечного возвращения и никогда не пытался построить описанное им устройство. Возможно, он даже не задумывался, насколько реальна его конструкция, — для Бхаскары это была всего лишь удобная математическая абстракция.

На практике колесо не будет совершать оборот за оборотом: сумма моментов сил, вращающих данную конструкцию по часовой стрелке равна сумме моментов сил (), вращающих ее против часовой стрелки – система будет в равновесии (). Если сообщить системе энергию извне для начала движения, то она будет истрачена на преодоление трения в оси – и через некоторое время колесо остановится.

Однако европейские механики, ознакомившиеся с трудами Бхаскары через каких-то несколько десятилетий после первого издания, не были сильны в индийской философии и приняли удачный дизайн, как говорится, на ура.

Одним из них был Виллар де Оннекур (Villard de Honnecourt, 13 век). За свою жизнь он сделал много полезного, но в историю вошел как очередной изобретатель perpetuum mobile. Его конструкция практически полностью повторяла вариант Бхаскары, но наряду с использованием ртути Оннекур предлагал еще один способ. По его мнению, эффекта вечного движения можно было добиться, разместив по окружности колеса нечетное количество молоточков. При вращении колеса молоточки будут бить по нему, не давая остановиться, полагал Оннекур (рис. 2).

Мы не знаем, пробовал он построить свой двигатель или нет, но о «неудачливых конкурентах» изобретатель отзывался с презрением и был уверен, что его двигатель не только не остановится, но и сможет производить полезную работу: приводить в движение пилу или поднимать тяжести. В действительности такое сооружение не будет двигаться вечно по той же причине, что и колесо Бхаскары.

Проявил недюжинный интерес к этой проблеме и Леонардо да Винчи. Относился он к вечным двигателям весьма скептически, однако не пожалел времени как на обстоятельную критику вариаций на тему колеса Бхаскары, так и на подробный разбор ошибок своего соотечественника Франческо ди Джорджио (Francisco di Georgio). Сложные системы из помп и мельничных колес на бумаге выглядели очень правдоподобно и даже работали, но, увы, не являлись вечными двигателями. Принципиальная невозможность построения такой системы была доказана лет через двести после Леонардо, однако в 1950-х гг. идея использовать в качестве источника вечной энергии воду получила второе рождение в работах Виктора Шаубергера (Viktor Schauberger). Впрочем, он не добился успеха.

Интерес европейской науки к магнитам не мог не отразиться и на конструкции вечных двигателей. Известный ученый, первый секретарь Британского Королевского общества епископ Джон Уилкинс (Bishop John Wilkins of Chester, 1614–72) долгие годы отстаивал возможность постройки вечного двигателя на базе магнитов. В качестве доказательства верности своих представлений Уилкинс использовал эскиз двигателя (рис. 3), состоящего из магнита, железного шарика и специальных дорожек.

Как должен был работать вечный двигатель Уилкинса? Сильный магнит помещается на колонке. К ней прислонены два наклонных жёлоба, один под другим, причём верхний имеет небольшое отверстие в верхней части, а нижний изогнут. Если на верхний жёлоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он, по замыслу Уилкинса, покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, провалится в нижний жёлоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадёт на верхний жёлоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение.

Здесь сразу видна вся абсурдность этого изобретения. Почему шарик будет скатываться вниз? Он скатывался бы, если бы был только под действием силы тяжести. Но на него действует магнит, который тормозит его спуск, и, следовательно, шарик не будет иметь достаточно энергии для того, чтобы прокатиться по закруглению и начать цикл сначала.

Успешный опытный образец Уилкинсу, разумеется, построить не удалось, но до самой смерти епископ полагал, что на основе его любимой конструкции все-таки можно построить вечный двигатель.

Высшей точки развития механические вечные двигатели достигли благодаря Иоганну Бесслеру (Johann Bessler, 1680–1745), известному также как Orffyreus (латинизированная криптограмма Bessler). Бесслер-Орфиреус (рис. 4) вошел в историю перпетуум мобиле как легендарный мошенник.

Под псевдонимом Orffyreus Бесслер опубликовал трактат «Perpetuum Mobile Triumphans», в котором, в частности, утверждает, что ему удалось создать «мертвую материю, которая не только двигает себя, но может использоваться для поднятия весов и выполнения работы».

