??
謠言： 永動機在不消耗任何自然資源的情況下，它就能獲得無限動力。
辟謠： 科學技術在生產(chǎn)和生活中的應用，讓人類從繁重的體力勞動中解放了出來，但卻消耗了許多能源和動力。于是人們又夢想發(fā)明一種機器，這種機器能源源不斷地輸出能量或動力，卻不需要消耗任何外界的能量。人們曾設想如果能制成永動機，在不消耗任何自然資源的情況下，它就能獲得無限動力。這確實是一個極度誘人的幻想！長時間以來，很多人投身于永動機的研制開發(fā)。但迄今為止卻沒有試驗成功任何一種永動機。原因是什么呢？
隨著自然科學的進步，我們知道，在工作原理上，永動機的設想是違背熱力學基本定律的，所以根本不可能實現(xiàn)。熱力學的四個基本定律在自然科學中是最為堅實的定律，是幾百年來科學技術與經(jīng)驗的結晶，至今為止，我們還沒有發(fā)現(xiàn)一例違反熱力學基本定律的案例。
人們幻想的永動機可分為兩類：第一類是違反熱力學第一定律的永動機、第二類是違反熱力學第二定律的永動機。那么，這兩類永動機為什么不能實現(xiàn)呢？
達芬奇設計的永動機圖 圖片來源：視覺中國
違反熱力學第一定律的永動機
熱力學第一定律（即能量守恒和轉換定律）揭示的是：“自然界中物質的能量可以從一種形式轉變成為另一種形式，也可以從一個物體傳遞給另一個物體，但是在轉變或傳遞過程中能量總和保持恒定。”而“第一類永動機”的工作原理就是不消耗能量就可以做功，與第一定律是相悖的。此類永動機的代表作是達·芬奇設計的永動機，該裝置奢望利用不均衡的力矩作用，來使輪子繞中心軸轉動，而且能源源不斷地輸出動力。但是，在某一確定的位置，由于所有圓球產(chǎn)生的力矩正好能夠相互抵消，因此該裝置根本就無法實現(xiàn)想象中的“永動”。在以后的時間里，大量設想利用浮力、電磁力、慣性力或毛細作用的第一類永動機制作實驗相繼宣告失敗。早在1586年，荷蘭科學家斯蒂文在《靜力學基礎》一書中就明確指出，利用力學方法無法制成永動機。
1775年，基于理論和實踐證明的第一類永動機無法實現(xiàn)的事實，法蘭西科學院通過決議，將拒絕審理“表現(xiàn)永恒運動的任何機器”。
違反熱力學第二定律的永動機
第二類永動機是僅從一個能量源獲取一定的動力，并永遠運轉的一種裝置。此類永動機的代表作是美國發(fā)明家甘姆埃設計的以液氨為工作介質的“零度發(fā)動機”。該裝置的工作原理是：液氨從周圍環(huán)境中吸取熱量，汽化后體積膨脹，推動活塞，將推動力輸出，然后再自動凝結，放出熱量給周圍環(huán)境。在整個循環(huán)過程中，能量是守恒的，不違背第一定律，而且由于能量轉換，輸出的功，最終也以熱量的形式釋放給了環(huán)境，這樣，環(huán)境的能量就能取之不竭了。上述的過程循環(huán)往復進行下去，就可以源源不斷地做功了。這個設計看上去貌似可以實現(xiàn)，但與熱力學第二定律卻是相悖的，因此，實驗當然沒有成功，也是無法實現(xiàn)的幻想。
熱力學第二定律揭示的是：不可能從單一熱源取熱并將其完全轉換為功，而不對環(huán)境造成影響。熱力學第二定律強調的是熱量傳遞過程的方向性，盡管熱量能夠自發(fā)地從高溫物體轉移到低溫物體，但這個轉移的過程卻必須耗損一定量的功。而甘姆埃的“零度發(fā)動機”卻是一種從單一的熱源獲得熱量，并將其轉換為功的機械，液態(tài)氨從高溫環(huán)境中吸熱、氣化的過程能夠自發(fā)進行，但氣態(tài)氨的凝結放熱過程卻不能自發(fā)實現(xiàn)，它必須有一個比環(huán)境溫度低的冷源，而要想維持這個冷源，就需要消耗一定的能量，因此該裝置的“永動”也是無法實現(xiàn)的。
法蘭西科學院關于永動機的決議
1775年，法蘭西科學院非常鄭重地通過了一項決議，那就是永遠不接受永動機的申請?！斗ㄌm西科學院的歷史》一書中有如下記載：“這一年科學院通過決議，決定拒絕審理有關下列問題的解答：倍立方，三等分角，求與圓等面積的正方形，以及表現(xiàn)永恒運動的任何機器。”并做出如下解釋：建造永動機是絕對不可能的，即便是中間的摩擦和阻力最終不至于破壞原來的動力，這個動力也不可能產(chǎn)生等同于原來的效果；再如，假設動力可以連續(xù)起作用，在一定時間之內，其效果也會是無限變小的。假如摩擦和阻力減少，初始的運動往往可能得以繼續(xù)，但它卻不能對其他物體作用。在這種假設（自然界不可能存在）中，唯一可能的永恒運動對實現(xiàn)永動機建造者的目的是毫無用處的。
熱力學體系建立后，人們通過縝密的邏輯推理和研究證明，永動機是違背熱力學基本原理的。目前美國專利及商標局也禁止將專利證書授予“永動機”之類的申請。（復核專家：張闖 中科院高能物理所前副所長、中國物理學會科普委員會主任）
科普中國
