Текст книги "Вечное движение. История одной навязчивой идеи"

Автор книги: Артур Орд-Хьюм

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 13 страниц)

Христиан Гюйгенс (1629—1695), по-видимому, был совершенно не знаком с работой Галилея, когда решил с помощью маятника экспериментально доказать, что центр тяжести тела, свободно движущегося под действием силы тяготения, не может подняться выше точки, откуда началось его движение. Голландский ученый верил, однако, в возможность создания вечного двигателя, но не с помощью сил тяжести, а посредством использования других естественных явлений и прежде всего магнитного притяжения и отталкивания^{15}.

Как ни странно, бытует мнение, будто Исаак Ньютон (1642—1727) заблуждался относительно невозможности получения вечного движения. Произошло это, вероятно, оттого, что ни в одной из своих книг Ньютон не оставил прямых упоминаний об этой проблеме. В его «Принципах»^{16} таким общим понятием, как работа и энергия, отведена второстепенная роль. Но в следствии к третьему закону движения Ньютон формулирует следующее положение: «Количество движения, получаемое как сумма количеств движений, когда они совершаются в одну сторону, и как разность, когда они совершаются в стороны противоположные, не изменяется от взаимодействия тел между собою»^{17}.

Отсюда до закона сохранения энергии рукой подать.

Манн в книге «Обучение физике», касаясь ньютоновского отношения к вечному движению, замечает: «Трудно представить себе, чтобы Ньютон не осознавал, что вечное движение невозможно, тем более, что Галилей и Гюйгенс интуитивно уже пришли к такому заключению. Гораздо вероятно предположить, что, понимая сущность проблемы, он просто не упоминал о ней в своих книгах. Поскольку учение о теплоте находилось тогда в зачаточном состоянии, он не мог говорить о вечном движении с той строгостью, с которой он рассматривал другие вопросы механики».

Роже^{18}, критикуя электрическую контактную теорию Вольта^{19}, интуитивно использовал идею отрицания вечного движения. В книге «Гальванизм», вышедшей в свет в 1832 году^{20}, он писал: «Все силы и источники движения, причины которых нам известны, при совершении ими свойственных им действий иссякают в той же мере, в какой эти действия возникают, а отсюда вытекает невозможность непрерывного образования ими эффекта, или, другими словами, они не могут вызывать непрерывно возникающего движения. Однако электродвижущая сила, которую Вольта приписывает находящимся в контакте металлам и которая, пребывая в свободном состоянии, является источником электрического движения, никогда не иссякает и продолжает использоваться с неуменьшающейся интенсивностью, производя непрекращающееся действие. Справедливость такого положения можно опровергнуть бесчисленными действиями».

Эти рассуждения появились всего за несколько лет до того, как был четко и строго сформулирован закон сохранения энергии.

Карно использовал идею неосуществимости вечного движения в качестве одного из принципов, позволивших ему установить связь между работой, производимой машиной, и теплом, получаемым в ее котле. Другим принципом был так называемый принцип сохранения калорий. И хотя этот принцип позднее был отвергнут в связи с тем, что появилась общепризнанная ныне динамическая теория, работа Карно долгое время оставалась выдающимся вкладом в понимание проблем энергетики.

Примерно в то же самое время Фарадей использовал идею отрицания вечного движения в своих рассуждениях, опровергающих контактную теорию Вольта^{21}.

Вернемся, однако, к законам, препятствующим созданию перпетуум мобиле.

Первое начало термодинамики гласит, что при совершении определенного количества механической работы всегда выделяется эквивалентное количество тепла. Поэтому энергия переходит из одной формы в другую, но не создается и не уничтожается. Повторю, что именно на этом положении основывается закон сохранения энергии.

Второе же начало термодинамики – в простейшей его форме – утверждает, что количество тепла не может увеличиться без совершения дополнительной работы (или, как мы уже говорили, не может переходить от менее нагретого тела к более нагретому).

