科普知識:人類能製造出永動機嗎?

2020-12-03 老賀故事匯

作者:賀俊傑

今天有人提出一個問題:人類不能製造出「永動機」,為什麼不製造一個99999類似的「永動機」呢?

我想,在回答這個問題時,先弄清熱力學能量守恆定律。

歷史上曾有很多人想製造出「永動機」,儘管最後都以失敗而告終,但這些失敗的嘗試很大程度上推動了人類最終發現能量守恆定律。

在中世紀法國人亨內考設計的永動機方案最為著名,用一個大輪子中央有一個轉動軸,輪子邊緣安裝著12 個可活動的短杆,每個短杆的一端裝有一個鐵球。亨內考認為,右邊的球比左邊的球離軸遠些,存在更大的轉動力矩,輪子就會一直轉動下去,並且帶動機器開始運轉。

亨內考的這個設計聽上去有模有樣,很快被製造成各種各樣的模型。可惜,永不停息的轉動卻從來沒有出現過,輪子只是擺動幾下便停了下來。

牛頓力學定律中有一條描述了作用力與反作用力,大意是說對於一個事物來說,作用於其上的力,必然後遭遇一個反作用力,並且大小相等,方向相反,作用於同一條直線上。我們用三維角度重新來描述一下這個問題:

在空間維度上,作用力與反作用力大小相等;空間方向相反,如果一個力指向右,那麼反作用力必然指向左;作用在同一條相關的空間直線上。

能量:力與其作用的空間距離長短的乘積稱之為能量。力的空間分量用Fs來表達,距離用S來表達,那麼能量表達為:Fs×S

能量守恆:在作用力與反作用力的作用下,能量不能被產生也不能被創造,只能從一種形式轉換到另外一種形式,也就是說對於一個封閉的系統而言,能量的總和是一定的、不變的。

在時間維度上,作用力與反作用力大小相等;時間方向相反,如果一個力指向未來,那麼反作用力必然指向過去;作用在同一條相關的時間軌跡上。

動量:力與其作用的時間長短的乘積稱之為動量。力的時間分量用Ft來表達,時間用T來表達,那麼動量表達為:Ft×T

動量守恆:在作用力與反作用力的作用下,動量不能被產生也不能被創造,但是可以轉化,在一個封閉的系統中,動量的總和是一定的、不變的。

在邏輯維度上,作用力與反作用力大小相等;邏輯方向相反,如果一個力指向複雜,那麼反作用力必然指向簡單;作用在同一條相關的邏輯鏈條上。

深量:力與其作用深量守恆:在作用力與反作用力的作用下,深量不能被產生也不能被創造,但是可以轉化,在一個封閉的系統中,深量的總和是一定的、不變的。

深量守恆,在作用力與反作用力的作用下,深量不能被產生也不能被創造,但是可以轉化,在一個封閉的系統中,深量的總和是一定的、不變的。

不過,也有人指出,宇宙可能永遠也達不到熱寂。因為整個宇宙並非靜態的,而是在不斷膨脹,從138億年前開始到現在一直沒有停止過膨脹,並且未來還會繼續下去。這意味著作為熱力學系統的宇宙並不能保持穩定,所以熵永遠也不會增加到最大。

當然了,宇宙的能量來自宇宙,太陽的能量也來自宇宙,宇宙中的能量一直在宇宙中,不會跑到宇宙外去,這個宇宙也沒有外,因此也不存在宇宙外的能量跑進來。

比如太陽的形成,是起源於宇宙中,或者說銀河系裡的一堆原始星雲,至於這堆原始星雲是宇宙裡原始就有的,還是某些恆星死亡後飄散出來的就不知道了。這堆星雲主要成分是氫元素,在引力的作用下向中心坍塌積聚,最終巨大的壓力和高溫引發了核聚變,一顆恆星就誕生了。

你看看現在的八大行星圍繞太陽旋轉,不是一個很好的「永動機」嗎?

其實「永動機」不是「永遠在動的機器」,而是要做功要產出能量的機器。

現實生活中,真空中運行的物體由於沒有阻力作用,基本上運動都是持續的——確實是可以看做永遠在運動,但是這些物體並不能向外輸出能量。

比如說地球,如果你給它裝上一個巨大的齒輪來推動什麼機器運轉,沒幾天地球就停止轉動了。

科學家是在能量守恆的基礎上提出永動機不可能造出來,他們認為永動機違背了能量守恆定律,這是正確的。

但人們可以轉換思路,不要局限於轉動「永動」這一個概念上。

科學家發明的太陽能光伏發電這種高科技設備算不算是永動機呢?對於發明創造永動機者來說,他們可以避開違背能量守恆這一定律,去開拓一種利用自然資源做材料,吸收自然能源轉化為動力資源,這何尚不是一種永動機的誕生?

