Гипотезы и заблуждения, о которых должен знать современный человек - Елена Трибис

Итак, за почти тысячелетнюю историю поиска вечного двигателя и предложений бесчисленного множества моделей желанной машины так и не удалось построить реальный механизм. Постепенно научный мир пришел к пониманию недостающего звена, способного объяснить бесплодность всяких попыток в этом направлении. Безусловно, самым значимым открытием того времени было открытие закона сохранения и превращения энергии, впервые сформулированного немецким естествоиспытателем Юлиусом Робертом Майером. Понимание того, что энергия замкнутой системы не изменяется, а лишь переходит из одной формы в другую, является классическим опровержением того, что первоначальная порция энергии, сообщенной вечному двигателю, станет источником производства бесконечного количества энергии.

Экспериментально подтвердить правомерность закона постоянства энергии удалось по мере открытий в термодинамике, обнаружения механического эквивалента тепла. Было экспериментально и теперь уже теоретически подтверждено то, что без внешнего источника энергии любая машина работать не сможет. Правомерность этого закона доказывает в принципе вся наша жизнь, но вместе с этим попытки нахождения вечного двигателя продолжаются.

Что же поддерживает оптимизм современных искателей перпетуум-мобиле? Дело в том, что закон сохранения постоянства энергии в замкнутой системе не опровергает тот факт, что энергия может без потерь переходить из одной формы в другую. Впервые модель подобного идеального преобразователя описал немецкий физик Вильгельм Оствальд, назвав свою машину перпетуум-мобиле Н-го типа. Его исследования подняли новую волну интереса к проблеме вечного двигателя, однако все поиски оказались также тщетны, поскольку без потерь обеспечить преобразование одного вида энергии в другой и обратно в реальности не удавалось.

Все модели, предлагаемые изобретателями, объединяла статичность. С появлением первой паровой железной дороги в 1825 г. поиск вечного двигателя переключился на самоходные машины. Одной из идей этого направления была самокатная подземная железная дорога, предложенная отечественным инженером А. А. Родных. Суть его модели заключается в том, что в туннеле, вырытом с наклоном, под действием сил гравитации будет двигаться поезд без локомотива по принципу маятниковой системы, стремясь все время к нижнему краю. Однако в реальности этот «маятник» неизбежно уравновешивается весом вагона, направленным параллельно колее рельс.

Самокатная подземная железная дорога

Справедливости ради следует отметить, что существуют области, где мечты об изобретении перпетуум-мобиле, возможно, в будущем превратятся в реалии (однако оговоримся, что это не утверждение, а всего лишь смелое предположение). Прежде всего это относится к радиотехнике. Хотя в этой области до недавнего времени вообще не существовало никаких традиций создания вечных двигателей, уже первый проект выглядит достаточно занимательно, если не сказать — убедительно.

Для тех, кто хотя бы немного знаком с радиотехникой, объяснять, что такое колебательный контур, не нужно. В самых простых приборах он состоит из конденсатора и индукционной катушки. Собственная частота элементов контура определяется величинами их индуктивности и емкости. Известно также, что при возбуждении контура колебания с частотой, которая равна его собственной, возникает явление резонанса. Часть энергии резонирующего контура авторы проекта и предлагают использовать для стабилизации частоты и амплитуды колебаний, в результате чего необходимость во внешних источниках энергии исчезает.

Еще большие возможности в создании перпетуум-мобиле открываются в области изучения и использования сверхпроводимости. Еще в 1911 г. (этот год считается годом открытия сверхпроводимости) голландский физик Камерлинг-Оннес, измеряя омическое сопротивление различных металлов, заметил, что при температуре проводников, близкой к -273° С, их сопротивляемость падает практически до нуля. Например, если электрическую цепь, изготовленную из свинца, отключить от источника питания, но при этом постоянно поддерживать ее температуру около -270° С, ток в цепи продолжает протекать в течение 90–96 ч. Правда, следует отметить, что свойством сверхпроводимости обладают не все металлы и сплавы, но достаточно большое их количество (24 металла и более 1000 сплавов). Причем сверхпроводимость при снижении температуры до значения, близкого к абсолютному нулю, характерна для тех материалов, которые в нормальных условиях являются относительно плохими проводниками (например, олово, цинк, уже названный свинец). Те же металлы, которые считаются наилучшими проводниками (серебро, золото и др.), при снижении температуры либо не изменяют свои токопроводящие показатели, либо ухудшают их и в состояние сверхпроводимости не переходят.