Немецкий врач Юлиус Роберт Майер (1814—1878), размышляя над сущностью первого закона термодинамики, писал в 1842 году: «Возникнув, сила не может исчезнуть, она может лишь видоизменить свою форму»^{22}. Другой выдающийся ученый Герман Гельмгольц (1821—1894), будучи еще молодым человеком, смог убедить ученый мир в том, что первый закон термодинамики верен^{23}. Двадцатишестилетний естествоиспытатель представил на суд физического общества в Берлине свою работу, озаглавленную «О сохранении силы». Анализ проблемы он начал с утверждения, что невозможность создания машин вечного движения является аксиомой. Верность аксиомы в физике может быть установлена наблюдением за систематически повторяющимися природными явлениями или экспериментально. Но Гельмгольцу не нужно было заниматься доказательствами: достаточно было сослаться на то, что все попытки построить вечный механизм кончились неудачей.

С подобной аксиомы и начал свою работу Никола Леонар Сади Карно (1796—1832), французский физик и один из первых теоретиков паровых машин. Отрицание вечного движения легло в основу многих его выводов по теплотехнике. Книга Карно «Размышления о движущей силе огня» (1824) заложила фундамент второго начала термодинамики^{24}.

Стэнли Ангрист справедливо заметил, что проекты некоторых вечных механизмов не противоречили первому началу термодинамики, поскольку ни трение, ни электрическое сопротивление не влияли на их работу[2]2
  Машины вечного движения. – «Сайентифик Америкэн», 1968, январь, т. 218, с. 114-122.


[Закрыть]. Тем не менее эти перпетуум мобиле также не были реализованы, потому что их создатели пытались обойти второе начало термодинамики, согласно которому определенное количество механической работы может всегда быть превращено в эквивалентное количество тепла. А вот обратный переход, то есть превращение некоторого количества тепла в то же самое количество работы, невозможен по той простой причине, что часть тепловой энергии неизбежно теряется. В паровой машине основные потери тепла (тепловой формы энергии) происходят из-за трения, нагрева самой машины и передачи тепла в окружающее пространство.

Карно тщательно изучил замкнутый цикл работы паровой машины, в течение которого вода нагревается до превращения в пар, пар движет поршень, затем конденсируется, превращаясь в воду, вновь поступающую в котел машины. Он пришел к заключению, что в процессе охлаждения и конденсации пара происходят неизбежные потери тепловой энергии и поэтому преобразование тепла в движущую силу «определяется исключительно температурой тел, между которыми происходит передача калорий» (теплообмен). Открытие Карно представляет собой, по существу, первую формулировку второго начала термодинамики: совершая работу, тепло ведет себя подобно потоку воды в водяной мельнице, текущему сверху вниз. И чем больший путь вода при этом проделывает, тем большую совершает работу. Мы же говорили, что для совершения работы теплота должна передаваться от более нагретого к менее нагретому.

Идеи Карно были развиты Клаузиусом. Он ввел в науку термин «энтропия», характеризующий количество безвозвратно потерянного тепла.

Ангрист пишет: «Современная формулировка второго начала термодинамики, гласящая, что энтропия постоянно увеличивается, возникла из более ранних представлений о направлении движения тепла. Поскольку общее количество энергии во Вселенной постоянно, оно не может уменьшаться или увеличиваться. Вместе с тем движение теплоты сопровождается неизбежными потерями. Поэтому наступит такое время, когда во Вселенной установится одна и та же температура. Поскольку при этом не будет более разницы температур между отдельными телами, а следовательно, по терминологии Карно, и переноса калорий, не будет совершаться работа. Этот неизбежный конец мира называют иногда „тепловой смертью“^{25}. Мы же говорим о нем по следующей причине. Если бы удалось создать вечный двигатель, работа которого противоречила бы второму началу термодинамики, то это позволило бы не только локально приостановить рост энтропии, но даже добиться ее уменьшения. Этот факт, что в среднем энтропия непрерывно растет, не исключает, конечно, возможности ее случайного локального уменьшения. Просто вероятность такого события слишком мала».

Пожалуй, так же мала, добавим мы, как и в описанном выше случае с чайником, в котором вода в принципе может замерзнуть вместо того, чтобы закипеть. Химик Генри Бент вычислил вероятность локального уменьшения энтропии, исходя из условия полного превращения одной калории тепловой энергии в работу. Бент остроумно сравнил это событие с созданием полного собрания сочинений Уильяма Шекспира группой обезьян, случайным образом нажимающих на клавиши пишущей машинки. Он показал, что вероятность такого превращения калории равна вероятности того, что обезьяны смогут пятнадцать квадриллионов раз подряд без единой ошибки ударить по нужным клавишам и таким образом напечатать все, что создал Шекспир.

