Вечный двигатель первого рода

Вечный двигатель, перпетуум-мобиле (латинское perpetuum mobile переводится вечное движение) — воображаемая машина, которая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергии извне. Возможность работы такой машины неограниченное время означала бы получение энергии из ничего.

Идея вечного двигателя возникла в Европе, по-видимому, в XIII веке (хотя существуют свидетельства, что первый проект вечного двигателя предложил индиец Бхаскара в XII веке). До этого проекты вечных двигателей неизвестны. Их не было у греков и римлян, которые разработали множество эффективных механизмов и заложили основы научных подходов к изучению природы. Ученые предполагают, что дешевая и практически неограниченная рабочая сила в виде рабов тормозила в античности разработку дешевых источников энергии.

Почему люди так упорно хотели построить вечный двигатель?

В этом нет ничего удивительного. В XII-XIII веке начались крестовые походы и европейское общество пришло в движение. Стало быстрее развиваться ремесло и совершенствоваться машины, приводящие в движение механизмы. В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадьми, мулами, быками, ходившими по кругу). Вот и возникла идея придумать эффективную машину, приводимую в движение более дешевой энергией. Если энергия берется из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны — даром.

Еще популярнее идея вечного двигателя стала в XVI-XVII веках, в эпоху перехода к машинному производству. Число известных проектов вечного двигателя перевалило за тысячу. Создать вечный двигатель мечтали не только малообразованные ремесленники, но и некоторые крупные ученые своего времени, так как тогда не существовало принципиального научного запрета на создание такого устройства.

Уже в XV-XVII веке прозорливые естествоиспытатели, такие как Леонардо да Винчи, Джироламо Кардано, Симон Стевин, Галилео Галилей сформулировали принцип: «Создать вечный двигатель невозможно». Симон Стевин был первым, кто на основе этого принципа вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости, что привело его в конце концов к открытию закона сложения сил по правилу треугольника (сложение векторов).

К середине XVIII века, после многовековых попыток создать вечный двигатель, большинство ученых стали считать, что сделать это невозможно. Это был просто экспериментальный факт.

С 1775 года Французская академия наук отказалась рассматривать проекты вечного двигателя, хотя и в это время у французских академиков не было твердых научных оснований принципиально отрицать возможность черпать энергию из ничего.

Невозможность получения дополнительной работы из ничего была твердо обоснована лишь с созданием и утверждением как всеобщего и одного из самых фундаментальных законов природы «закона сохранения энергии».

Сначала Готфрид Лейбниц в 1686 году сформулировал закон сохранения механической энергии. А закон сохранения энергии как всеобщий закон природы сформулировали независимо Юлиус Майер (1845), Джеймс Джоуль (1843–50) и Герман Гельмгольц (1847).

Врач Майер и физиолог Гельмгольц сделали последний важный шаг. Они установили, что закон сохранения энергии справедлив для животных и растений. До этого существовало понятие «живая сила» и считалось, что для животных и растений законы физики могут не выполняться. Таким образом, закон сохранения энергии был первым принципом, установленным для всей познанной Вселенной.

Последним штрихом в обобщении закона сохранения энергии стала специальная теория относительности Альберта Эйнштейна (1905 г.). Он показал, что закон сохранения массы (был такой закон) — часть закона сохранения энергии. Энергия и масса эквивалентны по формуле Е = mс², где с — скорость света.

Далее: Вечный двигатель второго рода

В России официально запатентовали вечный двигатель

Age of Invention: Perpetual Motion

Вы читаете Age of Invention, мой информационный бюллетень о причинах Британской промышленной революции и истории инноваций. Выпуск этой недели предназначен для платных подписчиков.

Часть II из Почему паровой двигатель не был изобретен раньше? немного близок к завершению, но еще не совсем — у меня все еще есть много незавершенных дел, которые нужно связать, и зацепок, о некоторых из которых я упомяну здесь. По сути, чем больше возможных ранних атмосферных двигателей я натыкаюсь, тем больше мне приходится копать глубже, чтобы узнать о них все, что я могу, что часто приводит к еще большему количеству потенциальных двигателей, которые затем нужно изучить.

