Санкт-Петербурзький Державний Університет

Реферат по курсу «Концепція сучасного природознавства»

Вічний двигун

Чи варто його винаходити?

студентки II курсу факультету соціології

Шевцової Євгенії

Під можливістю створення сучасного "вічного" двигуна.мається на увазі, по-перше, створення ефективних перетворювачів відомихперспективних потенційних джерел енергії, і, по-друге, можливостівикористання нових видів енергії, зокрема, вільної енергії вакууму.

Тобто можливість створення пристроїв, що здається ККД яких (грамотновиміряний сучасними методами) більше 1, що обумовлено невідомими вданий час новими ефектами (якими були, наприклад, електрика всередні століття і атомна енергія в 19 столітті). Звичайно, справжні вічнідвигуни (perpetuum mobile) не існують і не можуть існувати. Томуможна розглядати тільки такі пристрої, які не суперечатьглобальним законам фізики. Хоча саме винахідники вічного двигуна всеж були двигуном прогресу протягом століть.

Чи варто винаходити вічні двигуни?

Серед великої і все зростаючого числа винахідників завжди знаходятьсязахоплені мрійники або максималісти, які намагаються створити вічнідвигуни, "перпетуум мобіле". Це слово походить від латинського perpetuummobile, що означає вічно рухоме або вічний двигун. Історіївідомі багато тисяч таких "відкриттів" і пов'язаних з ними доль, їхнесамовито захоплених авторів, наповнених радощами творчості, захопленнямиотриманих супутніх побічних результатів та з гірким розчаруваннями зане відбулися, результати.

Поки ще нікому не вдалося сконструювати вічний двигун, іскласти рецепт еліксиру безсмертя. Але при цьому, сам собою напрошуєтьсязапитання: то чи варто взагалі тоді займатися винаходом "вічного"двигуна? Але багатовікова світова і вітчизняна історія роботи над
"вічним" двигуном не дозволяє дати поспішних, а може бути, ілегковажний відповідь.

Якщо звернутися з цим питанням до популярних книг і суто науковимісторичними джерелами, до простих безвісним інженерам або найвідомішимметрам науки, то ніколи не отримати на нього однозначної відповіді.

Одними з перших, хто відкрив епоху створення "вічних двигунів" булиалхіміки (тут під терміном "вічний двигун" мається на увазі не тількитехнічний пристрій, а будь-який об'єкт творчої та винахідницькоїдіяльності, що має властивості "абсолютність", "вічності"). "Хімія --дочка алхімії "- так високо оцінив роль алхімії, одного з самих помилковихнавчань серед багатьох лжевчень минулої доби, геній російської та світовоїматематики Микола Лобачевський. Ця "наука" народилася ще в перших століттяхнашої ери в Єгипті, перекинулася на інші країни і була узаконена арабами.
Вони приєднали до більш раннього терміну "хімія" (наука про перетворенняхречовин) артикль "ал" і тим самим ввели алхімію в коло інших наук,відомих на Землі до того часу. В основу своїх поглядів алхіміки взялипереконання в натхненність металів. Нібито метали весь час "ростуть" і
"дозрівають" в лоні Землі, чим і обумовлені їх перетворення.

Ще з часів середньовічних алхіміків, які відкрили в пошуках
"філософського каменю" багато нових і цінних хімічних речовин, історіязберігає чимало прикладів, коли азартна гонитва за примарою призводила доважливим винаходів, які не мали іноді ніякої видимої зв'язку з намірамишукачів. Так, американський складач Хьятт, захоплений благим бажаннямштучно створити слонову кістку для більярдний куль (за це булаобіцяна величезна премія), винайшов у 1863 році першим у світі пластмасу,яка під ім'ям целулоїду одержала найширше застосування і швидкопоширилася.

Будь-творчої знахідку передує зазвичай досить тривала, часомболісна стадія пошуків. Загострена вибірковість і особлива пильністьнерідко дозволяють першовідкривач досягти мети, користуючись доступними ішироко відомими відомостями.

Своє завдання алхіміки вбачали у сприянні за допомогою якогосьеліксиру безсмертя, філософського каменю природного дорослішання металів,які проходять ті ж, що і людина, щаблі долі. Заповітна мета --виростити з недостиглі станів - зрілі, з неблагородних металів --шляхетні (з міді - золото, із заліза - срібло).