2. Вечные двигатели XVI и XVII столетий

Ранние искатели вечного движения редко доверяли бумаге свои мысли и изобретения, и хотя большинство первых печатных книг касалось наук и ремесел, лишь в некоторых из них можно найти упоминание о перпетуум мобиле.

Вечный двигатель описан в очень старой санскритской рукописи по астрономии «Сиддханта Сиромани», относящейся к первой половине V века нашей эры. Он представлял собой колесо, имевшее на внешнем ободе два ряда отверстий одного диаметра, расположенных зигзагообразно на равном расстоянии друг от друга. Отверстия были заполнены ртутью и плотно закрыты. Утверждалось, что такое колесо, установленное на оси и пущенное в движение, будет вращаться бесконечно долго само по себе^{26}.

Значительно позднее появилось сочинение под странным названием «Пещера медицинской магии», написанное Марко Антонио Зимарой. Итальянский философ, врач, астролог и алхимик Зимара родился в Галатино около 1460 года и умер в Падуе то ли в 1523, то ли в 1532 году. В течение долгого времени он был профессором философии и медицины в Падуе и Неаполе.

Зимара был исследователем и критиком Аристотеля и его приверженца – Альберта Великого, чьи работы по физике и метафизике он опубликовал в 1518 году в Венеции^{27}. Как врач Зимара внес определенный вклад в медицину Возрождения исследованиями внутренних болезней. Свои знания он черпал из сочинений алхимиков, астрологов и чудотворцев. Не удивительно поэтому, что его собственные книги и терапия носят мистический и астрологический характер.

Рис 4. «Вечная» ветряная мельница Марко Антонио Зимары.

Нас, конечно, больше всего интересуют не медицинские изыскания Зимары, а описанный в упомянутом сочинении странный вечный двигатель, не «требующий для своей работы ни воды, ни грузов». К сожалению, в этом написанном латынью трактате отсутствуют иллюстрации, что очень затрудняет чтение. Поэтому по просьбе исследователя творчества Зимары профессора Кастена Толмейджа из Висконсинского университета художник Б. Л. Поттервельд сделал рисунок «вечной ветряной мельницы», строго придерживаясь текста трактата и особенностей художественного стиля эпохи Возрождения.

Вот как Зимара описывал свой двигатель:

«Руководство к конструированию

Машины Вечного Движения, не требующей для работы ни воды, ни грузов

Постройте вращающееся колесо с четырьмя или более лопастями или крыльями, наподобие колеса ветряной мельницы. Напротив колеса установите два или три мощных кузнечных меха так, чтобы нагнетаемый ими воздух начал быстро вращать колесо. С боковой или центральной частью колеса (по усмотрению изготовителя) соедините приспособление, которое будет управлять работой кузнечных мехов во время вращения колеса (способ выполнения этого приспособления должен составить честь изобретательности мастера). Воздух, выходящий из кузнечных мехов и дующий в лопасти колеса, заставит его непрерывно вращаться; сами же кузнечные мехи под действием вращающегося колеса будут постоянно раздуваться. И это, надо думать, не абсурд, а отправная точка для исследования грандиозного явления – вечного движения; я нигде не читал о подобном устройстве и не знаю никого, кто бы его разработал».

Видимо, Зимара искренне верил в то, что он первым выдвинул идею вечного двигателя. Но, вероятно, самый старый способ построения перпетуум мобиле заключался в использовании колеса, несущего насаженные на него рычаги. Длина рычагов в процессе вращения колеса автоматически изменялась под действием силы тяжести. Описание вечных двигателей этого типа будет дано в следующей главе. Примерно в это же самое время были предложены механизмы, в которых колесо разделялось перегородками на равные радиальные секторы. Вращение колеса меняло ориентацию секторов относительно вертикали, и тяжелые шары, помещенные по одному в сектор, перекатывались в них под действием силы тяжести. Позднее металлические шары были заменены «быстрым серебром» (ртутью). Принцип действия других вечных механизмов основывался на использовании гидростатических явлений, капиллярных притяжений и управляемых магнитных полей, изменяющих влияние силы тяжести.

И тем не менее следует отдать должное Зимаре: он действительно первый предложил использовать пневматический принцип в работе вечного двигателя. Что же касается его машины, то можно сказать, что она уникальна по своей неэффективности. Так как сила ветра, раздувающего кузнечные мехи, совершенно недостаточна для приведения вечной ветряной мельницы в действие.

