第2个回答 2008-01-29
各种永动机设计方案的失败,制造永动机美好梦想的破灭,对于每一个寻找永动机的人是一个不小的打击。但是,反思这一失败的探索过程,它从反面给人类以启迪,一些科学家从这一否定的结论中开始思考,提出这样一个问题:永动机不可能制成,是不是说明自然界存在着一条法则,它使我们不可能无中生有地获得能量?也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系。这方面的思考是能量转化和守恒原理建立的线索之一。德国著名物理学家和生理学家亥姆霍兹(H. Helmholtz,1821-1894)就是从永动机不可能实现的这个事实入手研究发现能量转化和守恒原理的。他在论文中写道:“鉴于前人试验的失败,人们不再询问我如何能利用各种自然力之间已知和未知的关系来创造一种永恒的运动,而是问道如果永恒的运动是不可能的,在各种自然力之间应该存在着什么样的关系?” 19世纪中叶,能量转化和守恒原理得到了科学界的普遍承认。这一原理指出:自然界的一切物质都具有能量,对应于不同的运动形式,能量也有不同的形式,如机械运动的动能和势能,热运动的内能,电磁运动的电磁能,化学运动的化学能等,他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。当运动形式发生变化或运动量发生转移时,能量也从一种形式转化为另一种形式,从一个系统传递给另一个系统;在转化和传递中总能量始终不变。还有另外一种非常美妙的幻想,它并不违反能量转化和守恒原理。假如能把空气或海水里的热能,通过一种巧妙的机器,全部转化成我们所需要的机械功,这可以成为取之不尽、用之不竭的能源。发明这种机器的想法,比起前面要凭空产生能量的想法聪明得多了。如果这种机器真能发明的话,还有另一好处,一方面我们可以把一种东西里面的热能取出来做功,同时还会使这种东西的温度降低。这样,我们可以在海洋上设置一些巨大的工厂,利用海水里的热能,来进行各种不同的工作,比如利用它来发电,一只轮船可以利用海水中的热量,不必烧煤或烧油,就能到世界各地去航行,这岂非美事!这可称作第二种永动机,也是不可能实现的,因为它和热力学第二定律相违背。热力学第二定律是由无数次实践证明了的客观规律。它可以表述为:“从单一热源吸取热量使之完全变为有用的功而不产生其他影响是不可能的。”这也就是说,热机不可能有100%的效率,它要在把从高温热源吸收的一部分热量变为有用功的同时,把另一部分热量放到低温热源。追寻永动机的失败经历,可以给我们两点启示:首先,失败的经历也有积极的科学研究价值,永动机的种种设计方案的失败,引起了人们的反思,启发了能量转化和守恒的思想,成为能量转化和守恒原理建立的思考线索之一;其次,要依据科学规律办事。历史上追求永动机的人们,并不是因为他们没有一种良好的愿望,也不是他们缺乏刻苦钻研的精神,只是由于他们做的是违背客观规律的工作。在人们还没有认识能量传递和转化的规律之前,对那些寻求永动机的努力遭到的失败,我们只能感到遗憾,但是,如果在今天还有人去设计永动机,那他就是愚蠢的,是违反科学规律的,也是永远不会成功的。 人类利用自然,必须遵守自然规律,而不是去研制永远不能实现的永动机。