Зараз очевидно, що це утопія. Але опанувавши розумам, алхімія, захопила їхжагою пошуку і проклала першу стежки до великої і щирої науці.
Розквіт алхімії припав на 15 - 17-те століття, і це саме в той час, коливона жорстоко переслідувалася церквою. Багато вчених того часу, звинуваченів заняттях чорною магією і поширення вчення Сатани, закінчили своюжиття у в'язницях і навіть були страчені.

У той же час, алхімія допомогла людям відкрити чимало таємниць природи,принесли користь людству. Люди навчилися робити сплави, різнібарвники, скло.

Німецька алхімік Бранд, намагаючись здобути філософський камінь, відкрив новийхімічний елемент фосфор. В інший час німецькі ж алхіміки "варили" (в
1710) в одній з примітивних лабораторій золото. Природно, що цеїм зробити не вдалося, зате вони винайшли фарфор знаменитої саксонськоїмарки.

Один з напрямків пошуків творців, ентузіастів і завзятихвинахідників - це створення, розробка "абсолютного двигуна", "вічногодвигуна ", який, будучи одного разу запущений в дію, здійснював би роботунеобмежено довгий час без залучення енергії з боку.

Перша згадка про вічне двигуні вчені виявили в стародавнійсанскритській рукопису "Сіддхантасіромані", написаної великим індійськимматематиком Бхаскара приблизно в 1150 році. У цій книзі розказано проколесі, яке мало спеціальні порожнини, заповнені ртуттю.
Стверджувалося, що якщо таке колесо закріпити на осі і надати йомупочаткове обертання, то воно й на далі буде обертатися вічно.

Аналогічне колесо було описано і в астрономічному кодексі короля
Кастилії Алфонса Великого, що відноситься до 1272.

У арабській рукописи 1200, написаної Фахр пекло дин Рідвана бен
Мухаммедом, викладено три різні конструкції вічних двигунів.

Вишукування в цій галузі особливо активізувалися в 16 столітті, колипочався бурхливий розвиток машинного виробництва.

У виданій на початку цього століття книзі італійського лікаря, філософа іалхіміка Марко Антоніо Зімара "Печера медичної магії" описана "вічнавітряний млин ". Цей винахідник запропонував поставити навпроти лопатейколеса вітряка ковальські хутра (повітряні насоси), що наводяться вдію самим колесом. Зімара, мабуть, був упевнений, що повітря,що виходить з хутра, здатний обертати те ж саме млинове колесо, якеі приводить в рух ці хутра.

У літературних джерелах тих часів містяться описи "вічнихдвигунів ", заснованих на використанні енергії води. Основним елементомтаких двигунів був спіральний водяний підйомники, так званий,архимедів гвинт. При цьому ідея вічного руху здавалася надзвичайнопростий: архимедів гвинт піднімає воду з резервуару на якусь висоту,ця вода падає на лопаті водяного (млинового) колеса, яке при цьомуобертається і, у свою чергу, приводить в рух архимедів гвинт.

Гіпотеза створення ідеально економічною машини займала тоді і зараззаймає розуми не тільки мрійників - самоучок, але і розум багатьох видатнихвчених. Зрозуміло, що вічний двигун так і залишився "працюють" лише вуяві його творців. Хоча їх задуми і були утопічні, спробиматеріалізувати ідею, суперечки навколо неї принесли чимало цікавихтеоретичних та конструктивних рішень, що дозволили виявити новізакономірності, побачити раніше невідомі процеси.

Наведемо історичний факт, що стався з нідерландським математиком
С. Стевіним в 1857 році. Працюючи над вічним двигуном він поставив такийексперимент. Поєднавши 14 куль в один ланцюг, він накинув її на триграннупризму в надії, що кулі, скочуючись по похилій межі, залучать врух весь ланцюг і створять за рахунок цього безперервне її обертання. Аленезважаючи на пристрасне бажання винахідника, кулі не захотіли безперервнообертатися, а нерухомо зависали в накинутому на призму положенні. Зате цянерухома система навіяла йому ідею рівноваги. Даний результат і увійшов донаукову термінологію як закон рівноваги сил на похилій площині.

Розглянемо історичні приклади деяких вічних двигунів. На малюнкузображений уявний саморушний механізм - один з найдавніших проектіввічного двигуна.

У його тілі є ряд уліткообразних камер, в кожну з якихпоміщений важкий вантаж-шар. Винахідник уявляв, що кулі з одного бокуколеса (наприклад, з правого) завжди знаходяться ближче до краю обода колеса, ніжз лівого, і своєю вагою змусять колесо нескінченне час обертатися, вартолише один раз підштовхнути його в напрямку руху за годинниковою стрілкою.
Ясно, що при демонстрації цього дива стався конфуз - колесо щоразупісля його запуску зупинялося.

