Вот типичный путь успешного  инженера, ставшего, хочется верить в силу обстоятельств, жуликом. Орфиреус родился в Германии в 1680 г., изучал богословие, медицину, живопись и, наконец, занялся изобретением «вечного» двигателя. До смерти в 1745 г. он жил на приличные доходы, которые получал, показывая свою машину сначала на ярмарках, а потом у могущественных покровителей, таких как польский король и ландграф Гессен-Кассельский.

        Ландграф Гессен-Кассельский  устраивал серьезные испытания  вечному двигателю Орфиреуса. Двигатель  закрыли в комнате и запустили, а затем комнату заперли, опечатали  и поставили охрану. Через две недели комнату вскрыли, а колесо все еще вращалось «с неослабевающей быстротой».

        Тогда ландграф устроил  еще одно испытание. Машину запустили  снова и теперь в течение сорока дней в комнату никто не входил. После вскрытия комнаты машина продолжала работать.

        Изобретатель-жулик  получил от ландграфа бумагу, где  говорилось, что «вечный двигатель» делает 50 оборотов в минуту, способен поднять 16 кг на высоту 1,5 м, а также  может приводить в действие кузнечный  мех и точильный станок. Поэтому  Петр Первый и заинтересовался чудесной машиной.

        Но не все верили Орфиреусу. Тому, кто уличит его в  жульничестве, предлагалась очень крупная  премия в 1000 марок.

        Но, как это часто  бывает, Орфиреус стал жертвой домашней склоки. Он поссорился с женой и  ее служанкой, которые знали тайну «вечного двигателя». Оказывается, «вечный двигатель» действительно приводился в движение людьми, незаметно дергавшими за тонкий шнурок. Этими людьми были брат изобретателя и его служанка. Орфиреус был действительно очень хорошим изобретателем и рискованным человеком, если смог прятать в закрытой комнате ландграфа Гессен-Кассельского этих людей несколько недель. Ведь они должны были не только что-то есть, но и просто ходить в туалет.

        Характерно, что Орфиреус упорно утверждал, что жена и прислуга донесли на него по злобе: «весь свет наполнен злыми людьми, которым верить весьма невозможно».

        Посланец Петра  Первого библиотекарь и ученый Шумахер, который занимался подготовкой  сделки с Орфиреусом, писал Петру, что французские и английские ученые «ни во что почитают все оные перепетуи мобилес и сказывают, что оное против принципиев математических». Это говорит о том, что уже за сто тридцать лет до формулировки закона сохранения энергии большинство ученых были убеждены, что вечный двигатель создать невозможно. 
 

Проекты вечных двигателей и  проблемы их создания

 

     Знакомство  с остроумными проектами «вечных  двигателей» и нахождение ошибок, неизбежно присутствующих в каждом из них, – вовсе не пустая трата времени! Во-первых, это интересно, а во-вторых, предоставляет прекрасную возможность повторить и применить изученные закономерности механических явлений.

Проект  астронома Бхаскаре

     

     Самый древний из известных сегодня  проектов вечного двигателя принадлежит  индийскому поэту, математику и астроному  Бхаскаре, жившему в XII в. На колесе укреплены  длинные закрытые сосуды, наполовину наполненные ртутью. Сосуды расположены  под углом к радиусу колеса, поэтому при любом положении колеса в его левой части находится больше ртути, чем в правой. Следовательно, по замыслу изобретателя, колесо должно вращаться против часовой стрелки. В чём состоит ошибка проекта?

     В правой части колеса ртути действительно меньше, чем в левой, но зато эта ртуть находится дальше от оси. Расчёт показывает, что моменты сил, с которыми действует на колесо ртуть в левой и в правой частях колеса, в точности уравновешивают друг друга. Поэтому вследствие правила моментов колесо будет находиться в равновесии. 

     Заманчивая  идея построить колесо, которое не может находиться в равновесии и  поэтому будет вращаться вечно, идёт сквозь века, покоряя одну страну за другой.