Глядя на рисунок мельницы, хочется вслед за Толмейджем заметить, что изображенный на нем странный ландшафт, одежды и позы двух философов, непропорционально увеличенные ручные кузнечные мехи как нельзя лучше имитируют характер иллюстраций в итальянских изданиях начала шестнадцатого столетия^{28}. Видим мы на рисунке и «вращающееся колесо с четырьмя или более крыльями» и «установленные напротив него мощные кузнечные мехи, нагнетающие воздух, который быстро вращает колесо». Что же касается «приспособления, которое будет управлять работой кузнечных мехов во время вращения колеса», то, поскольку Зимара не оставил точных указаний относительно его расположения, художник вправе был изобразить его в виде трех рычагов, прикрепленных к краям колеса. Совершенно очевидно, что, для того чтобы колесо пришло во вращение, движения рычагов должны быть строго согласованны.

По характеру действия это приспособление напоминает то, что на языке современной техники именуется трехколенчатым кривошипом. В XVI веке оно действительно должно было составить честь изобретательности мастера!

Кривошипы изображены на нескольких набросках, выполненных Леонардо да Винчи (1452—1519). И хотя великий итальянец не опубликовал их, многие писатели утверждают, что видели эти рисунки вскоре после смерти ученого. Врач Георг Агрикола (1494—1555), автор сочинения «О металлах, в XII книгах», опубликованного в Базеле через год после его смерти, приводит несколько любопытных рисунков кривошипов и маховиков^{29}. Интересно изображение двухколенчатого кривошипа, о котором, по всей вероятности, Зимара не имел представления. Есть в книге и рисунок огромных кузнечных мехов, приводимых в действие посредством рычага и используемых для поддува воздуха в печь. Агрикола называет их «сильно увеличенной копией распространенного в обиходе приспособления для раздувания огня». По своей конструкции эти мехи подобны описанным Зимарой.

По характеру изложения книга Зимары кажется нам яснее и понятней, чем многие сочинения его современников. Ученые мужи Возрождения, мудрецы и мистики любили соединять в своих трудах вопросы магии, колдовства, алхимии и астрологии, на каждом шагу ставя в тупик несведущего в оккультных науках читателя.

Абрахам Вольф в своей «Истории науки, техники и философии в XVI—XVII веках» усматривает следующую связь между изобретением маховика и идеей получения энергии из ничего: «Предполагалось, что в результате непрерывного вращения маховика совершается полезная работа. Но поскольку закон сохранения энергии был сформулирован лишь в XIX веке, в те времена такая идея представлялась совершенно необоснованной. Тем не менее Агрикола сделал гораздо меньше ошибок, чем его современники, писавшие на ту же тему».

Если верить запискам Томаса Тимме, голландский химик и натурфилософ Корнелий Дреббель (1572—1634) сконструировал механизм, имитирующий движение Солнца и Луны по небосклону (не было ли это ранней моделью планетария?) и демонстрировал его перед английским королем Иаковом I (правившим с 1603 по 1625 год). Механизм приводился в действие с помощью «огненного духа», находящегося в оси колеса^{30}.

Эдуард Сомерсет маркиз Ворчестерский (1601—1667), которому приписывают создание первой действовавшей паровой машины, в своей любопытной книге «Столетие изобретений» (1655) описал ряд устройств, которые, судя по комментариям автора, представляли собой попытки создать вечный двигатель. Одно из описаний, помещенное в «Столетии» под номером XXI, озаглавлено «Ведерный фонтан».

«Как постоянно, днем и ночью, поднимать воду ведрами, используя лишь силу, возникающую при ее движении, и имея колесо или насос, а также лебедку, к концам которой прикреплено по ведру. Признаюсь, я видел и изучал подобное устройство в доме великого математика Клаудиуса в Риме^{31}; автор преподнес это устройство в подарок одному кардиналу. Я не стремлюсь присвоить себе труды других, поэтому если я упоминаю о некотором изобретении, я обязательно называю имя изобретателя».

Описание под номером LV названо «Двойной водяной винт».

«Двойной водяной винт; внутренний винт предназначен для подъема воды; по нисходящей резьбе внешнего значительно более короткого винта вода стекает вниз; кроме того, имеется экстраординарное средство для вращения винта и подъема воды».