Цей приклад прийшов в нашу літературу із Західної Європи. Однак щосьподібне мало місце і в практиці російських винахідників - самоучок.
Цікавий епізод невдалої демонстрації такого вічного двигуна можназнайти в розповіді нашого співвітчизника - письменника Н. Е. Петропавлівського зсимволічною назвою "Perpetuum mobili". Ось як він образно розповідаєпро винахідника - селянина з Пермської губернії Лаврентія Голдиреве,зображеному в цьому оповіданні під псевдонімом Пихтін.

"Перед нами стояла дивна машина великих розмірів, з першого поглядусхожа на той верстат, в якому підковують коней; виднілися поганотесані дерев'яні стовпи, поперечини і ціла система коліс, махових ізубчастих; все це було незграбно, не обстругати, потворно. У самому низу,під машиною, лежали якісь чавунні кулі; ціла купа цих куль лежала іосторонь.

- Це вона і є? - Запитав керуючий.

- Вона - з ...

-Таке чудовисько! Ти б хоч трохи обтесати її.

- Так, вона точно ... не обтесаним трохи.

- Що ж, крутиться вона? - Запитав керуючий.

- Як же, крутиться ...

- Та в тебе є кінь, щоб крутити-то її?

- Навіщо ж кінь ? Вона сама, - відповідав Пихтін і почав показуватипристрій чудовиська.

Головну роль грали ті чавунні кулі, які були складені тут же вкупу.

- Головна сила в цих ось кулях ... Ось дивіться: наперво куля бухнетсяна цей черпак ... звідси свисне, подібно до блискавки, геть з цього жолобу, атам його подденет той черпак, і він перелетить, як божевільний, на те колесоі знову дасть йому гарного поштовху, - такого тобто поштовху, від якого вінзадзижчить навіть ... А поки що ця куля лежить, там вже свою справу робить інший ...
Там вже він знову летить ... кинеться на той черпак, перескочить на те колесо ізнову р-раз! Так і далі. Ось вона у чому штука-то ... Ось я пущу її ...

Пихтін квапливо метався по сараю, збираючи розкидані кулі. Нарешті,зваливши їх в одну купу біля себе, він взяв один з них в руку і з розмахубухнул його на найближчий черпак колеса, потім швидко інший, за нимтретя ... У сараї піднялося що - щось неймовірне: кулі клацали про залізнічерпаки, дерево коліс рипіло, стовпи стогнали. Пекельний свист, дзижчання,скрегіт наповнили напівтемне місце ... "

Як нам не важко здогадатися, машина оберталася до тих пір, покивинахідник продовжував підкидати все нові й нові кулі. Сила їх удару івага були єдиним джерелом роботи уявного вічного двигуна. І Пихтінмимоволі сказав правду, що "головна сила в цих ось кулях".

Розповідають, що пізніше винахідник глибоко розчарувався у своємудітище, коли він представив його на промислову виставку в г.Екатерінбург івперше побачив справжні діючі машини. Коли відвідувачі виставкипопросили його розповісти про винайденої їм "саморушної машині", він врозпачі промовив: - "Та ну її до блазневі! Накажіть порубати її на дрова ..."
Цікаво дізнатися, що "вічні двигуни" розроблялися не тільки вченимиі любителями-винахідниками, але і підприємцями-шарлатанами. Останніхспокушали можливі надзвичайні бариші, деякі з них ризикували своїмигрошима, а іноді і втрачали їх, коли такого двигуна на виходило. Уряді випадків шарлатани-винахідники змушені були навіть ховатися, колиїх технічні фокуси не вдавалися або викривались.

Одного разу на таку тонку прийом мало не попався цар Петро I, добрерозбирався в техніці, хто збирає через своїх посланців рідкіснісаморобки на Заході. У ті часи петровські в Німеччині якийсь доктор Орфіреус
(Беслер) винайшов "саморушні колесо", яке нібито не тількиоберталося саме собою, але і піднімало при цьому важкий вантаж на значнувисоту. З цим колесом його автор подорожував по Європі по виставках іярмарках і заробляв дуже великі гроші. Великі світу цього обсипали йоговисокими милостями, поети складали оди і гімни на честь його чарівногоколеса. Звістка про дивовижному винахід Орфіреуса дійшла до Петра 1,сильно ласого до всяких "хитрих махина". Через свого російського дипломатацар попередньо домовився про покупку цієї машини за сто тисяч рублів,але тільки до угоди справа не дійшла через смерть царя. Між тим, узнаменитого винахідника були й недруги, які викрили його в обмані. Абагаторічна таємниця полягала в тому, що в дійсності "вічнийдвигун "приводився в рух його братом і служницею, захованими всусідній кімнаті, непомітно і періодично повідомляють колесу енергіюобертання через важелі і тонкий шнурок.