Проект  Вийяр д’Оннекур

     Один  из первых европейских изобретателей «вечных колёс» – французский архитектор Вийяр д’Оннекур жил в XIII в. Автор был настолько уверен в своем изобретении, что писал: «Многие искусные мастера пытались изобрести колесо, которое вращалось бы само по себе. Вот способ, как создать такое колесо с помощью нечётного числа деревянных молоточков». Рассмотрим этот проект, который привлекал внимание в течение нескольких столетий.

     На  колесе расположены 7 перекидывающихся молоточков. При любом положении  колеса с одной его стороны  будут 3 молоточка, а с другой – 4. По замыслу автора, из этого следует, что колесо не сможет находиться в равновесии, т.к. 3 молоточка не могут уравновесить 4 таких же. В чём ошибка проекта? 3 молоточка могут уравновесить 4, если равны моменты сил, вращающих колесо в противоположные стороны.

Проект  Жакопо

 

     Любопытно, что более поздние изобретатели «вечных колёс» приводили доводы, противоположные доводам первых изобретателей, – теперь они отдавали предпочтение именно моменту сил! Таков, например, проект, предложенный итальянским инженером Жакопо, жившим в эпоху Возрождения (XV в.).

     На  колесе укреплены откидывающиеся рычаги. При откидывании рычага момент силы, действующей на колесо со стороны  этого рычага, увеличивается, вследствие чего, по замыслу автора (Мариано  ди Жакопо из Сиены, 1438 г.) правая часть колеса должна всегда перевешивать левую. В результате колесо должно вращаться вечно. В чём ошибка проекта? Если подсчитать, сколько рычагов находится с каждой стороны колеса, то мы увидим, что слева рычагов больше! Расчёт показывает, что моменты сил, вращающих колесо в противоположные стороны, в точности равны. 
Проект «Вечного двигателя» с ремнем 

     Замечательной простотой подкупает проект «вечного двигателя» с ремнём (или тяжёлой  цепью), левая и правая части которой  имеют разную длину.

     По  замыслу авторов, более длинная  часть ремня (цепи) должна постоянно  перевешивать более короткую часть, вследствие чего цепь не может находиться в равновесии. Опускаясь вниз, правая часть цепи будет вечно вращать  колёса, приводя в движение какой-нибудь механизм. В чём ошибка этого проекта?

     Колёса 1 и 2 «поддерживают» правую, более длинную  часть ремня, вследствие чего обе  части ремня в точности уравновешивают одна другую. 

Проект  «Вечного двигателя» по закону Архимеда

     «Изобретатели»  вечных двигателей не забыли, конечно, и о законе Архимеда! Вот один из проектов.

        Вращающийся на оси  деревянный барабан частично погружён в воду. По замыслу авторов, на погружённую  в воду часть барабана действует, согласно закону Архимеда, выталкивающая  сила, направленная вверх. Поэтому барабан должен вечно вращаться. В чём ошибка проекта?

        Силы давления воды направлены перпендикулярно поверхности  барабана, т.е. к его оси. На рисунке  жирными стрелками изображены силы, действующие на разные участки погружённой в воду части барабана. Видно, что эти силы не вращают барабан, а только стремятся искривить ось, на которую он посажен.

        Тут может возникнуть вопрос: а разве выталкивающая  сила – равнодействующая сил давления воды – не должна быть обязательно  направлена вверх? Дело в том, что равнодействующая сил давления воды на все участки поверхности тела направлена вверх, если тело погружено в воду полностью. В данном же случае барабан погружен в воду только частично.

Проект  Денни Папена

 

        

        А вот проект «вечного двигателя» Дени Папена. Автор был уверен, что вода в широкой части сосуда будет постоянно перевешивать воду в более узкой его части. В результате жидкость будет выдавливать саму себя в узкую часть сосуда, из которой она выливается в тот же сосуд, и должна возникнуть непрерывная циркуляция воды. Этот проект так же оказался ошибочным.