В книге приведены сведения и о других водяных машинах, создатели которых находились, вероятно, под влиянием идеи вечного движения. Например, описано устройство, в котором вода автоматически убывает и прибывает (или механизм, состоящий из баков с водой, постоянно наполняющихся и опорожняющихся). Наиболее интересным, на мой взгляд, является самовращающееся колесо. Об этом механизме я подробно расскажу в следующей главе.

Идея вечного движения не ускользнула из поля зрения и английского епископа Джона Уилкинса (1614—1672). В своем сочинении «Математическая магия» он пишет о том, что вечное движение создается «химическим притяжением», возникающим при перемешивании ртути с некоторыми другими веществами. Уилкинс считал, что, очистив эту массу несколько раз, можно получить атомы вещества, которые, если их поместить в полый стеклянный шар, будут поддерживать вечное вращение такого шара. Епископ Честерский был, однако, достаточно прозорлив, чтобы не обольщаться по поводу осуществимости такого процесса и его способности обеспечить вечное движение шара^{32}. Я еще вернусь к рассказу об изобретениях этого духовного лица.

XVII и XVIII века отмечены большим количеством теоретических и практических работ инженеров-механиков.

Сегодня их книги дают нам представление не только об инженерном искусстве тех далеких времен, но и о методах, с помощью которых решались тогда технические задачи. Еще до публикации красноречивого и логически обоснованного труда епископа Уилкинса появились сочинения другого замечательного автора, во многом облегчающие нам понимание эпохи становления Новой Науки. Этот человек, Роберт Флудд (1574—1637), оставил много хорошо иллюстрированных описаний механизмов, которые использовались в те времена в повседневной жизни^{33}. В одном из его сочинений, опубликованном в 1618 году, рассказывается о проекте мельницы замкнутого цикла, в котором использованы водяное колесо, архимедов винт и резервуар с водой.

В Германии несколько позже жили два выдающихся механика, работы которых отличались неудержимым полетом фантазии. Один из них, Георг Андреас Беклер, опубликовал в 1686 году в Нюрнберге замечательное сочинение, переизданное затем в 1703 году. Книга, названная автором «Театром новых машин»^{34}, была написана в виде очерка о развитии инженерного искусства. В соответствии с обычаями того времени Беклер латинизировал свое имя и на титульном листе предстал перед читателями как «Георгиус Андреас Беклерус, архитектор и инженер». Подзаголовок уточнял содержание книги: «Мельницы: водяные, ветряные, ручные, приводимые в действие домашними животными или с помощью поворотных механизмов».

Рис. 5. Мельница замкнутого цикла, предложенная Робертом Флуддом в 1618 году. Для ее работы нет необходимости в непрерывно текущем потоке воды. Лишь спустя два столетия после смерти Флудда стало ясно, что закон сохранения энергии исключает возможность существования такого устройства.

Но не столько из названия книги, сколько руководствуясь знанием исторической обстановки, сложившейся в Германии в столетие, последовавшее за окончанием Тридцатилетней войны[3]3
  Тридцатилетняя война началась в Германии в 1618 году и после долгих и кровопролитных сражений окончилась подписанием Вестфальского договора 8 октября 1648 года.


[Закрыть], читатель поймет, что знакомство автора с техникой того времени почти полностью ограничивалось разного рода мельницами. В большинстве своих изобретений, безотносительно к виду используемой движущей силы, Беклер вплотную подошел к открытию принципа зубчатой передачи^{35}.

Инженеры семнадцатого столетия не обладали ни теоретическими познаниями, ни техническими возможностями для того, чтобы сконструировать зубчатые колеса, которые сцеплялись бы с минимальным трением. Вообще в те времена люди еще плохо представляли себе, что такое трение, хотя и использовали это явление в мельничном деле для транспортировки мешков с мукой[4]4
  Подъемник был устроен наподобие корабельной лебедки: вокруг вращающегося вала натягивалась веревка со свободно закрепляющейся петлей.


[Закрыть].

Столь обычная сегодня конструкция шестерен, сцепленных с зубчатыми колесами большого диаметра, тогда еще только появилась. Но проблема изменения оси вращения на 90° уже была решена изобретением катка (wallower), приводимого в действие корончатым колесом (деревянное колесо, по окружности которого на одинаковом угловом расстоянии друг от друга закреплены небольшие штыри) или колесом, на ободе которого имелись зубцы, перпендикулярные его оси. Каток иногда назывался роликовым колесом, часовщики же именовали его фонарной шестеренкой[5]5
  Или, по современной терминологии, цевочным колесом. — Прим. ред.