Хотя изобретатель практически никому не позволял заглянуть внутрь сконструированных им механизмов, он охотно показывал свои двигатели и даже устраивал публичные демонстрации.

В 1717 году прошла самая впечатляющая демонстрация изобретения Бесслера. Вечный двигатель с диаметром вала больше 3, 5 м был приведен в действие 17 ноября 1717 года (рис. 5). В этот же день комната, в которой он находился, была заперта, и открыли ее только 4 января 1718 года. Двигатель все еще работал: колесо крутилось с той же скоростью, что и полтора месяца назад.

Бесслер был опытным часовщиком, и по количеству деталей его двигатели вполне могли сравниться с механическими часами. Возможно, он придумал сложную систему противовесов для сохранения нестабильности системы вкупе с пружинными механизмами, время от времени катализирующими вращение колеса. Но как открылось позже, «принцип действия» колеса Орфиреуса был в другом: оно приводилось в движение братом изобретателя и его служанкой, незаметно дергавшими за тонкий шнурок (рис. 6).

Но даже если Бесслер и оказался мошенником, то одаренным инженерными и организаторскими способностями.

История знает еще много имен изобретателей, причастных к разработке вечных двигателей. Всех их объединяют основные приёмы, использованные в изобретениях. Итак, вечные двигатели обычно конструируют на основе следующих приёмов или их комбинаций:

1) подъём воды с помощью архимедова винта;

2) подъём воды с помощью капилляров;

3) использование колеса с неуравновешивающимися грузами;

4) природные магниты;

5) электромагнетизм;

6) пар или сжатый воздух.

Наверное, стоит отдельно рассмотреть такой известный проект, как архимедов винт (сейчас он применяется, в частности, в мясорубках). В общих чертах его конструкция такова: архимедов винт вращается водяным колесом и поднимает воду, которая падает и заставляет колесо крутиться, вращать винт и поднимать следующую порцию воды... (рис. 7). Этот проект скрупулезно рассмотрел Джон Уилкинс, епископ Честерский, и обнаружил, что поднимаемая вода не образует достаточного потока и не может вращать винт, даже если на нём укрепить несколько колёс.

Другая идея конструкции вечных двигателей - это использование неурвновешенных грузов. В простейшем ее варианте предлагается замкнутую цепочку шаров поместить на призму (рис. 8). На каждой ее грани нужно разложить неодинаковое количество шаров. Тогда цепочка должна скользить: на первый взгляд 14 шаров с одной стороны и лишь 8 - с другой не могут уравновесить друг друга.

Однако в этом рассуждении есть физическая ошибка. Ее обнаружил нидерландский математик и механик Симон Стевин (1548 - 1620): если одна часть цепочки перетягивает другую, то шары должны двигаться все быстрее и быстрее. Значит, не прикладывая никаких усилий, их можно разогнать до бесконечной скорости – но это явно противоречит здравому смыслу. Рассуждая таким образом, Стевин пришел к выводу, с которым сейчас знаком любой школьник: в механике важна не сама величина силы, а ее проекция на интересующее нас направление. Поэтому и два шара способны уравновесить остальные.

Парижская Академия наук отказалась от рассмотрения проектов вечного двигателя еще в 1775 году, задолго до открытия первого закона термодинамики. Более ста лет назад американское патентное ведомство перестало выдавать патенты на perpetuum mobile. Но проектов perpetuum mobile не становится меньше.

Принято считать, что успешных вечных двигателей за истекший период построено не было. Зато была отточена маркетинговая политика. Сегодняшний изобретатель perpetuum mobile учел опыт своих предшественников, и запутанная, но искренняя паранойя Иоганна Бесслера ныне заменяется конспирологическими теориями, которые объясняют, почему изобретатель не вдается в подробности и почему ему никак не удается построить и внедрить свой двигатель. Как правило, изобретателя гнетут неопределенные злобные силы.

Внешне вечные двигатели за последние столетия и десятилетия несколько изменились. Во-первых, теперь они не называются вечными — это не способствует продажам. Во-вторых, главной аудиторией современных Бесслеров является не научное сообщество, а обыватели. Поэтому большая часть вечных двигателей преподносится в контексте устройств, способных принести очевидную и ощутимую пользу. В-третьих, из лексикона современных «перпетуум-мобилистов» практически исчезли такие термины, как «эфир», «свободное движение воды». Вместо них говорят о «свободной энергии», «вортексных турбинах», гравитации и антигравитации.

