问题

这个永动机的不合理性在什么地方?

回答
你问的这个永动机,听起来挺让人着迷的。不过,说实话,这东西要真能造出来,那可就真成“奇迹”了。我们之所以觉得它不合理,主要就是因为它违背了一个咱们自然界最最基本的规矩,这个规矩叫做“热力学第一定律”,简单点说,就是能量守恒。

咱就拿你说的这个永动机来拆解拆解。首先,你说它能一直运动,不需要外面的力来推它。这就很玄乎了。你想啊,任何东西,只要它在运动,就必然会遇到阻力。就像你骑自行车,就算你蹬得很省力,但只要你在路上跑,风会吹,轮胎跟地面摩擦,轴承里面也总会有那么一点点阻力。这些阻力,会让你的车速越来越慢,最终停下来,除非你继续蹬。

你说的这个永动机,既然要一直动,就得一直有能量来克服这些阻力。可它又说自己不需要外力,也不需要补充能量。这就好比你想要一辆车,不加油、不充电、也不用人推,就能从北京一直开到上海,而且开完还能继续往返。这听起来就有点像“空手套白狼”了,而且是光明正大、理直气壮地“套”能量。

再往深了说,能量守恒这个事儿,咱们物理学上已经研究了很久很久了,得到的数据和实验结果都证明了这一点。能量它不会凭空产生,也不会凭空消失,只会从一种形式变成另一种形式。比如,电能可以变成光能和热能,煤炭烧了变成热能和化学能的变化,这些能量都只是转换了,总量并没有增加。

永动机呢,它想要的却是“凭空制造”能量。它想通过一个循环或者一种巧妙的设计,自己产生能量,然后驱动自己,再继续产生能量……这就好比你拿一根绳子,系在自己脖子上,然后使劲往上拽,你就能把自己吊起来。但实际上,你使多大的劲往上拽,你身体的另一个部分就得承受多大的拉力,整个系统内部的力是平衡的,你并不能靠自己把自己吊起来。

还有一个更让人想不通的地方,就是热力学第二定律。这个定律更形象一点,你可以理解为“事情总是会变得越来越乱”。比如,一杯热水放在屋子里,它会慢慢变凉,热量会散发到周围空气中,变成一种更分散、更无序的状态。反过来,你想要把散到空气中的热量重新聚集起来,变成热量,并且还能用来做功,这就要付出额外的代价,也就是需要消耗更多的能量。

永动机呢,它恰恰想要做相反的事情,它想把能量从一种“散乱”的状态,重新收集起来,变成“有序”的状态,并且还能用来驱动自己。这就违背了自然界“熵增”的规律,就是事物总是倾向于从有序走向无序。

所以,你说的这个永动机,无论它设计得多么精巧,用了多么奇特的原理,一旦仔细分析,它就必然会触碰到能量守恒和熵增这两个最根本的物理定律的“红线”。一旦稍微有点阻力,它的能量就会慢慢消耗掉,最终停下来。除非,你找到了一个能“变出”能量的源头,或者能把耗散掉的能量完全回收回来,并且还能让这个过程持续下去,而这些,在我们目前的认知里,是不可能做到的。

所以,它不是“不合理”,而是“不可能”。就像你问“天上会不会掉下金子来”,答案就是,按照自然规律,不会。永动机也是一样,它是一个人类对于“无限可能”的美好想象,但它最终敌不过严酷的物理定律。

网友意见

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简单的说,这幅图是不对的。这幅图是只考虑了磁力没有考虑重力的情况。但是作者又靠重力让它动力起来。

所以真正的情况,应该是这样的。

首先只受重力的话,会是这样

只受磁力,是这样

二力叠加,会是这样

这就是最后静止的姿势,之前的运动,都围绕这个最终的姿势做单摆一样的运动。

最后就是重力、磁力、摩擦力达到平衡的时候,保留下的姿势。

至于题主给的图的姿势,我想是永远不会存在的。。

多么完美的图示。就是你了!顽皮弹,唉?为什么不用小磁怪?

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这个图几年前就在网上看过了,在我看来,这是永动机模型设计中很漂亮的一个。因为它的破绽不容易一眼看出来。

受过良好物理训练的人分析这个题的思路一般是这样的:

1、这么经典物理的永动机是不可能存在的,但是问题在哪里呢?

2、我们可以把这些小磁铁在脑中连接起来,构成一条连续的传输带,不论体系如何转动,传输带的形状是不会变的,也就是说没有任何能量能够被释放出来。打个比方,我们可以把一根绳子绕成图中磁铁的形状并取代磁铁的位置,但是我们知道这个绳子不会转动,哪怕看似有所谓的力矩。

3、图像中的骗局:图中导致磁铁转动的力矩来源于重力,但是作图者在绘图的时候却有意无意地忽略了重力的存在,也就是说图中右侧的磁铁并不会呈现上下对称的样子,而是上面的那两个离中心磁铁更近一些,下面的两个磁铁离中心磁铁更远一些——于是中心磁铁对上面两个小磁铁向上的力矩要大于其对下面磁铁向下的力矩,从而与重力力矩达到平衡。


4、考虑到一段该形状的履带也是可以在惯性的作用下进行匀速运动的,所以该机器同样是可以转动起来的,不过这种转动一不会加速,二不会有能力对外做功而不减速。

5、尽管设计巧妙,这个永动机中的所有元素全部都是经典物理元素,在这个体系中的所有相互作用的对称性会最终推导出其整体的守恒性——以此为基础作为永动机的设计依据,理论上是不可行的。

作为总结,我非常喜欢这个永动机设计,设计者肯定是个聪明人,他很有可能能够独立找出自己设计的破绽,所以这里不过是故意考考大家罢了。不同于知乎上鄙视民科的各种声音,我非常鼓励国人进行独立思考并把自己认为”完善“的永动机拿出来与大家分享——不必害羞,也不必害怕他人的指责。纵使有一千个人说你”书读太少但想得太多“,但至少有我一个支持你们进行这种”疯狂“的思考,一个不曾思考过永动机上来就直接批判永动机的人肯定不是个聪明人,他们往往只是跟风这么做而已。

只是大家要注意一点,在发表自己的永动机结果的时候,稍微谦虚一点,比如在末尾加上个”欢迎大家批评指教“,这就可以了。另外也要想办法把破绽藏得隐蔽一些,不要一下被人识破了就好。

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