[Закрыть]. Это столь полезное средство из арсенала механиков XVII века состояло из двух деревянных дисков, в каждом из которых по периферии был просверлен ряд отверстий. Кроме того, в центре дисков также были сделаны отверстия, через которые пропускался вал или ось механизма. Эти отверстия имели, как правило, квадратную форму, предохранявшую каток от проворота на оси.

Диски насаживались на вал на некотором расстоянии друг от друга, необходимом для работы всего механизма. Сквозь отверстия на периферии дисков пропускались деревянные стержни, которые соединяли диски наподобие фонаря или птичьей клетки. Когда каток сцеплялся с ведущим колесом, создавалась пригодная для работы зубчатая передача. В зависимости от типа этого колеса (корончатого или зубчатого) передача движения осуществлялась соответственно перпендикулярно или параллельно ведущей оси.

Все это описано в «Театре новых машин». Самым же впечатляющим в книге Беклера является постоянное стремление автора идейно связать излагаемый материал с представлениями о вечном движении.

Людям прошлого казалось, что наиболее доступным источником энергии для работы вечных двигателей является вода. Вероятно, такое мнение сложилось от того, что вода, повсюду окружающая человека, казалась ему ничего не стоящей. Это обстоятельство и вводило в заблуждение мельника, думавшего, что вода достается ему бесплатно. От него было скрыто, что купля-продажа воды происходит как бы в пересчете на единицу энергии, которая один лишь раз может быть затрачена на совершение полезной работы. Однако владельцы мельниц, на которых в период засух уменьшался напор воды, не рассматривали последнюю как бесплатный источник энергии. Они постоянно пытались заставить воду подниматься вверх и вновь совершать работу. Позднее умудренные опытом инженеры стали накапливать энергию, сооружая запруды со шлюзными воротами и создавая в них запасы воды для того, чтобы работа мельниц не прекращалась в засушливые периоды, когда естественный приток воды прекращался.

Инженерам позднего средневековья и Возрождения был известен по крайней мере один весьма надежный способ подъема воды на определенную высоту: если конец трубки, скрученной наподобие резьбы винта, опустить в воду, то она начнет подниматься вверх по трубке до тех пор, пока последняя будет вращаться. Это странное, но тем не менее идеально работающее изобретение, вошло в историю техники под названием архимедова винта. Теперь мы понимаем, что трубка архимедова винта должна была вращаться с помощью какой-то внешней силы.

Этого, однако, не знали люди средневековья, которые с искренним удивлением задавали вопрос: «Что может быть проще, чем соединить такой винт с водяным колесом мельницы? Ведь тогда мельница будет вращать винт, а винт приводить в движение мельницу!»

Рис. 6. Георг Амдреас Беклер описал большое количество самодвижущихся мельниц на основе винта Архимеда. Две из них изображены на рисунках, помещенных на 2-й и 3-х страницах обложки. На этом рисунке изображено устройство, в котором винт Архимеда применен для подъема воды, а колесо, напоминающее турбину, – для вращения жерновов мельницы.

Беклер так же, как и многие другие инженеры, жившие до и после него, разделял эту точку зрения. Все его многочисленные мельницы, тщательно нарисованные и любовно описанные, должны были работать именно на этом принципе. Более того, Беклер считал себя автором столь замечательной идеи и без ложной скромности провозглашал себя единственным и неповторимым гением-теоретиком (да и практиком тоже). Он свято верил в правоту выдвинутых им положений и походил тем самым на бесчисленное множество других «гениев», которые на протяжении многих лет горько жаловались на тупость и бездарность механиков, не умевших воплотить столь очевидные и ясно изложенные идеи в практически действовавшие механизмы. Интересной особенностью беклеровских вечных двигателей с архимедовым винтом является форма лопастей, очень напоминающая лопатки современных турбин.

