【鲁超】人类与“永恒的动机”的千年恩怨(1):木研、牧牛柔马、魔法轮|鲁超

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《三国志》、《三国演义》等书都有制作木牛油马的具体方法，但没有详细说明动力从哪里来。为什么现代人不相信鲁班木研和木牛柳马的存在？因为我们会提出疑问。他们的动力来自哪里？如果能制造出不用外力就能自动操作的机器，那简直就能解放全人类。很多智者对此心驰神往，往前走，这种机器被称为“永动机”！

到18世纪末，一次又一次的失败，似乎是我们宇宙中有保护这个宇宙创造者财富的无形障碍，向大多数受骗者表明，即使我们尽了智慧，也无法突破这个障碍。(威廉莎士比亚，《哈姆雷特》)(以英语发言)1775年，法国皇家科学院宣布今后不再受理有关永动机的申请。

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资料来源：“科学队员”公众号(ID:KESY DAUAN)

作者：陆超

《墨子鲁问》记载了一个故事。“空降者削竹子做喜鹊，不到三天，空降者认为自己聪明。”(阿尔伯特爱因斯坦。)。" "

据说，我国著名工匠鲁班发明了能飞三天的木烟。甚至据说，这种木研可以载人飞到很远的地方。如果现在也没有电池、燃料等动力，就无法相信。遗憾的是，鲁班的神秘设计没有保存下来，大多数人相信这只是木头风筝。

鲁班雕像，传说他发明的木研可以载人飞行。(图片来源：维基)

《三国志诸葛亮传》记录：“建兴九年，明亮的复出摊派，木雨云，粮食退军。“12年春天，公众从词曲中走出来，了解了刘马云、武功吴长源、司马先王和魏南。”

诸葛丞相制作木牛柔马的故事更为广为人知。据说，“每牛10人吃的一月粮食，人不太辛苦，牛不吃食物。”之后，《三国演义》被描述得更加神奇，据说木牛柳马不用人力就能自己走路，还有暗锁功能。

《三国志》、《三国演义》等书都有制作木牛油马的具体方法，但没有详细说明动力从哪里来。后来，刘宋、赵的赵忠复制了木牛、刘马，但据记载，资料和图案也没有留下。人们只能根据自己的想象力推测这项逆天黑科技。大多数人倾向于相信诸葛亮做的不过是独轮车，在后世的传说中加入醋，成为《三国演义》里的样子。

决定在电视剧《新三国》中相信这只是独轮车。(图片来源：爱知艺术)

与民族主义无关，现代人为什么不相信鲁班木研和木宇留马的存在？因为我们会提出疑问。他们的动力来自哪里？

是的，自古以来，工匠们绞尽脑汁，用他们的智慧不断改进手中的材料，使机器更加有力，使我们的生活更加便利！如果能制造出不用外力就能自动操作的机器，那简直就能解放全人类。很多智者对此心驰神往，往前走，这种机器被称为“永动机”！

“永动机”的确切定义在历史上经历了多次变迁，回顾这段历史，从古代单纯的机器到今天各种新式能源都难以置信。可以想象，如果把一台风扇展示在古人面前，一定会吓到下巴掉到地上。(威廉莎士比亚、温斯顿、电风扇、电风扇、电风扇、电风扇、电风扇)但是从目前的角度来看，电风扇当然不能说是永动机。有电才能旋转。真正的永动机不需要能量输入。

《永动机》在科学史上背负了太多的骂名。从现代人的角度来看，这段历史充满笑容。这里不乏愚者和骗子，但大多数“永动机”追求者的本心是积极的，他们努力改进工艺，提高机器效率。就像是想偷能量的“宇宙贼”。从这个意义上说，我们应该向这个人类文明的先驱们致敬！

(设计线)人类：爸爸，请借用一下能量！上帝：给你发三个字。想想——的——美！(图片来源：维基)

对永动机的最初构想

据说，在12世纪的印度有一个人，叫帕什加罗，他是数学家和天文学家，他比牛顿和莱布尼茨早5个世纪提出微积分的构想。此外，他还创造了“帕什加罗轮”，声称可以永远回去，这是对“永久动机”的最初记录。

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最早的“魔轮”由印度人制造（图片来源：wiki）

这个奇异的装置在13世纪传到欧洲，法国匠人奥内库尔的手稿里记录了一种“魔轮”的装置。由于这玩意摩擦力很小，于是后来就被应用在浑天仪上了。

“魔轮”貌似可以永远运动，但却不是传说中的永动机。永动机必须能够对外输出能量，也就是我们说的“做功”。如果“魔轮”中间的轴承以及装置各物体之间的摩擦力足够小，这个轮子确实可以转很久，但却无法向外输出一丁点能量。

欧洲最早的魔轮（图片来源：wiki）

达芬奇堪称西方历史上的一位全才，绘画、工程学、建筑学、天文学、解剖学、几何学、数学、物理学、动力学样样精通。传说中，直升机、滑翔机、缝纫机等划时代的发明，都被登记在他的账下。他还留下了不可计数的机械制图，都是些极其灵巧的机械。他对能够“免费”获得能量的“永动机”也是心驰神往。谁知道，迎接他的只有一次又一次失败，这让达芬奇终于心灰意冷：“哦！你们这些永动机的追求者，你们纠缠于多少虚无的幻想？去吧，找炼金术士去吧！”（当时的炼金术更加玄幻……）