只要我們製造出來的設備不需要加油,不需要充電,為能源問題省去昂貴的資源費用,難道不可以稱之為永動機嗎?

通過科學的進步,人類還會研發出更多更好更大規模的「永動機」來,因為無垠的宇宙充滿巨大的能量,人類所需要的能量只是微不足道的億萬分子零點零零零,人類學會了偷天換日、盜取天火,借用老天一點火,點亮人間萬年燈!

相關焦點

  • 人類製造出永動機會發生什麼?從科學角度分析,永動機不可能存在
    如果有人真的製造出了永動機,必然能名流千古,甚至可以當上世界第一首富,整個世界也會發生翻天覆地的變化,尤其是工業,一個新的時代就因永動機開始。現在的汽車發動機都會用到汽油和電,環保一點能源就是氫,如果有了永動機,就可以製造出更環保的部件,只要用一點力,汽車就可以無限行駛,不需要耗費一點油和電。
  • 永動機小科普
    tagid=3833396009643399):「一組科學家們發明的偽永動機,不明覺厲!」大家去搜一下,還能找到很多類似的「永動機」設計。我對此做了一些解釋,但發現許多人把各種概念攪和到一起去了,造成了不少誤解。那麼,我就在這裡以問答的形式小小地科普一下永動機問題,為普通人解惑,也請內行指正。 問:圖片裡的那些裝置能不能永遠運動下去?
  • 我的世界:你不一定知道的小知識,巖石永動機,還能用木樓梯製造
    在很久之前就有了巖石永動機的存在,不過最初幾個版本的巖石永動機容易產生問題,那就是動不動就生成了黑曜石,在空島生存的前期遇到黑曜石那是非常痛苦的事情。而本期給大家分享的小知識就是完全避免巖石永動機產生黑曜石的可能,用一句話概括本期的內容是,我的世界:你不一定知道的小知識,巖石永動機,還能用木樓梯製造。換句話說,我的世界:巖石永動機還能用木樓梯製造,不會產生黑曜石,真舒服。
  • 人類與「永動機」的千年恩怨五:如何避免掉入「永動機」陷阱?
    文章來自「科學大院」公眾號 作者:魯超 前面幾章裡,我們講述了許多「正義」的「宇宙大盜」的故事,他們追求的是宇宙真理,對抗的是造物主制定的宇宙規律,他們希望的是由此能造福人類文明。
  • 我們為什麼造不出永動機?我們可以預測未來嗎?這本書告訴你
    我們要知道,自古以來就有無數人試著製造永動機,也有很多人聲稱自己真的創造出了這種能夠永遠運行、不消耗能量、只會創造無窮無盡能量的神奇機器,當然這些人和他們的發明最後都被證實是失敗的。人類為什麼造不出永動機?因為這直接違反了熱力學第一定律:物質和能量的總量無法被創造和消滅。這也就是我們常說的質能守恆。
  • 永動機不可能在我們宇宙中存在,人類永遠無法製造它
    但是我們必須要指出,永動機不可能在我們宇宙中存在,人類永遠無法製造它。這是經過科學家通過實驗、理論得出的結果。在早期,人類對於永動機的定義是某物質循環一周回復到初始狀態,不吸熱而向外放熱或做功,這種機器不消耗任何能量,卻可以源源不斷的對外做功,這叫「第一類永動機」。
  • 為什麼人類永遠也造不出永動機?科學家:熱力學定律不允許!
    有沒有永動機?在熱力學定律提出前,無數的科學家都向通過自己的努力製造出一種永動機。熱力學定律提出後,科學家們知道永動機只是一個夢,都知道在現有的科學框架內我們是無法造出永動機的,當然,除了廣大民科以外。
  • 人類與「永動機」的千年恩怨 一:木鳶、木牛流馬、魔輪
    《三國志》、《三國演義》等書中都有製造木牛流馬的具體方法,但動力來自哪裡沒有詳細說明。據記載,後來劉宋朝的祖衝之還複製出了木牛流馬,但同樣沒有留下資料和繪圖。人們只能根據自己的想像來揣測這一逆天黑科技了,大多數人傾向於相信,諸葛亮製造出的不過是獨輪車,經過後世的傳說添油加醋一番,才變成了《三國演義》裡的那副模樣。
  • 人類與「永動機」的千年恩怨:零點能?時間晶體?是科學還是科幻?
    看來,「零點能」還有很多奧秘等待著我們去探索。荷蘭物理學家卡西米爾。(圖片來源:wiki)看起來,「零點能」真是宇宙中最最普遍,最最唾手可得的能量,因為它無處不在,遍布我們身邊、甚至空無一物的太空裡。如果能利用這種能量,人類還會為能源問題而頭疼嗎?
  • 民科發明的各種永動機 為什麼民科喜歡發明永動機?