Еще одно средство для подъема воды, приводящей в движение мельницу, состояло из ряда бачков, прикрепленных к веревке и образующих замкнутую цепь. Предполагалось, что эти бачки будут подавать воду прямо на мельничное колесо. Подобное самовращающееся колесо казалось современникам Беклера, вероятно, самым достоверным из его проектов. Колесо было сконструировано таким образом, что на одной его стороне постоянно оказывалось больше грузов. Поэтому изобретатель полагал, что оно не только будет все время вращаться, но и давать энергию, достаточную для работы водяного насоса. Колесный насос одного из вечных механизмов Беклера изображен на рис. 6.

Самовращающееся колесо было подвергнуто углубленному анализу выдающимся немецким философом Якобом Леупольдом, который в 1724 году опубликовал в Лейпциге книгу под названием «Общий театр машин»^{36}. Целый ряд механизмов Беклера воспроизведен здесь с такой точностью, что невольно напрашивается вывод о прямом заимствовании из более ранней работы Беклера. Но в отличие от своего предшественника Леупольд, как уже говорилось, тщательно проанализировал работу самовращающегося колеса и пришел к выводу, что оно должно вращаться, так как суммарный момент, создаваемый грузами на одной его стороне, всегда будет превышать суммарный момент от грузов на противоположной (?!) стороне.

Нам не следует слишком строго судить Зимару, Беклера и других, ведь наши сегодняшние представления вобрали в себя мудрость, знания и опыт многих поколений исследователей. Напротив, мы должны быть им признательны за то, что они оставили нам письменное изложение знаний по механике и технике того периода, когда создание книги требовало поистине самоотверженных усилий. Уместно заметить также, что инженеры XVII века часто заблуждались, но никого никогда не дурачили. Этим они выгодно отличались от многих изобретателей более позднего времени.

Интересно, что вера в винт Архимеда как в средство для решения проблемы вечного движения была разрушена не кем иным, как Уилкинсом, епископом Честерским. Его книга «Математическая магия» вышла в свет в 1648 году, то есть на тридцать восемь лет раньше беклеровского «Театра». Уилкинсу было тогда тридцать четыре года, и, подобно многим духовным лицам XVII века, он был еще и ученым и писателем. Решив заняться разработкой (и описанием) машины вечного движения, он выполнил свое намерение с завидной скрупулезностью. В разделе книги, посвященном «водяным вечным двигателям», Уилкинс подробно говорит о преимуществах архимедова винта перед насосом, а затем продолжает: «Если рассматривать эти механизмы совместно, то может показаться, что построить вечный двигатель не так уже сложно. Для этого достаточно иметь водяное колесо, по которому бы опускался, приводя его в действие, ранее поднятый вверх поток воды. Это колесо вращало бы винт, поднимавший такое количество воды, которое было необходимо для движения всей машины в целом. Движение это было бы непрерывным, поскольку количество воды, выносимое вверх вращающимся винтом, равняется количеству воды, падающему по колесу вниз. Если же окажется, что действия воды на одно колесо недостаточно для приведения в движение архимедова винта, то почему бы не использовать несколько колес: два, три – словом столько, сколько позволяют размеры всей машины.

Рис. 7. В 1648 году епископ Уилкинс тщательно изучил действие архимедова винта и пришел к твердому убеждению, что на основе этого устройства невозможно создать вечный двигатель.

Обратимся теперь к рисунку. Здесь деталь LM, изображенная внизу, представляет собой деревянный цилиндр, в котором вырезан спиральный желоб. В устройстве этот цилиндр закрывается жестяными пластинами АВ. Три водяных колеса отмечены буквами H, I, K, а расположенный внизу резервуар с водой – буквами СD. При вращении цилиндра вся вода, которая поднимается им из резервуара вверх, будет поступать в сосуд Е, а из этого сосуда выливаться на колесо Н и, следовательно, вращать и колесо и весь винт в целом. Если же для вращения винта количества воды, падающего на колесо H, окажется недостаточно, тогда можно будет использовать воду, стекающую с этого колеса в сосуд F и попадающую далее на колесо I. В результате этого сила действия воды удвоится. Если же и этого окажется недостаточно, тогда вода, поступающая на второе колесо I, может быть направлена в сосуд G и на третье колесо K. Этот каскад можно продолжить, установив такое количество дополнительных колес, какое позволяют размеры всего устройства. Однако увеличение числа колес утяжеляет винт и для его вращения потребуется воды больше, чем он сможет поднять. Но если вода будет в избытке, то почему бы не использовать часть ее на хозяйственные нужды (при условии, конечно, что оставшейся воды будет достаточно для вращения винта)?