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于永動機的專利注冊。自此,自13世紀以來在歐美活躍了近700年的永動機研制熱潮,被主流科學界正式簽署了死刑判決書。此後,世界各地雖然仍有人不信邪,緻力于此項研究,但都隻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。根據原理的不同,又可以分為違反熱力學第一定律,幻想憑空制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制成。不過,在歐洲曆史上,這類夢幻般的機械曾經耗費了無數聰明的大腦去思考。

比如文藝複興時代著名的藝術家、機械學家達·芬奇,就曾經沉迷于研制永動機。他曾經發明一種機械,試圖利用杠杆原理和力矩的變換讓機械持續運轉。

不過,這個設計雖然看似精妙,但搬到現實中卻無法運轉。好在達·芬奇畢竟絕頂聰明,幾次實驗失敗後,他雖然沒有因此得出熱力學第一定律,但卻預感到永動機無法制成。覺醒後的達·芬奇還親自寫信,奉勸同道中人“不要在這項必然失敗的工作上白白浪費您寶貴的精力”。

不過,歐洲人對永動機700多年的研究真的如達·芬奇所言是“白白浪費”了嗎?是,但又不是。以個體而言,那些傾注畢生心血研究永動機的人确實白白地浪費了自己的生命,不少豪門貴族甚至為此傾家蕩産。但從歐洲科學的整體發展來看,至少在19世紀以前,很多對永動機的研究其實是有價值的。比如在機械學上,如今在機械中被廣泛應用的棘輪機構、滾珠軸承等零件,最初都出現在對永動機的設計上。為了設計這種夢幻般的機械,發明者們的想象力被極大地激發出來,産生了這一系列有價值的“副産品”。從這一點上說,永動機之于機械學,就像煉金術之于化學——它們本身雖然并非科學,但卻最終滋養了科學。

而對于物理學理論來說,永動機的一次次失敗,為學者們發現衆多的原理提供了契機——虹吸原理、毛細現象等等都是在永動機的失敗中第一次引起了研究者的注意。當然,人類在這項永遠失敗的研究中發現的最寶貴的定理,非熱力學第一、第二定律莫屬。前者(能量守恒)讓歐洲人率先意識到了能量和有效利用能量的重要性,塑造了他們屬于工業革命時代的群體意識,後者(熵恒增)則更影響了近代人類的宇宙觀,對人文領域也産生了影響。有那麼一句話說得好:“一個學文科的人不知道熵恒增,就像一個學理科的人不知道莎士比亞一樣會被人笑話。”而這兩條改變世界的定理,都是因永動機的一再失敗而得出的。

說了這麼多,有一個問題不得不提,為何隻有歐洲人開了永動機這個腦洞呢?的确,永動機的最初設想産生于古印度,從地理上講,這個思想傳播到中國并不比傳播到歐洲更難。但非常可惜的是,古代中國幾乎沒有任何關于研究永動機的記載,務實的中國人似乎一眼看穿了這項研究的徒勞,當然也同時喪失了從中發現寶貴副産品的機會。

有種觀點認為,歐洲人對永動機獨特的狂熱,其實也與其宗教有關。早期永動機的研究者們除了出于功利目的,更想通過該研究證明上帝的存在——上帝既然能創造永恒運轉的宇宙,那麼人類也能創造永恒運轉的永動機。

對永動機的幻想,對宗教的狂熱,這些理念顯然違背科學,但從這些謬誤的土壤中,最終結出了繁盛的科學之果。這就是科技史的神奇之處——我們犯過的錯誤,有時比正确更加寶貴,重要的是,你要敢于思考。

齊魯晚報·齊魯壹點 記者 王昱

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