Проект  Иоганна Тэснериуса

        Изобретатели «вечных  двигателей» не ограничились, конечно, только механическими явлениями (включая  гидростатику). Ещё в 1570 г., до появления  знаменитой книги Уильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле», в которой впервые были обобщены первые результаты исследования магнитных явлений, иезуит Иоганн Тэснериус предложил проект вечного двигателя, основанный на притяжении стальных или чугунных шаров магнитом. На приведённом рисунке изображён этот проект – гениальный по своей простоте, но всё равно не работающий.

     Вот что написал о нём другой церковник, епископ Уилкинс, также уделивший  много внимания проблеме вечных двигателей в книге с характерным для того времени названием «Математическая магия»: «Среди всех изобретений этого рода наиболее достоверным представляется устройство, в котором природный магнит притягивает стальное ядро, движущееся вверх по наклонной плоскости. Приблизившись к магниту, ядро падает вниз через отверстие на плоскости и затем возвращается к тому месту, откуда началось его движение. Далее магнит снова начинает притягивать ядро, заставляя его двигаться вверх до тех пор, пока оно снова не достигнет отверстия и не упадёт вниз. Движение ядра будет вечным, что легко понять, глядя на рисунок». Последняя фраза типична для догалилеевского периода развития науки, опирающегося, следуя древним, на умозрительные доводы, а не на эксперимент. И рисунок, согласитесь, завораживает своей убедительностью! Впрочем, сегодня ошибка этого проекта очевидна: если магнит притянет шар, и он вкатится до верха наклонной плоскости, то тот же самый магнит уже не «отпустит» шар и не даст ему скатиться по вогнутой поверхности. Убедиться в этом проще простого: достаточно поставить опыт.

Порект  Бернулли

 
 
 

     

     Предложенный Бернулли проект был гениально прост, о чём свидетельствует приведённый рисунок. В сосуд, в котором находится смесь тяжёлой и лёгкой жидкостей, опущена трубка. Верхний конец трубки открыт, а нижний закрыт мембраной, пропускающей внутрь трубки только более лёгкую жидкость из смеси. Тогда под действием давления более тяжёлой смеси оказавшаяся в трубке лёгкая жидкость будет подниматься. И если правильно подобрать высоту трубки, а также соотношение плотностей жидкостей, то, по рассуждению Бернулли, сформулированному со строгостью математической теоремы, лёгкая жидкость поднимется настолько, что будет выливаться из трубки, что и приведёт к вечному круговороту, и «таким образом, движение жидкости будет вечным». А как же опыт? Опыт, считал Бернулли, не только уже поставлен – он продолжает проводиться самой природой «ныне, присно и во веки веков»! Это, по мнению учёного, не что иное, как круговорот воды в природе: Бернулли утверждал, что непрерывный подъём воды в горы и стекание рек в моря обусловлено разностью плотностей солёной и пресной воды.

Проект  Роберта Бойля

     

     А Роберт Бойль тот же самый круговорот воды в природе объяснял действием  капиллярных сил. И был уверен, что их использование и в самом деле может быть использовано для создания вечного двигателя, гравюра с изображением которого приведена слева. Поднимающаяся по капилляру жидкость должна, по мнению изобретателя, выливаться обратно в сосуд, если длина капилляра не слишком велика. 

Проект «Птичка Хоттабыча»

        Так же был изобретен  проект так называемый «Птичка Хоттабыча». Идея изобретателя: Тонкая стеклянная колбочка с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным  концом колбочка почти касается ее дна. В нижнюю часть игрушки налито немного эфира, а верхняя, пустая, обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят стаканчик с водой и наклоняют ее, заставляя «попить». Птичка начинает два-три раза в минуту наклоняться и окунать головку в стаканчик. Раз за разом, непрерывно, днем и ночью кланяется птичка, пока в стаканчике не кончится вода.

Почему это не вечный двигатель: Голова и клюв птички покрыты ватой. Когда птичка «пьет воду», вата пропитывается  водой. При испарении воды температура  головы птички снижается. В нижнюю часть туловища птички налит эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачан). При охлаждении головы птички давление паров в верхней части снижается. Но давление в нижней части остается тем же. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир по трубочке вверх, голова птички тяжелеет и наклоняется к стакану.