Первые упоминания о вечном движении, способном воспроизводиться неким механизмом, относятся к XII в. Идея зародилась в Индии. Поэт, математик и астроном Бхаскара в своем стихотворении приводит описание колеса на оси, по ободу которого косо крепились узкие сосуды, наполовину заполненные ртутью. Колесо на оси, закрепленное на двух неподвижных опорах, было способно непрерывно вращаться.
Вечный двигатель в представлении индийского поэта, математика и астронома Бхаскара
Неслучаен выбор именно круга в качестве модели вечного движения. Древнеиндийская мифология считала колесо символом божественного начала, регулярно повторяющихся событий, составляющих основу жизни каждого человека, да и просто передавало очертания основных небесных светил — Солнца и Луны. Таким образом, колесо было принято в качестве символа движения. Нужно отметить, что многие религиозные и философские атрибуты древних перенимались как эталоны для создания деталей механизмов, и это нельзя считать слепым следованием религиозной догме, поскольку мудрость и глубокий смысл высказываний, запечатленные в священных книгах древнего Востока, начинают только-только приоткрываться «смертным» европейцам.
Конечно, для человека начала второго тысячелетия движения небесных светил не могли не стать непреложной истиной, божественным образцом вечного движения. И христианские философы искали формы вечного движения. Так, Августин Блаженный описал как модель перпетуум-мобиле вечную лампу, которая никогда не заправлялась, и тем не менее ее яркое пламя невозможно было загасить.
Интересно то, что эта лампа действительно существовала в храме Венеры. Описаны и другие загадочные перпетуум-мобиле, например светильник на могиле дочери Цицерона Туллии, не гаснувший 1,5 тыс. лет. Что же это? Человеческий гений, не искавший славы и признания, или непостижимое людским разумом вмешательство высших сил?
Итак, первое письменное свидетельство о перпетуум-мобиле относится к XII в. Но неужели античные мыслители, предвосхищавшие огромное количество открытий на тысячи лет вперед, не постигли саму идею вечного двигателя? Конечно, в это трудно поверить, и при внимательном изучении трудов и изобретений древних греков находятся убедительные свидетельства того, что и здесь античные искатели оставили след.
Во-первых, идея цикличности и кругового движения основных природных процессов развивалась и в античные времена. Однако исследования условий, необходимых для поддержания круговых движений, привели древних греков к выводу, исключающему всякую возможность реального воспроизведения в условиях Земли вечного движения, поскольку любое тело при этом ускорялось бы центростремительно, неизбежно останавливаясь через определенный промежуток времени. Остановившись на этом этапе в деле поиска вечного двигателя, древние греки все же изучили и открыли миру простые механизмы, которые в последующем и будут основными деталями перпетуум-мобиле: рычаг, клин, блок, зубчатое колесо и др.
Средневековая Европа познакомилась с идеей вечного двигателя в начале XIII в. в связи с развитием торговых и политических отношений со странами Востока. Французский архитектор В. д’Оннекур предложил свою модель перпетуум-мобиле, напоминавшую машину Бхаскара и арабских изобретателей, с той лишь разницей, что вместо сосудов по окружности вращающегося колеса были размещены 7 молоточков.
Некоторые изобретатели пытались использовать действие магнитных сил для создания вечного двигателя. В то время данных о природе и источнике магнетизма было ничтожно мало, поэтому предложить основательную и выверенную модель магнетического перпетуум-мобиле не удалось.
Первая европейская модель перпетуум-мобиле В. д’Оннекура
Выдающимся исследователем эпохи Возрождения считают Леонардо да Винчи. Гениальный изобретатель и инженер изобрел и сконструировал множество механизмов, имеющих непосредственное практическое значение. Именно с позиции практического применения он и занимался проблемой создания вечного двигателя. В основе его решений лежали проекты водяных колес и мельниц — гидравлического перпетуум-мобиле, использовавшего воду в качестве рабочего тела. Интересна и другая модель вечного двигателя — с лабиринтом, заполненным металлическими шарами, в качестве центрального устройства; движения этих шаров должны были вызывать изменения центра тяжести двигателя, приводя его в движение.
