Вечное движение. История одной навязчивой идеи
Шрифт:
Вскоре после этого вкладчики предприятия Пейна обнаружили, что изобретатель и его машина исчезли. В помещении для демонстрации осталась лишь часть железной рамы, которая поддерживала устройство Пейна. Рама оказалась полой, и размеры полости были вполне достаточны, чтобы из нижнего помещения прямо к машине подвести приводной ремень. Итак, электромагнитный двигатель приводился в действие паром.
Заявки на изобретение перпетуум мобиле делали и создатели паровых двигателей. Одним из таких проектов был воздушно-паровой двигатель. Это был обычный двигатель, в котором предусматривалось поступление воздуха в цилиндр во время хода поршня. Целый ряд экспериментов показал, что с помощью этого скорость двигателя можно было увеличить примерно на двадцать процентов. Казалось, что, используя воздух в качестве топлива, можно построить двигатель воздушного цикла. Позже, однако, было установлено, что несовершенная конструкция котла в этих экспериментальных
Подобную же волну энтузиазма вызвало предложение использовать в качестве топлива воду. Как ни странно, вода действительно применяется сегодня как средство увеличения мощности некоторых реактивных двигателей (в камерах сгорания она превращается в пар), но отнюдь не как топливо.
5. Капиллярное притяжение и колеса из губок
Читателю, вероятно, приходилось наблюдать, как намокает полотенце, забытое на краю наполненной водой ванны. Происходит это оттого, что вода под действием так называемого капиллярного притяжения, пропитывая ткань, начинает подниматься вверх. Ряд изобретателей усмотрели в этом явлении возможность построения вечного двигателя.
Но прежде чем рассказать об этих изобретениях, я хотел бы рассмотреть несколько весьма своеобразных схем гидростатических вечных двигателей.
Рис. 26. Схема вечного движения, предложенная Р. Бойлем.
Гидростатический парадокс, который заключается в том, что очень малое количество жидкости уравновешивает очень большое ее количество, неоднократно предлагался в качестве способа построения очередного перпетуум мобиле {53} . Устройство, описанное физиком Дени Папеном (1647—1712) {54} в «Философикэл транзекшнс» за 1685 год, по существу ничем не отличается от схемы вечного двигателя, приведенной на рис. 26. Изображенный на рисунке кубок может быть сделан из любого материала, но лучше всего, если он выдут из стекла. Ножка кубка имеет форму сужающейся полой трубки, которая загибается кверху и открытым своим концом нависает над кубком. Гипотеза изобретателя, конечно же наивная с нашей точки зрения, состоит в следующем. Площадь поперечного сечения кубка в любой его плоскости больше площади поперечного сечения трубки. Поэтому под действием силы, создаваемой жидкостью в кубке, последняя будет передавливаться в полую трубку; гидростатическое равновесие в конце концов нарушится и жидкость будет выливаться обратно в кубок. Автор проекта искренне верил в то, что, однажды начавшись, такой круговорот воды никогда не остановится, и жидкость будет течь по замкнутому контуру, пока не испарится. Доводом в пользу этого мнения служило то, что пинта воды в кубке весит больше, чем унция воды в трубке [10] . Естественно, изобретатель был обескуражен результатом эксперимента, показавшего, что уровень воды и в самом кубке, и в его узкой изогнутой ножке одинаков.
10
Пинта (англ.) = 0,57 литра, 1 унция = 28,35 миллилитра. — Прим. ред.
Аналогичная схема гидростатического вечного двигателя была предложена аббатом де ла Рок и описана им на страницах парижского «Журналь де Саване» (1686). Устройство представляло собой U-образную трубку, колена которой имели разную длину. Трубка была установлена наклонно так, чтобы жидкость могла перетекать из длинного колена в отверстие более короткого. На этом простота устройства и оканчивалась, потому что короткое колено должно быть сделано из воска, а длинное — из металла. Полагая, что жидкость в металлической трубке «более сгущена», чем в восковой, изобретатель надеялся получить непрерывное, вечное движение жидкости из металлического колена в восковое (и далее по замкнутому контуру).
