永动机真的能成功吗（早已被科学家宣告破产的永动机之梦）

13世纪，一位叫亨内考的人提出了这样的一个疑问：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。

这个轮子名叫“亨内考魔轮”，它让科学家做起了“永动机”的梦，科学家们幻想，一旦永动机诞生，人类将产生源源不断的能源，所以，有很多的科学家一直试图复刻“亨内考魔轮”，却都惨遭失败，然而无数的失败却没有打消科学家们的热情，反而对永动机的探索愈加狂热。

我们需要注意的是，永动机指的不只是永远运动的机器，而且还需要对外输出能量，例如带动其它的机器去提起重物、驱动车辆等等。用物理学术语来说，就是要能够对外做功。这样才有实用价值，历史上才会引起那么多人的兴趣。如果仅仅是永远运动，那么在无摩擦的情况下把一个物体推一下，让它获得一个初速度，它就会无限地匀速直线运动下去（牛顿第一定律），哪里还有什么研究的价值？

后来，文艺复兴时期意大利的达·芬奇也造了一个类似的装置，他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。

达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。事实上，由杠杆平衡原理可知，上面两个设计中，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。

尽管如此，科学家们一直没有放弃这个梦想，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同性磁极之间排斥作用的。那时候欧洲各国宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败告终。

在中国也有过著名的永动机笑话，那就是淮海战役中被俘的国军第十二兵团司令黄维，电影《大决战》中被其他国民党将领讽刺为书呆子的那位。黄维进了功德林以后，迷上了制造永动机。他自己说是为了解决人类的能源危机，别人自然也可以怀疑他是为了逃避改造。无论如何，他对研究确实很投入，为此甚至耽误了特赦。当然，他的设想全都失败了。

电影场景黄维造永动机

黄维是可悲的，他为了逃避改造迷上造永动机让深爱他的妻子苦等了他 30 多年，最终精神分裂，最后自杀而亡。

这时的一些著名科学家斯台文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。所以1775年，在《法国科学院的历史》一书中有如下记载：“这一年科学院通过决议，决定拒绝审理有关下列问题的解答：倍立方，三等分角，求与圆等面积的正方形，以及表现永恒运动的任何机器。”

法国科学院解释说：“永动机的建造是绝对不可能的，即使中间的摩擦和阻力不致最终破坏原来的动力，这个动力也不能产生等于原因的效果；再如设想动力可以连续起作用，其效果在一定时间之内也会是无限小。如果摩擦和阻力减小，初始的运动往往得以继续，但它不能与其他物体作用，在这种假设（自然界不可能存在）中，惟一可能的永恒运动对实现永动机建造者的目的将毫无用处。这些研究的缺点是费用极度昂贵，不止毁了一个家庭，本来可以为公众提供大量服务的技师们，往往为此浪费了他们的工具、时间和聪明才智。”

然而这个时候还是没有一个系统的理论解释为什么没有办法造出永动机。

直到1847年，德国科学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》。他提出一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释，这个时候热力学第一定律也就是能量守恒定律已经有了一个模糊的雏形。

1850年，克劳修斯发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。他认为单一的原理即“在一切由热产生功的情况，有一个和产生功成正比的热量被消耗掉，反之，通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。” 加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下，就把任意多的热量从一个冷体移到热体，这与热素的行为相矛盾”来论证。把热看成是一种状态量。

由此克劳修斯最后得出热力学第一定律的解析式：dQ=dU-dW

从1854年起，克劳修斯作了大量工作，努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这条原理。经过重重努力，1860年，能量守恒原理也就是热力学第一定律开始被人们普遍承认。能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。

热力学第一定律宣告了永动机的破产，因为永动机违反了能量和质量的守恒定律，在任何的永动机设计中，我们总可以找出一个平衡位置来，在这个位置上，各个力恰好相互抵消掉，不再有任何推动力使它运动。所有永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机。热力学第一定律也促成了蒸汽机的诞生，直接导致了第一次工业革命的诞生，人类由此迈入了蒸汽时代，机械化生产时代开始到来。

