История одного заблуждения

Заблуждение, о котором здесь идет речь, есть стремление построить машину, которая двигалась бы вечно: задача эта всегда соблазняла умы и продолжает соблазнять еще в наши дни. Соблазнительно построить машину, которая, будучи раз приведена в движение, непрерывно двигалась бы сама, совершая некоторую полезную работу, скажем, поднимала бы воду, молола зерно… Машину, которая не требовала бы для преодоления сопротивления при работе никакой посторонней движущей силы, — давления пара, действия текущей воды или ветра, а черпала бы энергию из самой себя.

Где искать корни этого заблуждения?

Первых наблюдателей поражал процесс, происходящий в природе. Солнце встает каждое утро и затем, совершив свой путь, исчезает за морем, чтобы на другой день проделать то же самое. Солнце, луна, планеты, звезды находятся в движении.

Другой «вечный процесс» происходит на самой земле. Вода испаряется с поверхности моря, подымается, сгущается в облака и в более холодных областях опускается на землю в виде дождя. Дождевая вода отчасти идет на питание растений, отчасти собирается в реках, которые текут в море, затем вода снова испаряется, и т. д.

Теперь, когда установлен так называемый закон сохранения энергии, мы знаем, что машину надо «кормить топливом», что энергию нельзя создать «из ничего». Мы знаем, что круговорот воды в природе совершается за счет энергии Солнца. Ученые античного мира, средних веков, XVI–XVIII веков вплоть до середины XIX века не знали этого основного закона.

Впрочем, в античном мире не было надобности изобретать машины, которая работала бы даром. Промышленность была слабо развита, а многочисленный класс рабов давал работу почти даром. У древних греков поднимались такие вопросы, как «сквадратить круг», разделить угол на три равные части при помощи циркуля и линейки, но о вечном двигателе греки не поднимали вопроса.

Затем, когда почувствовался недостаток в рабской силе, уже в эпоху Римской империи, появился водяной двигатель. Водяное колесо, стоящее на реке и работающее без усилий со стороны человека, должно было будить мысль о постройке машины, которая работала бы даром — вечно. Появление так называемых «колесных часов», т. е. часов, приводимых в движение энергией поднятой гири, также дразнило человеческую мысль и вызывало на размышления о вечном двигателе. Было заманчиво построить часы, которые ходили бы без завода.

Известный под именем «Архимеда XV века» механик Марианус из Сиены дает рисунок (см. рис. 43) вечного двигателя, где делается попытка использовать силу тяжести.

Рис. 43. Колесо, которое будто бы должно вечно вращаться («вечный двигатель» Мариануса, 1483 г.).

Рукопись Мариануса хранится в Мюнхенской библиотеке и относится к 1438 г.

Машина эта — чрезвычайно типична: на нее похожи многочисленные более поздние проекты.

Легко сообразить, на что рассчитывал автор этого проекта. Если колесу дать толчок для движения по часовой стрелке, то спицы, попадая на правую сторону, будут распрямляться, благодаря чему правая сторона будто будет «тяжелее», и если на вал колеса насадить ременную передачу, то такая машина могла бы производить работу даром.

Замечательно, что видоизменение этой машины мы встречаем на протяжении ряда веков и в наши дни. Такова машина Порхунова, устройство которой ясно из чертежа. Сотни и тысячи изобретателей пытались осуществить на практике двигатель, подобный двигателю Мариануса и Порхунова, и все напрасно: двигатель не вращался.

Причина ясна. В машине Мариануса справа действуют пять грузов-палок, но зато в противоположную сторону шесть; это уничтожает преимущество, созданное различием плеч рычагов. Кроме того, палки-грузы, двигаясь сверху вниз (в правой стороне), не могут совершить большей работы, чем сколько было потрачено работы на них для поднятия на левой стороне.

Курьезно, что многие изобретатели вечного двигателя были настолько уверены в успехе своего изобретения, что боялись, как бы от быстрого вращения не разорвалась машина на части; потому они помещали у колеса тормоз.

Можно было бы составить целую книгу из различных моделей и чертежей, претендующих на название «вечный двигатель». При этом история повторяется: в XIX веке часто предлагаются проекты XVII и XVIII веков. Из таких проектов XVII века приведем только два, хотя их насчитывают тысячи.

В книге (XVII века) некоего Вилькинса под заглавием «Математическая магия» приведен следующий мнимый вечный двигатель.