Из сказанного понятно, что сверхпровдящие контуры будут идеальным (вечным) источником энергии. Однако на пути изобретателей перпетуум-мобиле в области использования сверхпроводимости возникли серьезные проблемы. Во-первых, затраты энергии, необходимой для поддержания сверхнизких температур проводников, почти приравниваются к количеству получаемой таким способом энергии. Решение этой проблемы видится в поиске веществ, которые обладали бы сверхпроводимостью при обычных температурах.

И во-вторых, оказалось, что сверхпроводник способен переходить в свое обычное состояние не только в результате увеличения температуры, но даже самое слабое магнитное поле может в значительной степени ухудшить его проводимость. В решении этой проблемы уже сделаны определенные шаги и получены обнадеживающие результаты: в рамках научно-исследовательских разработок американской фирмой «Бел телефон» было получено соединение олова с ниобием, которое не теряет своих сверхпроводящих характеристик даже в сильных магнитных полях. А это уже вселяет кое-какую надежду на возможность создания перпетуум-мобиле в необозримом будущем.

Пока же проекты электрических, химических, электромеханических и других вечных двигателей ежегодно десятками приносятся на суд управлений по делам изобретений всех стран мира, оцениваются и вновь отвергаются, входя в противоречие с элементарными законами физики. Следовательно, перпетуум-мобиле с позиций законов, определяющих жизнь в текущий период времени, является заблуждением.

Время для всех идет одинаково

На протяжении тысячелетий человечество жило представлением о непреложности времени. Было даже нелепо предполагать, что время может ускоряться и замедляться. Интересно, что с точки зрения физики понятие времени даже не с чем сравнить, это как бы самостоятельно и изначально существующая константа, не имеющая аналогов. Ведь времени действительно нельзя дать определение. Все знания человечества построены на принципе сравнения с уже известным. А что было до времени?

Вплоть до XX в. вся система физического и математического знания отправной точкой считала трехмерность этого пространства, в котором время являлось постоянной и абсолютной величиной. Попробуем проследить ход изменения научного мировоззрения, приведшего постепенно к революционному повороту в осмыслении пространства и времени. Еще великий Аристотель заложил основы научного исследования, пытаясь объяснить законы, управляющие этим миром. Система мироздания, по Аристотелю, была сконцентрирована вокруг Земли, являвшейся неподвижной, все остальные планеты, видимые на звездном небе, двигались вокруг нее по окружности, следовательно, Вселенная представляла собой замкнутую сферу.

Именно Аристотелем был сформулирован первый закон свободного падения тел на Землю, в котором утверждалось, что «в безвоздушном пространстве все тела падают бесконечно быстро», скорость же падения пропорциональна весу тела. Эта система просуществовала почти две тысячи лет практически без изменений, хотя в отдельные периоды исследователи замечали «слабые» места «Метафизики» Аристотеля. Первую обоснованную попытку изменить взгляд человечества на закономерности, предопределяющие существование и движение тел, сделал итальянский ученый Галилео Галилей.

Разработав собственную модель телескопа, он наблюдал за движением небесных тел, постепенно приходя к выводу, противоречащему геоцентрическим представлениям того времени: Земля вращается вокруг Солнца, Вселенная же, вероятно, бесконечна.

Проводя мысленный эксперимент по падению тела в шахте, проходящей через всю толщу Земли насквозь, он пришел к выводу, что в безвоздушном пространстве тело будет двигаться сначала ускоренно, затем замедленно, на выходе же из шахты скорость тела будет равна первоначальной. Скатывая шарики с наклоненных под различными углами плоскостей, он постепенно приходит к пониманию закона инерции, по которому тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного движения в случае отсутствия действия на него силы.