Историки паровых двигателей уже исследовали несколько таких объектов. Например, второй маркиз Вустер был предметом всевозможных мифов еще с 1720-х годов. Согласно одной легенде, предполагается, что Томас Савери даже скупил все экземпляры книг Вустера, чтобы никто не усомнился в том, что он является изобретателем двигателя. Другие ранние кандидаты, такие как Сэмюэл Морланд, не так известны, но, по крайней мере, время от времени появляются. О нем написана биография Морланда, и он даже фигурирует в художественной литературе. Пару лет назад я был в восторге, когда читал роман Иэна Пирса «9».0003 An Instance of Fingerpost , чтобы встретиться с Морландом, окруженным его двигателями.

Однако большую часть времени потенциальные зацепки почти не замечались — по крайней мере, не в контексте водоподъемного оборудования. Некоторые из этих кандидатов должны были быть даже очевидны, как, например, помощник маркиза Вустера, датский инженер Каспар Кальтхофф. Вустер даже считал его своим главным механиком! Но как ни странно, над Kalthoff практически не было сделано никакой работы. Последняя газета, в названии которой он упоминается, относится к 19 г.47, и почти все написанное с тех пор упоминает его только косвенно или в разных контекстах (например, он также разработал магазинную винтовку и был известным шлифовщиком линз микроскопов и телескопов в Нидерландах). Почти каждое описание Калтхоффа крайне расплывчато и во многих деталях часто ошибочно. Так что пришлось много копать, чтобы реконструировать его жизнь и выяснить, что он на самом деле изобрел.

В других случаях всплывают имена более известных личностей, таких как Уильям Петти — имя, не получившее большого признания ни у публики, ни даже у любителей истории, но, безусловно, известное многим историкам благодаря его многочисленным работам XVII века о экономика и статистика. Есть даже огромная коллекция его документов, охватывающих его деятельность с 1670-х годов. Но что осталось почти незамеченным, так это то, что около 1649 г.он также разработал паровой двигатель, очень похожий, хотя и не идентичный, на двигатель Калтоффа. Я отслеживал множество потенциальных зацепок, чтобы попытаться выяснить, как именно это работает, но пока безуспешно.

А еще есть тупики, отнимающие много времени. Я провел почти весь вторник, отслеживая упоминания о нескольких других водоподъемных машинах, которые упоминались наряду с машинами Калтхоффа или Петти как потенциальные конкуренты. Один из них, сэр Эдвард Форд, был даже установлен в Лондоне в 1656 году, перекачивая воду из Темзы, чтобы обеспечить город водой. В конце концов, однако, я обнаружил, что это всего лишь серия обычных всасывающих насосов, приводимых в движение двумя лошадьми. В 1663 г. один французский гость очень любезно нарисовал его:

Тупик: довольно разочаровывающий (для меня) водоподъемный двигатель Эдварда Форда 1656.

Я также потратил еще полдня, пытаясь отследить конкурирующий двигатель некоего Уильяма Уиллера. Хотя я уже подозревал, что машина Уилера не использует тепло в качестве источника энергии, меня заинтриговало упоминание о том, что Петти сравнивал ее потенциальное применение как с Калтоффом, так и со своим собственным. Но оказалось, что Уилер сконструировал, ну, колесо…

Водяное колесо Уильяма Уилера, впервые запатентованное им в Голландской республике в 1639 году.. Он все еще пытался (и безуспешно) установить его там в 1649 году.

А еще есть «вечные двигатели». Одна из любопытных особенностей двигателей Петти и Калтхоффа заключается в том, что их иногда называют таковыми, несмотря на то, что у них были очевидные внешние источники энергии. Причина этого, я думаю, отчасти связана с их источником вдохновения — я объясню это полностью, когда буду писать вторую часть — и отчасти потому, что «вечный двигатель» не всегда означал то, что мы думаем, что он означает сегодня.

Вращающиеся колеса — Inventors Digest

Морган Д. Розенберг

Физика подсказывает, что может существовать вечный двигатель — устройство, которое производит больше работы или энергии, чем потребляет.