而能量守恒定律的提出还是没有打消科学家们的梦，他们梦想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永动机。

中国民科造的磁动机就属于第二种

简单来说，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，所以他们试图从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头，从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机这也被称为第二类永动机。

科学家认为只要做到了只有单一的热源，它从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化，第二类永动机就能够成功。

第一类永动机是不从外界输入能量，却能输出能量。第二类永动机是通过从外界输入能量来输出能量，不过这个外界只是一个热源（关键是“一个”，在两个热源之间工作的机器太多了，内燃机就是），例如大海或空气。好比说，让海水的温度降低1摄氏度，把由此放出的热量完全转化成机械能。许多科学家认为宇宙中有太多这种超级巨大的热源了，只要实现了，人类就可以拥有无尽的能量。

而1850 年克劳修斯在论文中提出了一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。“这个定律被称为热力学第二定律。而热力学第二定律则与力学过程的可逆性相矛盾。

克劳修斯在 1854 年的随笔《关于热的力学理论的第二基础定理的一个修正形式》又提出了新的物理量来解释这种现象，,1865 年正式命名为熵,以符号S表示。

克劳修斯从热机的效率出发，认识到正转变（功转变成热量）可以自发进行，而负转变（热量转变成功）作为正转变的逆过程却不能自发进行。负转变的发生需要同时有一个正转变伴随发生，并且正转变的能量要大于负转变，这实际是意味着自然界中的正转变是无法复原的。

由此克劳修斯提出了热力学第二定律的又一个表述方式，也被称为熵增原理，那就是：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。

简而言之就是孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加，可以说非常鲜明地指出了不可逆过程的进行方向。

热力学第二定律又宣告了第二类永动机的破产。“第一类永动机不可能制成”，就是能量守恒定律，也称为热力学第一定律。“第二类永动机不可能制成”，就是热力学第二定律。

开尔文曾经对热力学第二定律有过一条精彩的表述：第二类永动机不可能制成！因为热能不可能完全变化成机械能。但机械能是可以完全转化成热能的。例如你搅拌一杯水，最终你输入的机械能就会完全变成水的热能，让水变热。这说明机械能和热能是两种本质上有所不同的能量形式。

所以可以认为机械能是一种高品质的能量，热能是一种低品质的能量。热力学第二定律也可以理解为，宇宙的能量守恒，但品质越来越低。

因为热能部分转化成机械能的机器，需要两个温度不同的热源。如果低温热源的温度是T1（这里用的都是绝对温标，或称为热力学温标，单位是K，即开尔文），高温热源的温度是T2，那么热机的效率（即热能转化成机械能的比例）不可能超过1 - T1/T2。在没有摩擦的理想状况下，效率就是这个上限值。

所以说热能不可能完全变化成机械能。但机械能是可以完全转化成热能的，所以我们说热力过程都是不可逆过程。

热力学第一第二定律，已经宣告了热力学的破产，可是过了这么多年，全世界包括中国还是有很多民科妄想造出永动力，这就纯粹是庞氏骗局了。他们其实不明白吗？明白的，只不过是想骗一点钱罢了，比如1872年，有一位名叫吉利的费城人，在纽约成立了“吉利引擎公司”，他是一个音乐爱好者，他声称通过研究音叉发现了“音乐能”的奥秘，他认为音乐可以引起以太的震动，从而获得能源，瞬间获得了百万美元的集资，最后被人拆穿。

还有，15年一个叫李某某的，自称拿到了永动机专利，并拉人来投资，但是，在他人投入100万元之后，真正实用的成果却从来没有拿出来过。最终，借“永动机”诈骗的骗子李某某被法院判处有期徒刑十一年，并处罚金人民币二十万元，法院并责令其退出赃款100万元发还被害人。

​所以说那些造永动机的，嘴里全是公式，心里全是生意。而那些真正相信的普通群众，就需要提高自己的科学素养了！

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