Більш нешкідливим представляється використання "вічних двигунів" врекламних цілях. Про один з таких прикладів їх "застосування" розповів авторшироко відомих і захоплюючих книг з фізики, астрономії та математики
Я. І. Перельман. В одному з великих кафе в Лос-Анджелесі (Америка) длязалучення уваги публіки на вхідних гігантської рекламі був встановлений
"вічний двигун" у вигляді колеса з перекочується кулями (подібно до того,що наведений на малюнку). Цей двигун непомітно наводився в діюмайстерно прихованим електродвигуном, хоча всім перехожим та відвідувачамздавалося, що колесо рухають перекочується в прорізах тяжкі кулі.
Робітники - слухачі школи Я.І. Перельмана - були страшенно вражені побаченимі не хотіли вірити доказам вчителя про неможливість вічнихдвигунів. Вчителі виручило тільки те, що в місті у вихідні дніелектрична мережа повністю відключалася. Знаючи про це, він порадивслухачам навідатися до вітрини в ці дні. Наслідувавши його порадою, вонипобачили, що у вихідні дні двигун не працював і завбачливоприкривався фіранкою. І за рахунок цього, як жартівливо пише автор, законзбереження енергії знову завоював довіру слухачів.

Важливо відзначити, що відкриттями вічних двигунів, як правило,займаються "бессребрянікі", тобто люди, які це роблять не заради користі,не заради грошей, не заради золота, а в силу своєї творчої захопленості,свого новаторського покликання. Яскравою ілюстрацією сказаного може служитиучений - алхімік Бертольд, описаний А. С. Пушкіним у його прозовомутворі "Сцени з лицарських часів". Бідний вчений Бертольд робитьнескінченні досліди з отримання золота з різних хімічних елементів. Йогобагатообіцяючі досліди підтримує кредитами багатий купець Мартин в надіїна успіх винахідника. В одному з діалогів між ними Мартин запитує:
"Якщо твій досвід тобі вдасться і в тебе буде золота і слави вдосталь, будешЧи ти насолоджуватися життям? "У відповідь йому Бертольд говорить:" ... Займуся щеодним дослідженням. Мені здається, є засіб відкриття перпетуум мобіле.
Якщо знайду вічний рух, то я не бачу меж творчості людського.
Бачиш, добрий мій Мартін, робити золото завдання приваблива, але знайтиперпетуум мобілі ... О! "Можна при цьому згадати, що О. С. Пушкін написавцей твір під враженням винайденого незадовго до цього (у 1834році) в Санкт-Петербурзі академіком Борисом Семеновичем Якобі, якого вінзнав особисто, першого електричного приводного двигуна. Цей двигун,що харчується на постійному струмі від батареї Вольта, настільки вразив своєюновизною та оригінальністю освічених сучасників, що вони тривалий часназивали його "перпетуум мобіле".

Живе в Самарі цікавий чоловік - винахідник Олександр
Степанович Фабрістов, якому нині перевалила за 80 років. Ще в молодостівін захопився ідеєю вічного двигуна, багато склав його конструкцій, створивм?? ого зразків, але все невдало. І тільки років 10 тому створив, нарешті,пристрій, який він називає "вічний двигун", і яке, як вінпереконаний, здатне виробляти "безкоштовну" енергію тільки за рахунок силгравітації. Його пристрій не так вже хитро по конструкції і складається з 8металевих "склянок", укріплених на хрестовині, з свинцевих куточків,храповиком і двох шестерних дуг. "Стакан", прикріплений до хрестовині,рухається по колу, проходить через одну дугу - кутник всередині переміщуєтьсяі силове плече стає більше. Проходить через інші - кутник встаєна колишнє місце. Так, що виходить, що у чотирьох "склянок" з одногосторони маса значно більше, ніж у склянок з іншого, через діїсил гравітації. На жаль його "вічний двигун" не запатентований, і неапробовано, так як і наш російський інститут патентної експертизи неприймає до розгляду проекти таких двигунів.

Створити ж дослідний зразок винахіднику - поодинці не під силу, апромисловим підприємствам начебто і непристойно займатися різнимивигадками. Але ж, по ідеї, це екологічно чистий двигун, не псуєландшафт і природу, не забруднює атмосферу.