Иногда возникают парадоксальные ситуации — под вечные двигатели маскируются вполне работающие устройства, создатели которых ищут недорогой способ привлечь внимание к собственным разработкам.

К сожалению, наиболее типичными изобретателями вечного двигателя 20 века можно признать Джо Ньюмана и Денниса Ли. Оба пошли по пути Бесслера и активно ищут инвесторов.

Деннис Ли успешно продает автономный электрогенератор уже шестнадцать лет! Согласно заявке автора, мощность генератора — 30 кВт/ч. Причем никаких расходов он не требует, поскольку источником энергии для него служит гравитационное поле Земли. Более того, генератор будет поставлен зарегистрированным клиентам абсолютно бесплатно, но сама регистрация стоит 8 долларов. А если доплатить еще 10 долларов, вам пришлют видеоролик чудо-машины.

Время от времени Ли меняет тактику. До прямого обращения к потребителям он активно сотрудничал с торговцами, продавая им дилерские сертификаты по сто тысяч долларов. Видимо, новая бизнес-схема показалась ему менее опасной — маловероятно, что кто-то будет судиться из-за 10–20 долларов (тем более что формально никакого мошенничества здесь нет — регистрация подтверждена, а видео выслано).

Джозеф Ньюман так и не запустил за два десятилетия свой чудесный «электромагнитный мотор» с КПД более восьми, но успешно торгует книжкой, посвященной этому мотору. И хотя книжка недешева (150 долларов), недавно вышло восьмое издание.

И Ли, и Ньюман игнорировали предложенные им крупные суммы за возможность убедиться в существовании изобретений. Демонстрации всегда проходили при большом скоплении потенциальных потребителей — причем каждый раз в последний момент происходила незначительная, но фатальная поломка, из-за которой устройство или невозможно было запустить, или оно работало, но никаких чудесных свойств не проявляло.

Примеры можно множить и множить. Ежегодно появляются десятки изобретателей, которым удалось создать вечный двигатель второго рода или обнаружить неведомые доселе источники энергии. В свободное от конструирования вечных двигателей время изобретатели дописывают за Эйнштейна единую теорию поля или расставляют точки над i в теории гравитации. Многие ищут инвесторов. Никто полученных денег в случае неудачи не возвращает. Удач пока еще не было.

Означает ли это, что время благородных сумасшедших прошло? Вероятно, да. Невозможность создания двигателя с КПД больше единицы слишком очевидна для тех, кто хоть немного разбирается в физике. Те же, кто в этом не уверен и ставит под сомнение законы термодинамики, разбираются, скорее, не в физике, а в рекламе.

Сейчас многие заняты другой целью — не противоречащей, кстати, законам природы, — созданием так называемого дарового двигателя. В даровых двигателях энергия не создается из ничего, она черпается извне — из окружающей атмосферы, из энергии Солнца и т.п. Есть даровые двигатели, работающие на перепаде атмосферного давления, по инерции и т.п. Ведь неплохо иметь такую машину: толкнул — и она работает, скажем, лет сто. Потом остановится — не беда, опять толкнем... Законам природы это не противоречит, а значит, может и осуществиться...

Уже сейчас распространены не требующие завода часы, например, часы модели «Атмос», выпускаемые в Швейцарии (рис. 9).

Принцип работы этих часов прост. Цилиндрический сосуд в задней части прибора заполнен этилхлоридом и герметично закрыт. В сосуде находятся металлические мехи, которые растягиваются пружиной. Если в комнате повышается температура, то этилхлорид расширяется и сжимает мехи. При понижении температуры пружина возвращает мехи в первоначальное положение. Движение мехов передается на вал заводного механизма часов. Механизм продуман так тонко, что изменение температуры всего на один градус обеспечивает ход часов в течение двух последующих суток. При условии исправности этот механизм будет функционировать ровно столько, сколько светит Солнце и существует Земля, то есть практически вечно.

Нынешние даровые двигатели развиты еще не сильно, но, во всяком случае, поиск рабочего дарового двигателя — более перспективный путь, нежели бессмысленные попытки создания perpetuum mobile.