Пусть АВ — деревянный цилиндр со спиральным ходом и имеет водяные колеса Н, I, К. В сосуде CD находится вода. Когда цилиндр АВ вращается, вода, которая поднялась из CD при помощи спирального цилиндра из цистерны, выливается сначала в сосуд Е и заставляет вращаться колесо Н, которое приводит в движение цилиндр АВ. Если одного колеса недостаточно, тогда пусть вода падает в сосуд F, из которого, выливаясь, приводит в движение колесо I и т. д.

Рис. 44. Мнимый вечный двигатель Вилькинса (XVII век).

«Когда я напал на эту мысль, — пишет Вилькинс, — я едва не закричал: „Нашел“, „нашел“, — слова, которые когда-то восклицал Архимед при открытии своего закона. Однако, опыты обнаружили следующее:

1) Вода, которая поднялась на некоторую высоту, развивает при падении с небольшой высоты слишком незначительную силу.

2) Поток воды не в состоянии повернуть винт при помощи водяных колес.

3) Медленное движение винта не в состоянии поднять так много воды, чтобы привести в движение водяные колеса!»

Как видим, автор сам отказывается от своего проекта.

Другой проект XVII века, приводимый здесь, принадлежит инженеру-изобретателю по фамилии Цонка. В сочинении «Новый театр машин и зданий» он дает проект вечного двигателя, основанного на свойстве сифона. Как известно, при неравных коленах сифона равновесие невозможно: произойдет переливание жидкости из верхнего сосуда в нижний, но не наоборот. Чтобы добиться обратного, Цонка делает левое колено трубы более широким. Но это не поможет. Подсчитайте давление в верхнем сечении слева и справа — и вы убедитесь, на основании законов гидростатики, что вода и в этом случае потечет из верхнего сосуда в нижний.

Рис. 45. Машина Цонка (XVII в.), могущая будто бы вечно обслуживать мельницу.

Из всех мнимых вечных двигателей XVIII века самым замечательным является — «колесо Орфиреуса», с которым связана одна из любопытных страниц истории вечного двигателя.

Колесо Орфиреуса, согласно описанию, данному известным голландским физиком Гравезандом в его «философских статьях», представляло собой «большой барабан, 12 футов диаметром и 14 вершков глубины», т. е. 3 1/2 м диаметром и около 60 см глубины. Колесо состояло из множества отделений, пространство между которыми было обито клеенкой, с целью скрыть внутренность. Давая колесу, покоящемуся на железной оси, легкий толчок в какую-либо сторону, наблюдали постепенное ускорение вращения. Наконец, колесо приобретало такую быстроту, что делало 25 или более оборотов в минуту и, по-видимому, вечно сохраняло это быстрое движение… По крайней мере, специальная комиссия с ландграфом во главе через два месяца после пуска нашла колесо в движении после снятия своей печати. Так пишет Гравезанд.

В рисунке, данном самим Орфиреусом в выпущенном им в 1719 г. сочинении о своем двигателе, механизм, разумеется, не указан. Эту машину хотел купить царь Петр I, и по этому поводу начались переговоры с немецким философом Вольфом. Орфиреусу удалось получить лестные отзывы от ряда комиссий, от польского короля Августа II, от ландграфа Гессен-Кассельского и др.

Мошенничество было раскрыто чисто случайно. Он поссорился со своей женой и прислугой, которые знали его тайну, и они раскрыли секрет этой машины. Оказалось, что «вечный двигатель» приводился в движение людьми, искусно спрятанными вне помещения и незаметно дергавшими за шнурок[4].

Рис. 46. Леонардо да Винчи (1452–1519). «О, вы, искатели вечного двигателя! Сколько создали вы напрасных проектов его осуществления. Присоединяйтесь к делателям золота!» (Из его записной книжки).

Хотя в наше время закон сохранения энергии, который представляет собой только другую формулировку невозможности построить вечный двигатель, лежит в основе всей физики и техники, проекты вечных двигателей еще продолжают поступать. За время от 1617 г. по 1903 г. одно только Британское патентное бюро получило около 600 проектов вечных двигателей, из которых более 500 приходится на вторую половину XIX века, т. е. в такое время, когда закон сохранения энергии был уже установлен.

Много проектов таких двигателей получали и Лондонское Королевское О-во, Парижская Академия Наук, наше Леденцовское О-во и др. Парижская Академия еще в 1775 г. постановила: «…впредь не рассматривать проекты машин, притязающих служить вечными двигателями».

Однако, и это постановление не ослабило энергии изобретателей вечного двигателя.