Простежуючи історію, можна помітити, що одні винахідники і вченігаряче вірили в можливість створення вічного двигуна, інші - завзяточинили опір цьому, відшукуючи все нові істини. Галілео Галілей,доводячи, що будь-яке має тяжкість тіло не може піднятися вище тогорівня, з якого воно впало, відкрив закон інерції. Таким чином, користьдля науки йшла як з боку віруючих, так невіруючих. Відомий фізик,академік Віталій Лазаревич Гінзбург вважав, що по-суті, ідея вічногодвигуна була науковою. Чи погано, чи добре, але вона готувала благодатнийгрунт прийдешнім природодослідника для осягнення вищих істин. Якдобре сказав томський професор, філософ А. К. Сухотін :"... неухильнопідігріваючи інтерес, ідея вічного двигуна стала свого роду ідейнимдвигуном вічного згоряння, підкидають свіжі поліна в топки шукаєдумки ".

Тим часом, із-за великого числа винахідників заявок на видачупатентів на придумані ними вічні двигуни, ряд національних патентнихвідомств і академій наук зарубіжних країн (зокрема, Паризька академіянаук прийняла заборону ще в 17-му столітті), прийняли рішення взагалі не приймати дорозгляду заявки на винаходи абсолютного двигуна, оскільки цесуперечить закону збереження енергії.

Всесвітньо відомий в області механіки радянський академік Борис
Вікторович Раушенбах вважає такі рішення наукових організацій помилковими ішкідливими для подальшого розвитку науки. Він стверджує, що наука маєглибоко досліджувати, доводити і терпляче роз'яснювати, а не припиняти і,тим більше, не забороняти будь-які винаходи ( "не накидати вуздечку надослідницьку активність, куди б вона не витрачалася "). Зрозуміло, щопринцип збереження енергії ніякими конструкціями вічних двигунів непохитнути, але можливі уточнення, з'ясування сфер його застосування таперетину з іншими фізичними принципами. Відкрилося ж, наприклад, щоцей закон комбінується з законом збереження маси і такий проявпішло на користь більш глибокого осмислення цих двох законів.

На практиці такі ((пристрої виявилися не працездатними, азаявлена їх авторами споживання енергії (понад витраченої)існувала насправді на рівні похибки експериментів або булачистим вимислом авторів. Можливо, їх автори при розрахунку ефективності
(коли отримали ККД багато більше 1) врахували далеко не всі фактори ... Убільшості ж випадків просто було видано бажане за дійсне, якзагальновідома робота Флейшман і Понса з відкриття "холодного"термоядерного синтезу, який наробив багато шуму з нічого і був закритий ...

Діючі моделі "вічних" двигунів, нібито порушують 2 початоктермодинаміки, насправді працювали у повній відповідності з цим другапочатком термодинаміки (в загальному вигляді для відкритих нерівноважних систем),однак мали архінізкую ефективність і годилися лише як демонстраційнімоделі можливості отримувати енергію. Так, простий розрахунок показав, що дляодержання 1 кіловати енергії треба було б побудувати агрегат розміром зсучасний 17-поверховий будинок! :-)) Набагато більш ефективно використовувативітрову чи сонячну енергію ...

Практично всі автори "діючих" моделей використовують постійназовнішнє джерело енергії (звичайно, електрична мережа або батарейка) іефективність системи розраховують на підставі співвідношення отриманоїенергії до витраченої. Оскільки сумарну поглинену і енергію виділенуточно заміряти не завжди дуже просто, мабуть, у цьому й криєтьсябільшість помилок. Є також й інші помилки при розрахунку сумарного ккдпристрою. Здавалося, чого б простіше, створити режим вільної самогенерацііенергії, тобто частина одержуваної енергії пустити на порушення пристроїзамість зовнішнього джерела, який потрібний лише щоб запустити машину, ідалі в чистому вигляді отримувати тільки заявлену сверх'едінічную різниця ...
Однак устойств таких не існує.

Хотілося б побачити дійсно працюючу модель, в якій єзамкнутий контур і машина виробляє енергію без зовнішнього джерела.

На закінчення хочу зазначити, що ВСІ існуючі природно-науковізакони (фізики, хімії і т.д.) суворо дотримуються. У першу чергу цеЩодо другого початку термодинаміки. Звичайно, багато фізичні закони імоделі недосконалі, проте поки не відомі надійні експериментальнідані, які б суперечили існуючих законів.