    相對論和永動機是民科的兩大「瑰寶」,圍繞它們產生的民科理論層出不窮,其中永動機還造就了大量「發明家」。那麼這到底是為什麼呢?關於永動機,上過初中的朋友都知道,違反能量守恆定律。那為什麼民科還發明出這麼多「偉大的」永動機?
  • 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。
  • 永動機貼吧的人研究出了永動機,要買臺伐?
    從中我們可以看出來,黃油貓其實就是一個我們經常提到的存在——永動機。其實吧,永動機這玩意兒幾百年前人類就開始研究了。英國化學家玻義耳發現了人類歷史上的第一個 「 定律 」 ,玻義耳定律。他製作過一個非常著名的裝置——玻義耳自流壺( Boyle’s Self-Flowing Flask ),也許有很多人都看過這個神奇的裝置。。。
  • 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?
    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。目前人類試圖製造但從未成功的永動機,主要有兩類,分別是不符合能量守恆、熵增定律的第一、二類永動機。這第一類,試圖突破不消耗能量卻能永遠對外做功的限制;第二類,則試圖在不造成其他影響的情況下把能量從低溫物體轉移到高溫物體。
  • 永動機:為什麼不可能被製造,但大自然卻存在?
    人們為什麼會想要製造永動機呢?原因很簡單。如果不用自己動手還不用消耗其他能源,就可以源源不斷地獲取能源,何樂而不為?畢竟能源是人類之間爭奪和戰爭的最重要原因。如果永動機是可以被發明的,相信現在的世界將會和平得多,人類的生活質量也將上升好幾個檔次。
  • 第三類永動機
    第三類永動機隨著人類社會的發展,隨著工業化的發展,人類對機械的利用越來越深入,第一類永動機,第二類永動機.雖然都被證偽,但是這個過程卻標誌著人類工業化的長足發展,也標誌著人類對自然世界的認識的深化。永動機是一類所謂不需外界輸入能量或在僅有一個熱源的條件下便能夠不斷運動並且對外做功的機械。
  • 永動機不可能在我們宇宙中存在,人類永遠無法製造它
    但是我們必須要指出,永動機不可能在我們宇宙中存在,人類永遠無法製造它。這是經過科學家通過實驗、理論得出的結果。 在早期,人類對於永動機的定義是某物質循環一周回復到初始狀態,不吸熱而向外放熱或做功,這種機器不消耗任何能量,卻可以源源不斷的對外做功,這叫「第一類永動機」。
  • 人類能製造出能源永動機,生產取之不盡用之不竭的能源嗎?
    終極能源是什麼,終極能源是取之不盡,用之不竭的能源,人類只需要花費很少的原料投入,就能得到巨大的能源產出。這對解決世界能源問題有非常重要的意義,象徵著人類可以從能源上突破自然的限制,頂尖的科學家們在這條路上前僕後繼。
  • 昱見|人類對永動機的研究,真的只是白忙一場嗎?
    1917年4月15日,美國專利局發布了一則聲明,宣布此後不再接受任何關於永動機的專利註冊。自此,自13世紀以來在歐美活躍了近700年的永動機研製熱潮,被主流科學界正式籤署了死刑判決書。此後,世界各地雖然仍有人不信邪,致力於此項研究,但都只能被歸入奇聞的行列了。永動機,一種既不需要消耗能量也能永遠對外做功或保持運轉的機器。
  • 永動機發明成功? 投資十億賺百億?
    基於這個理論,梁星人自稱創造了「宇宙能永動發動機」、「宇宙能永動發電機」、「宇宙能超引力永動轎車」等近10項發明。並由「中國鄭州明日永動轎車製造有限公司」製造出「世界上第一輛永動機轎車」,該車自1996年研發出「第一代」之後,在1998年就已經發展至「第三代」,輸出功率高達188馬力,最高時速為220公裡。  投入10億將獲純利104億?
  • 永動機發明成功投十億賺百億?
    基於這個理論,梁星人自稱創造了「宇宙能永動發動機」、「宇宙能永動發電機」、「宇宙能超引力永動轎車」等近10項發明。並由「中國鄭州明日永動轎車製造有限公司」製造出「世界上第一輛永動機轎車」,該車自1996年研發出「第一代」之後,在1998年就已經發展至「第三代」,輸出功率高達188馬力,最高時速為220公裡。  投入10億將獲純利104億?