Самыми «наполненными» идеями о вечном двигателе и богатыми на самые разнообразные модели были, пожалуй, XVII–XVIII вв. Это было время наплыва шарлатанов, с завидным постоянством возвещавших об открытии наконец-то перпетуум-мобиле для привлечения к себе внимания. Однако были и серьезные изобретения, оказавшие существенное влияние на развитие механики.
Одним из таких устройств были «вечные» часы, сконструированные К. Маркграфом. В часах Маркграфа имелась специальная винтовая канавка, огражденная двумя проволоками, по которой скатывался за строго фиксированное время шарик. Когда шарик проходил весь «проволочный путь», срабатывал механизм, запускающий новый шарик, синхронно с шариками работал счетчик, показания которого отражались на циферблате. Однако описания механизма, поднимавшего шарики снизу на верхний уровень винтовой канавки, не сохранилось.
Все модели, предлагавшиеся в те века, можно разделить на две основные группы: механические и гидравлические двигатели. При моделировании механических вечных двигателей очень часто использовался вышеописанный прием с замкнутым движением неуравновешенных шаров, которые поставлялись наверх с помощью различных устройств, в т. ч. архимедова винта, ленты с черпаками, шарнирно-сочлененных рычагов и т. д.
Таким образом, в основе механических вечных двигателей лежал принцип гравитации. Механизмы, использовавшиеся при этом, были чрезвычайно разнообразны: рычаги, ремни, противовесы и зубчатые передачи сочетались самым различным образом. Единственным человеком, принципиально отличавшимся от прочих искателей перпетуум-мобиле, был Джеймс Форгюсон, соорудивший собственную модель, для того чтобы раз и навсегда опровергнуть сам принцип построения вечного двигателя.
Пример модели механического перпетуум-мобиле, в котором подъем шаров осуществлялся с помощью ленты с черпаками
Модель этого изобретателя состояла из звездообразно расположенных рычагов и набора грузов, передвигавшихся перпендикулярно своему рычагу и по касательной к оси вращения колеса в специальных каретках. Невозможность совершить движение этой машиной, должна была подчеркнуть бессмысленность исканий его коллег. Время показало, что опыт Форгюсона не стал причиной прекращения дальнейших поисков.
В гидравлических машинах ведущим было водяное колесо с лопатками, приводимыми в движение рабочим телом — водой. В настоящее время огромное количество устройств использует водяное колесо, значит, отсутствие вечного двигателя не стало трагедией для изобретателя этого устройства, поскольку само по себе водяное колесо нашло бесконечное количество практических применений в деятельности человека.
Одной из интересных моделей гидравлического вечного двигателя является устройство, совмещающее в себе гидро- и пневмоэлементы. Его строение можно представить следующим образом: в бак с жидкостью помещается ротор с 6 трубчатыми рычагами, заканчивающимися полыми пузырями. Сам ротор вращается на валу с полым стержнем в центре. При движении ротора воздух из вала попадает в рычаги, заставляя их вращаться, избыточное же давление создается мехом, расположенным под баком. Для регулирования выхода и задержки воздуха на полых пузырях и рычагах сконструированы специальные кулачки.
Пример модели гидравлического вечного двигателя
С развитием науки, открытием и исследованием свойств магнетизма новые открытия сразу же стали использоваться в качестве основы «запускания» вечного двигателя. Примером одной из относительно недавно предложенных моделей магнитного вечного двигателя является механизм, состоящий из ступенчато расположенных магнитов, приводящих в движение по наклонному лотку стальные шарики. Достигнув вершины лотка, шарики попадали по специальному желобку на рабочее колесо, приводя его в движение.
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.