达芬奇研究各种永动机的手稿（图片来源：youtube）

达芬奇的感叹并没有浇灭工匠们对“永动机”的追求，一波又一波的匠人甚至科学家都试图通过改进“魔轮”，从而得到永恒的“免费”能量。

比如下面这种，看似有点道理，右边的摆锤力臂更长，似乎可以带动轮子。但仔细研究一番，就不难理解，左边的摆锤虽然力臂短，但是明显数量更多，加权一下，综合力矩恰好一样。所以，在不受外力驱动下，这种魔轮根本不会自发转动起来。即使给了它一个最初的驱动力，之后也许可以转动很长时间，但由于空气阻力和轴承转动遇到的阻力，最终它还是会停下来。

（图片来源：wiki）

其他还有各种各样的改进版“魔轮”，都换汤不换药。

（以上图片来源：youtube）

早期“永动机”的探索者里还包括大科学家波义尔，他发明了一个“永恒的高脚酒杯”，试图用水的重力驱动水通过酒杯和管道进行无限的流动循环，如下图。显然，这是徒劳的尝试，就连现在的初中生也会明白，水最终会停下来，像在U型管里一样，两边高度一致。

（图片来源：youtube）

英国博物学家福鲁德发明了一种水轮机，号称可以自发将水从低处运到高处。仔细分析一番就知道，这就是很多年前发明出来的“阿基米德螺旋”，不靠能量输入显然无法完成抽水。

罗伯特·弗洛德1618年发明的“水螺旋”永动机

上两图为阿基米德螺旋的原理，你认为它不需要能量输入吗？（图片来源：wiki）

这个时代里，永动机的集大成者当属德国人贝斯勒，他一生中共发明了300多种永动机。

1712年，贝斯勒在莱比锡附近的一个村庄建造了一个2米多高的“自动轮”，据说可以提起18kg的重物。这项发明还惊动了著名数学家莱布尼茨、约翰·伯努利和哲学家克里斯蒂安·沃尔夫，这些大牛纷纷资助贝斯勒，让他继续造出更大的轮子。黑森卡塞尔城邦的卡尔王子也被成功忽悠，贝斯勒被任命为商业顾问，王子还让他在维森施坦城堡里一边居住一边继续改进轮子。于是，更大的轮子被建造起来，足有3.7米高。

永动机的集大成者：贝斯勒（图片来源：wiki）

卡尔王子也不是个傻子，他叫了一大波科学家过来鉴定，当然贝斯勒也并非善类，他以防止别人窃取他的发明为由，只允许科学家们在窗外观看，科学家们确实看到了大轮子在转。贝斯勒又把房间的门窗紧闭，贴上封条，让科学家们两周后再来看，结果发现轮子确实仍然在转，但这又能说明什么问题呢？贝斯勒这回倒是更有信心，开价20000英镑，出售他轮子的秘密。

莱布尼茨甚至帮忙给彼得大帝的私人医生写信，介绍贝斯勒是他的好朋友，他的大轮子是一项了不起的发明。彼得大帝对此很感兴趣，让荷兰数学家格雷夫森德去帮他鉴定一下。格雷夫森德围着轮子转了半天，发现没有什么办法可以把能量从外面传送到轮轴上，这时候，贝斯勒大怒，竟然当着数学家的面将自己的轮子给砸了，并指责对方：“你不按套路办事啊，竟然没付钱就想破解我的商业机密。”

就后来的物理学家分析，贝斯勒的大轮子不过是和“魔轮”类似的“超平衡轮”，通过精巧的设计确实可以让它转很长时间，但却无法对外输出能量。

看看吧，古今骗子的风格都差不多。

贝斯勒的“大轮子”（图片来源：wiki）

磁学：永动机的救命稻草

进入18世纪，对磁学的研究成为一门时尚，磁铁之间存在着一种神秘（在当时）的超距作用。这让“永动机”的研究者们找到了救命稻草，能否通过磁性达到永动的目的呢？

下图就是一种磁铁“永动机”，只不过他们忘了磁铁之间的吸引力也是力，符合牛顿第三定律。如果这种方式可以驱动的话，那还不如让人坐在车上，不断锤击自己，就可以把车开走了。

民科风…（图片来源：youtube）

又有人说：“能不能搞点有技术含量的？”于是他们用磁铁改进了“魔轮”，如下图：

磁铁版魔轮…（图片来源：youtube）

还有人想，何必如此麻烦，用磁铁将铁球吸到高处，然后铁球再由于地球引力吸引而落下来，不就可以做功了吗？如下图。

这种装置可以成功吗？（图片来源：youtube）

这个装置极其简单，自己在家都可以做一下，结果很简单，小铁球一开始会被磁铁吸住，经过足够长的时间，磁铁的磁力耗尽，小球最终落下。

这个想法很好…（图片来源：youtube）

总之，到了18世纪末，一次又一次的失败让大多数明眼人已经看出，我们的宇宙似乎有这么一道无形的障碍，保护这宇宙造物主的财（neng）富（liang），任凭我们穷尽智慧，也无法突破这道屏障，盗取宇宙奥秘。

1775年，法国皇家科学院宣布，今后不再受理关于永动机的申请。

本文出品自“科学大院”公众号（kexuedayuan），转载请注明公众号出处。

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背景简介： 本文 作者鲁超，江苏省科普作家协会科幻专业委员会副主任，江苏省科普作家协会会员。毕业于南京大学物理系，代表作品《鬼脸化学课——元素家族》，被列为中国化学会“IYPT 2019·优秀科普图书”书目，并获得第十届江苏省优秀科普作品一等奖。文章2019年8月16日发表于微信公众号 科学大院 （;mid=2247495009&idx=1&sn=4699d9240fde9ebeba96ebbe83b60ae9），风云之声获授权 转载。

责任编辑：孙远