運轉180多年的牛津電鈴實驗,內部構造仍是謎,這是永動機嗎?

2021-01-13 鍾銘聊科學

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理論與實驗

人類的科學技術大概是在近300年來才奠定下來的。在這300多年來,牛頓的力學三大定律和萬有引力定律,以及他的代表作《自然哲學的數學原理》被認為是經典物理學的奠基之作。而在牛頓之前,科學需要用實驗來論證的觀點就已經被奠定了下來,牛頓也繼承了這一點。

因此,從科學發展的開端,實驗就一直伴隨著科學的成長。舉個例子,我們如今就會把物理學家分成兩大類:理論物理學家和實驗物理學。前者的代表人物就是牛頓,愛因斯坦;後者的代表人物就是伽利略,法拉第和居裡夫人。由此,我們看出實驗對於科學發展的重要性。

在科學史上,各種各樣的實驗層出不窮,有些很詭異,比如:楊氏雙縫幹涉實驗,它成為量子力學中一個最重要的實驗。再比如:赫茲證明電磁波存在的實驗,直接把麥克斯韋送上了和牛頓,愛因斯坦同等的地位。

雖然這些神奇的實驗,在科學史上,還有很多奇葩的實驗,它們有的佔據著各種實驗「最」。這回,我們來聊一聊,科學史上持續時間最長的實驗:牛津電鈴試驗。

牛津電鈴試驗

牛津電鈴(英語:Oxford Electric Bell)也被稱為牛津電子鐘。按照目前的我們所掌握的材料來看,牛津電鈴是當時牛津大學的神職人員兼任物理學家的羅伯特·沃克採購而來的一批實驗設備。這個實驗設備被放置在牛頓大學的克拉倫登實驗室門廳附近的走廊中。因此,這個設備也被稱為克拉倫登乾電池堆。

牛津電鈴實驗開始於1840年,這個實驗至今仍然還在進行中。那這個實驗到底是幹嘛的呢?

這個實驗的目的是為了論證「觸張力理論」,這個理論是一個當時比較流行的靜電力學和化學作用理論,不過這個理論現在已經過時了。

這個實驗設備包括了兩個黃銅鈴鐺,每個黃銅鈴鐺都被安放在一個乾電池堆的下方,構成了一個簡單的串聯的乾電池堆的電路。這裡多說一句,乾電池堆是一種早期的電池,19世紀初期,電磁學的發展還在進行中,當時湧現出了許多各種各樣的電池。而鈴舌是一個直徑大概是4毫米的金屬球,它被吊在了兩個乾電池堆之間。

那麼問題來了,這個鈴咋樣才能響呢?

因為有靜電力的存在,這個鈴舌會敲擊到其中一個鈴,此時它會被這個黃銅鈴鐺上方的電池充電,它所帶的電和黃銅鈴鐺的電是同種性質的電。由於同種電荷相排斥的原理,鈴舌就會受到靜電排斥作用,然後它被從黃銅鈴鐺上推開,進而由於異種電荷相吸的原理,被另外一邊的黃銅鈴鐺吸引,被敲擊到另外一側的黃銅鈴鐺。

同樣的道理 ,此時的鈴舌就會被充上電,這種電與和它相接觸的黃銅鈴鐺是一致的。於是,還是因為同種電荷相排斥的原理,鈴舌就會被推開,被另一側的黃頭鈴鐺所吸引,如此循環往返下去,頻率為2赫茲。

世界上最耐用的電池

自從1840年以來,除了偶爾的高溼度發生過短暫的中斷之外,牛津電鈴就一直在運行直至今日,已經持續運轉了181年,而且鈴聲還一直不斷地響起。牛津電鈴已持續響了大概100多億次,並且創造了金氏世界紀錄,號稱是世界上最耐用的電池。為了不讓老師和同學們被鈴聲逼瘋,牛津電鈴已經被安裝在雙層的隔音玻璃裡。

關於這個牛津電鈴,還有許多的「迷」。按照目前所掌握的資料來看,這個牛津電鈴很可能在1825年就已經被製造的。不僅如此,我們只知道它是用熔融的硫塗覆以作絕緣,並且有學者猜測它很可能是贊伯尼電堆,除此之外,我們對其內部結構一無所知。可能你要說了,直接拆開不就可以了嗎?

科學家們擔心,如果我們真的去拆開這個裝置,很有可能直接導致這個裝置發生故障,甚至直接就停止運轉。為了保護這個裝置,科學家才選擇了不去拆開它。那牛津電鈴會一直運轉下去嗎?

牛津電鈴會是永動機嗎?