Неудачи очень многих авторов проектов перпетуум мобиле можно объяснить слабой научной подготовкой, а иногда и отсутствием элементарных знаний по физике. Этого, однако, никак нельзя сказать о знаменитом математике и философе Иоганне Бернулли (1667—1748), который также пытался создать вечно действующее устройство{55}.
Вот описание схемы вечного двигателя
«Прежде всего сформулируем следующие условия:
1. Если имеются две жидкости, отношение плотностей которых выражается дробью вида G/L, то отношение высот равных по весу столбов этих жидкостей, находящихся в цилиндрах равного радиуса, выражается обратной дробью, а именно L/G.
2. Соответственно, если высота столба одной жидкости AC, содержащейся в сосуде ACDB находится в указанном отношении к высоте столба EF другой жидкости, помещенной в открытую с обоих концов трубку, так, как это показано на рисунке, то жидкости будут пребывать в состоянии покоя.
3. Но если отношение AC/EF будет больше отношения L/G, то жидкость в трубке будет подниматься и выливаться через ее край, если длина трубки EF недостаточно велика (это следует из гидростатического принципа).
4. Возможно наличие двух несмешивающихся разноплотных жидкостей.
5. С помощью фильтра, дуршлага или какого-нибудь другого сепаратора можно отделить легкую жидкость, смешанную с более тяжелой».
«Конструкция устройства. Приняв во внимание сформулированные выше условия, я предложил следующий проект вечного двигателя. Возьмем две любые порции разноплотных жидкостей (для определенности — равных объемов) и наполним ими сосуд ACDB до уровня А. Пусть отношение плотностей этих жидкостей будет выражаться отношением G/L. Возьмем затем открытую с обоих концов трубку EF такой длины, что AC/EF > 2L/G+L. Закроем нижнее отверстие F трубки фильтром или каким-либо материалом, отделяющим более легкую жидкость от более тяжелой (см. условие 5). Установим подготовленную таким образом трубку на дно сосуда. Я утверждаю, что жидкость будет непрерывно проходить через фильтр в отверстии F трубки и выливаться через ее край Е обратно в сосуд.
Рис. 27. Схема вечного двигателя Бернулли.
Доказательство. Согласно конструкции устройства отверстие F закрыто фильтром, который отделяет более легкую жидкость от более тяжелой. Поэтому при погружении трубки в сосуд более легкая жидкость должна через фильтр подняться вверх. Уровень жидкости в трубке при этом превысит уровень жидкости в сосуде (см. условие 2) и будет повышаться до тех пор, пока не будет достигнуто равенство AC/EF = 2L/G+L. Но поскольку конструкция устройства выполнена так, что AC/EF > 2L/G+L, более легкая жидкость непременно должна стекать в сосуд и вновь смешиваться там с более тяжелой жидкостью. Затем она вновь будет просачиваться через фильтр, подымать уровень жидкости в трубке и вновь возвращаться в сосуд. Таким образом движение жидкости будет длиться вечно».
С помощью своей теории Бернулли объяснял непрерывный подъем воды в горы и стекание рек в моря, полагал в противовес «ложной теории капиллярных сил», что истинной причиной круговорота воды в природе является разность плотностей соленой и пресной воды.
Эта замечательная теория, столь искусно изложенная авторитетным ученым, оставляет читателя в недоумении, ибо он должен, с одной стороны, выбирать между стройными и продуманными гипотезами, безупречной логикой доказательств, построенных в духе античности, и с другой стороны, столь важными выводами, основанными на весьма зыбком фундаменте.
В отличие от Бернулли, верившего в возможность создания перпетуум мобиле на основе различия плотностей жидкостей, Роберт Бойль (1627—1691) был убежден, что ключом к решению проблемы вечного движения являются капиллярные силы{56}. Он считал, что некоторые явления природы могут быть объяснены исключительно действием этих сил. Размышления Бойля о капиллярных силах появились сперва в журнале «Атлас», а затем в 1827 году были перепечатаны журналом «Микэникс мэгэзин». «В природе постоянно имеет место огромное количество явлений, которые заставляют думать, что источником, дающим начало ручьям и рекам на вершинах и склонах гор, является возникающее под действием капиллярных сил скопление воды на возвышениях земного рельефа. Эти капиллярные силы действуют в больших скоплениях пористого материала или слоистых веществ».