Однако на протяжении веков и даже по сей день изобретатели всего мира продолжают бросать вызов известным законам Вселенной.

Задолго до того, как появились Соединенные Штаты и Бюро по патентам и товарным знакам США, изобретатели пытались создать вечный двигатель. «Волшебное колесо» было изобретено в Баварии 8-го века и состояло из прялки с магнитным приводом. Колесо должно было крутиться вечно, но, конечно, трение в свое время остановило его.

В 1235 году Виллар де Оннекур изобрел перебалансированное колесо, конструкцию вечного двигателя, которая появлялась в разных обличьях на протяжении всей истории. Оннекур обнаружил, что гири заставляют колесо вращаться под действием силы тяжести. Смещение и/или перестановка гирь должны были поддерживать вращение колеса вечно.

Однако в природе нет ничего бесплатного. Чтобы колесо вращалось, требуется энергия.

Другие попытки создания вечного двигателя привели к непредвиденным последствиям. В 17 ^-й -й век, математик Блез Паскаль случайно изобрел колесо рулетки в неудачной попытке создать вечный двигатель.

Очевидно, устав от научных лживых обещаний, в 1775 году Королевская академия наук в Париже заявила, что больше не будет принимать и рассматривать предложения, касающиеся вечного двигателя.

Однако вместо того, чтобы положить конец дебатам, указ вызвал бурю исследований вечных двигателей. С изобретением современных электрических генераторов в 19 в.^-й -й век, поиски вечного двигателя буквально наэлектризованы.

Современные изобретатели завалили USPTO тысячами патентных заявок на предполагаемые вечные двигатели.

В соответствии с официальной политикой ВПТЗ США отказывает в выдаче патентов на вечные двигатели без рабочей модели. В Руководстве по процедуре патентной экспертизы (MPEP) говорится: «За исключением случаев, связанных с вечным двигателем, Ведомство обычно не требует модели для демонстрации работоспособности устройства. Если работоспособность устройства вызывает сомнения, заявитель должен подтвердить это к удовлетворению эксперта, но он или она может выбрать свой собственный способ сделать это».

Такие изобретения обычно отклоняются в соответствии с 35 U.S.C. §101 как недействующий.

Однако ВПТЗ США далеко от совершенства. Офис выдал ряд патентов на бывшие вечные двигатели.

Патент США № 543 392, выданный 23 июля 1895 г., озаглавлен «Механическая сила». Изобретение представляет собой маятниковый вариант перебалансированного колеса, предназначенный для «увеличения мощности» от основного двигателя. Мелкие детали, такие как трение, похоже, ускользнули от внимания ни изобретателя, ни исследователя.

Разбалансированное колесо появляется снова и снова. «Прибор гравитационного колеса» Эдварда Руткова, запатентованный 7 декабря 1971 года (патент США № 3 625 089), является лишь одним из примеров. То же самое относится и к «Устройству для восстановления энергии с помощью гравитационной силы», выданному Ральфу Э. Лаву 24 февраля 2004 г. (патент США № 6 694 844 B2).

Патент США № 4,151,431, выданный Ховарду Р. Джонсону 4 апреля 1979 г., является одним из многих патентов, выданных на основе магнитных полей, в которых утверждается, что они генерируют полезную энергию без ввода какой-либо энергии в систему. В этом конкретном патенте энергия предположительно извлекается из «неспаренных электронных спинов». Вопиющие ошибки в базовой физике появляются на протяжении всей спецификации. Другие примеры предполагаемых вечных двигателей можно найти в патентах США № 4 074 153; 4 215 330; и 6 246 561 B1.

Еще одним классическим примером вечного двигателя является «двигатель, который приводит в действие генератор, соединенный с двигателем». Трение и электрическое сопротивление в таких устройствах обычно игнорируются. Помимо различных причин, по которым такое устройство не работает, USPTO выдало патент № 7 095 126 B2 Джесси МакКуину 22 августа 2006 г. на «Внутренний источник энергии, генерирующий энергию».