牛津電鈴顯然不是永動機,因為它未來真的會停下來。只要兩個乾電池堆的電荷最後分布均勻之後,這個鈴舌就不會再敲擊兩邊的黃銅電鈴,此時也就不會再繼續運轉了。

相關焦點

  • 持續響鈴180年,19世紀電鈴至今仍在正常運行,是永動機嗎?
    而從19世紀40年代持續至今的一項科學實驗吸引了人們的注意力,因為這項科學實驗已經持續了180年,比接近100年的瀝青滴漏實驗還要長得多,要知道在1840年,我國還處在清朝時期。這項科學實驗名稱為「牛津電鈴」,一個被雙層玻璃給罩住的奇怪電鈴,據說它已經持續響鈴了180年,至今還在正常運行。
  • 持續響鈴180年,19世紀電鈴至今仍在正常運行,是永動機嗎?
    而從19世紀40年代持續至今的一項科學實驗吸引了人們的注意力,因為這項科學實驗已經持續了180年,比接近100年的瀝青滴漏實驗還要長得多,要知道在1840年,我國還處在清朝時期。這項科學實驗名稱為「牛津電鈴」,一個被雙層玻璃給罩住的奇怪電鈴,據說它已經持續響鈴了180年,至今還在正常運行。
  • 響了100億次,放電180年的牛津電鈴,科學家卻不知電池構造
    180多年前的老古董電鈴,被雙層玻璃封在一個封閉的空間中,但請不要以為這是個擺設,它是一個正在工作的電鈴,而且從1840年被購買以來,它一直就在正常工作,請注意,這個電鈴沒有任何電線接到外界,全部的能量來自於內部的兩個乾電池!
  • 運轉175年,撞擊達100億次,牛津電鈴詮釋了什麼才叫「永動機」!
    那麼一顆沒有充過電的電池可以永遠使用嗎?答案是肯定的,它就放在英國牛津大學克拉倫登實驗室(Clarendon Laboratory)裡。該裝置由一個懸掛在兩個小鈴鐺之間來回移動的金屬球組成,當金屬球擊打鈴鐺後會發出響聲。雖然這個裝置看起來很簡單,但其實它很不一般。要知道,這枚牛津電鈴距今已有175年的歷史,並且已經發出過100多億次撞擊聲響。
  • 既然人類造不出永動機,那已運轉46億年的太陽系,屬於永動機嗎?
    因為原來星雲本身就是繞著中心旋轉的,因此歷時幾十萬年甚至幾百萬年形成的繞太陽運轉的各類星體,「繼承」了原星雲的角動量。太陽系中的所有天體,除去已經被吞併的、墜入大型星體的那些,包括地球在內的所有星體在這46億年中都持續地繞著太陽運轉。把太陽系看做一個系統,這個整體的系統已經持續運轉了46億年之久,那太陽系是否屬於永動機呢?在解答疑問之前,我們需要知道什麼是永動機。
  • 永動機並不存在,那天體為何運轉不停,宇宙又為何恆久不衰?
    在歷史上也曾經出現過很多比較著名的「永動機」,但最後都被證實只是一廂情願的設想罷了。說起來,永動機的製造熱已經是很久很久以前的事情了,早在200多年以前,法國科學院就通過了一個永不接受永動機申請的決議,這個決議標誌著人類證實為永動機畫上了一個句號。不過在此之後,仍然有一些所謂的「科學家」打著永動機的旗號來實現自己的利益目的,最後有的身陷囹圄,有的被引為笑談。
  • 永動機不可能實現嗎?那為什麼太陽系,自行運轉了46億年!
    永動機不可能實現嗎?那為什麼太陽系,自行運轉了46億年!大家都知道,永動機是一種可以在不從外界輸入能量的情況下,持續運動和對外工作的機器。無數科學家已投入永動機的研發中,但無一例外都失敗了,因為永動違反了能量守恆定律,但是有些人提出了疑問,既然永動不是可能的,那為什麼星系一直在自己工作,甚至我們的太陽系已經運行了46億年。根據這個原理,人類可以創建永動機嗎?
  • 宇宙內沒有永動機,那麼地球依靠什麼動力,運轉了46億年?
    能創造出永動機嗎?相信大家都聽說過永動機的設計,通過它的名字我們了解到,永動機是源源不斷的動力,這樣才能讓它一直持續工作下去,如果我們擁有這樣的機器的話,是不是能夠擁有無窮無盡的能量呢?不過這樣的機器只能想像一下,根本無法出現在現實中,它像光速一樣,都是人類創造不出來的產物。
  • 昱見|人類對永動機的研究,真的只是白忙一場嗎?
    根據原理的不同,又可以分為違反熱力學第一定律,幻想憑空製造能量的第一類永動機,以及違反熱力學第二定律,幻想從自然界的海水或空氣中不斷吸取熱量而使之連續地轉變為機械能的第二類永動機。但無論哪一種,在今天看來,這類機械都因為違反了物理學上的基礎法則而不可能製成。不過,在歐洲歷史上,這類夢幻般的機械曾經耗費了無數聰明的大腦去思考。
  • 永動機禁止的真實原因
    有人設想:「如果用水車運轉抽上來的水再來推動水車,這樣不需要河流,水車不也能永遠運轉下去了嗎?」(下圖)。這個設想如果實現,自己提供動力源(水)獨自不停運轉的夢幻裝置(水車)就誕生了。 世界上也曾有一些永動機的騙局: 1714年,德國人奧爾菲留斯聲稱發明了一部名為自動輪的永動機,該機器每分鐘旋轉六十轉,並能將16公斤的物體提高相當的高度,當他宣布了這一消息並進行了公開實驗後,名噪整個德國。
  • 什麼是永動機?為什麼永動機禁止發明
    歷史上著名的永動機騙局有:1、自動輪騙局:1714年,德國人奧爾菲留斯聲稱發明了一部名為自動輪的永動機,這部機器每分鐘旋轉六十轉,並能夠將16公斤的物體提高相當的高度,當他宣布了這一消息並進行了公開實驗後,名噪整個德國。
  • 電鈴的工作原理與電鈴電路
    電鈴是電磁鐵的一個重要應用,由於條件的限制,對電鈴原理的理解與教學一直是廣大老師和學生們的一大痛點,學生看不懂,老師說不清,針對這個問題,亮子老師專門製作了一個動畫,讓大家一眼看懂電鈴的工作原理!電流從電源的正極出發,可按如圖先經過電鈴的電磁鐵,再經過B接線柱、鈴錘彈片、動觸點、靜觸點、接線柱A、開關回到電源的負極,當然,電鈴的工作與電流方向沒有關係,電流方向接反也是可以的!
  • 「永動機」是怎樣傳入中國的
    王國維將永動機最早翻譯為「自動不息之機械」民國初期,一些雜誌也相繼發表了與永動機相關的文章,內容涉及其種類、構造、歷史等等,但基本立場如《勢力不滅論》已經指出的那樣,「如是之器,古今所未嘗有也」。如《科學》《科學畫報》《化學世界》和《開明少年》等皆刊文指出各類永動機違背的力學原理,並且奉勸國內一部分人切莫在此事上再耗費精力。
  • 地球轉動了46億年,它算不算是永動機?或許我們高估它了!
    打造永動機需要的條件以人類現有的技術來看,想要打造出永動機,需要付出更多的努力,才能將不可能變成可能,永動機無需外界輸入能源,只需擁有熱源的條件,便能不斷做運動。在這偌大的自然界中,每個機器都是需要消耗能量才能做功的,永動機早已違背自然界中的規律。
  • 《永動機確定存在,但不歸屬人類世界!》
    尋找到永動機是人類歷史上古老又延續較長想法了,對永動機不存在是以人類建立科學邏輯體系,從能量守恆定律給出的。永動機無法永久獲取自身體系內能而持續對體系外輸出,因為任何一個體系內能是有限的。永動機另一類想法是裝置可不停獲取體系外能,經動機運轉,輸出付合人類需要的方式能量以至永;水力發電就是這樣,只要水的勢能不間斷和機器不損壞,電能可永保輸出。但不會承認水力發電機是永動機,想發明永動機的人也會對水力電機稱為永動機嗤之以鼻;但如果將水力電機看作裝置,將勢能水換成一種神密可持續能量,想發明永動機的人恐怕就高興得鼻孔朝天。永動機存在嗎?存在。世界上有永動機嗎?有!
  • 我們都知道不可能製造出永動機,但太陽系運轉為何永不停息?
    一、永動機?二、太陽系永動機?但太陽系的行星與衛星公轉以及自轉等現象就非常具有迷惑性了,因為太陽與各大行星的存在都可以用自古以來形容了,甚至它們的出現都早於「自古以來」!並且它們似乎將永遠轉動下去,難道天體運動是永動機?
  • 揭秘永動機
    從波蘭國王、彼得大帝,到王洪成、黃維、南街村的王宏斌,許許多多的政要名人痴迷於此,甚至終身身陷其中難以自拔,騙局、大發明、還是世紀之謎?讓我們一起週遊世界揭秘永動機!●德國博士發明「永動機」18世紀早期,一個自動輪「永動機」被德國一位奧爾菲留斯博士發明。
  • 用電動機帶動發電機,再把電輸回電動機,這是電力永動機嗎?
    這是個電力永動機?大型電動機這其實是個永動機模型,發電機和電動機構成了一個封閉循環系統,聽起來是可行的。實際操作起來也能成功,但這還有個前提條件:電動機事先需要安裝好電源。能量守恆定律和電機能量守恆定律點明了能量不會平白無故地消失,它必定是通過某種轉化方式消耗掉了。而對於電動機來說,它在高速運轉時需要克服空氣阻力和摩擦力,這也是需要消耗能量的。總的來說,它想實現能量的完美轉化是不可能的。
  • 世界上真的沒有永動機嗎?為什麼地球能一直公轉自轉呢?漲知識!
    世界上真的沒有永動機嗎?為什麼地球能一直公轉自轉呢?漲知識!自從人類認識到運動需要有能源以來,就一直在做著發明永動機的夢想,畢竟,如果能發明永動機,不僅能解決能源問題,基本上,人也就不用工作而享受生活了。
  • 永動機無法實現,為什麼地球卻在不停的轉動?這不矛盾嗎?
    太陽死亡以後會變為一顆和地球體積大小的白矮星,但是它的密度非常高,如果地球這時還存在的話,它會繼續繞著這顆恆星的殘骸繼續運轉。但是無數次的嘗試都失敗了,這其中包括15世紀達文西這個製作機械的大師、還有17世紀英國的波義耳都動手做了很多類型的永動機,但最後都證明永動機在地球上無法實現。