В патенте говорится: «Внешний источник питания, такой как батарея, используется для первоначальной подачи питания для запуска генератора переменного тока и генератора. После того, как система запущена, нет необходимости, чтобы батарея обеспечивала питание системы. После этого аккумулятор можно отключить. Генератор переменного тока и электродвигатель работают вместе для выработки электроэнергии».

«Демон Максвелла» — известный мысленный эксперимент, созданный шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом, чтобы «показать, что второй закон термодинамики имеет только статистическую достоверность». В эксперименте воображаемый контейнер разделен на две части изолированной стеной с дверью, которую можно открывать и закрывать с помощью того, что стало называться «Демоном Максвелла».

Гипотетический демон способен пропускать только «горячие» молекулы газа к нужной стороне камеры, в результате чего эта сторона кажется спонтанно нагревающейся, а другая охлаждается. Демон Максвелла преподается на большинстве курсов термодинамики в колледже, и дело в том, что второй закон на самом деле не нарушается, потому что для выполнения работы должен присутствовать расходующий энергию «демон».

Тот факт, что такую ​​машину нельзя было заставить работать, не помешал ВПТЗ США выдать патент № 6 962 052 B2 8 ноября 2005 г., в котором используется аналогичная установка.

Бывший начальник штаба USPTO Дон Келли отмечает, что, хотя вечные двигатели могут нарушать законы физики, некоторые претензии в рамках патентов на вечные двигатели допустимы.

«Несмотря на то, что некоторые изобретения предлагают сверхединичную или чрезмерную эффективность и изображают маловероятные конфигурации, — говорит Келли, — их заявления по большей части приемлемы и, да, патентоспособны».

Келли была в ВПТЗ США в 1979 году, когда оно отклонило заявку Джозефа Ньюмана на «Энергетическую машину», которая недвусмысленно заявляла о «сверхединице», то есть вырабатывающей больше энергии, чем потребляется.

Источником энергии должны были стать атомы медного проводника машины. Ньюман построил модель своего изобретения и предоставил ее для испытаний правительству США. Патентное бюро отклонило заявку после того, как Национальное бюро стандартов измерило, что электрическая мощность на входе больше, чем на выходе.

Ньюман обжаловал это решение в суде, подав иск против ВПТЗ США. В конце концов он проиграл.

Поскольку в конце 19 века «вечная энергия» все чаще ассоциировалась с мошенничеством, заявители на получение патента обычно избегают использования этого термина.

Одним из часто используемых альтернативных терминов является вышеупомянутое «сверхединство», хотя по существу оно имеет то же значение.

Общей тенденцией в современных вечных двигателях является утверждение, что машины работают за счет извлечения «энергии нулевой точки» или какого-либо другого источника внешней энергии. Хотя «энергия нулевой точки» является подлинной концепцией квантовой теории поля, а эффект Казимира (использующий преимущества поля энергии нулевой точки) доказал свою реальность в лабораториях, не существует реального метода извлечения реальной, пригодной для использования энергии из « вакуум» известен современной физике.

Это, конечно, не помешало изобретателям получать патенты, настолько изобилующие квантовой терминологией, что они «звучат» так, как будто они могут работать.

Томасу Э. Бердену, Стивену Л. Патрику, Джеймсу К. Хейсу, Джеймсу Л. Кенни и Кеннету Д. Муру удалось получить патент № 6 362 718 B1, выданный 26 марта 2002 г., на их «Неподвижный электромагнитный генератор».

«… электромагнитный генератор, работающий в соответствии с настоящим изобретением, следует рассматривать не как вечный двигатель, а скорее как систему, в которой поток, излучаемый постоянным магнитом, преобразуется в электричество, которое используется как для питания аппарата и для питания внешней нагрузки», — говорится в патенте. «Это аналогично системе, включающей ядерный реактор, в котором несколько топливных стержней излучают энергию, которая используется для поддержания цепной реакции и нагрева воды для выработки электроэнергии для приведения в действие внешних нагрузок».

Никто не проверял, работает ли эта система, и нет известного работающего прототипа.

Учитывая долгую историю вечного двигателя и выдачу патентов на вечный двигатель, теоретики заговора говорят, что правительство и/или нефтяные консорциумы скрывают «свободную энергию».