На главную страницу сайта, Вечный двигатель, Перпетуум мобиле, Perpetuum mobile

Машинка для стрижки Philips купить

Для Вашего дома, фирменный машинка для стрижки Philips купить на сайте интернет магазина Стилус

bt.stylus.com.ua

Наручные часы оригинал с доставкой

Наручные часы оригинал с доставкой Продажа качественных наручных часов watchtown.ru

watchtown.ru

Споры вокруг перпетуум мобиле.

Не забудьте добавить в
 

Логическим результатом разрешения накапливавшихся противоречий должен был, по всей видимости, явиться открытый спор между лагерем философов-схоластов, веривших в осуществимость перпетуум мобиле, и реалистически мыслящими учеными, пришедшими на основе экспериментов к отрицанию вечного движения. И если такой решающий спор все время откладывался, то только в силу неоднозначности научной оценки проблемы вечного движения; причины подобной неоднозначности заключались в определенном отставании естественных наук, и прежде всего, физики, не поспевавших за все возрастающей сложностью используемых в технике новых конструктивных элементов. Только этим можно объяснить тот факт, что паровая машина, которую в истории техники обычно называют двигателем промышленной революции, ожидала своего изобретения две тысячи лет, хотя знаний о свойствах пара, воды и воздуха, накопленных еще античными механиками времен Герона Александрийского, было вполне достаточно как для разработки теории этой машины, так и для создания ее функциональной схемы.

Как известно, античные и средневековые ученые-механики умели прекрасно использовать на практике многие важные свойства материалов, а также могли анализировать статические и динамические характеристики функциональных элементов простых машин, однако осознание этими учеными внутренней сущности рассматриваемых процессов, их физического содержания тормозилось из-за неразработанности таких понятий, как сила, работа и энергия.

Типичны в этом отношении знаменитые опыты Архимеда с рычагом, результат которых отражает его известное высказывание о возможности перевернуть мир при наличии подходящей точки опоры, или открытие выталкивающей силы в жидкостях — свойства, и до сегодняшнего дня известного под названием закона Архимеда. Точно так же предложенный Вийяром д'Оннекуром в середине XIII в. механический вечный двигатель, по существу, был одним из вариантов машины, гипотетическая работа которой основывалась на простом наблюдении за действием силы тяжести, создаваемой различными телами. В то же время открытие гравитационных сил, которое могло бы повлечь за собой смену ошибочных представлений о работе перпетуум мобиле, приводимого в действие силами тяжести, было сделано Ньютоном почти через 500 лет после того, как в альбоме Вийяра появился чертеж его вечного двигателя.

И все же первые шаги к постижению основных физических понятий были сделаны учеными, с самого начала признававшими невозможность перпетуум мобиле. Одним из них был голландский математик и инженер Симон Стевин, который жил в эпоху, когда отрицать вечное движение было гораздо труднее, чем его защищать. Тем не менее, он оказался одним из первых исследователей, включивших тезис о неосуществимости перпетуум мобиле в число основных утверждений механики. В частности, основываясь на этом положении, Стевин вывел условия равновесия тел на наклонной плоскости; свое доказательство он провел с помощью классической схемы вечного двигателя — замкнутой цепочки шаров, перекинутой через трехгранную призму рисунок 68. Обычное рассуждение сторонников вечного движения в такой системе было следующим: поскольку ни наклон, ни длина граней призмы не одинаковы, то на более длинной грани с большим числом шаров должна действовать и большая сила. Возникавшее якобы при этом неравновесие сил должно было вызывать постоянное движение цепочки в направлении равнодействующей системы сил. Стевин же, наоборот, исходил из того, что цепь останется в покое. Он, в свою очередь, рассуждал так. Нижняя, свисающая часть цепи уравновешивается сама собой из-за своей симметричности, и, следовательно, в расчетах ее можно не учитывать. Длинный и короткий отрезки цепи имеют разный вес: один из них тяжелее другого во столько же раз, во сколько длинная грань призмы длиннее короткой. Следовательно, два груза на наклонных плоскостях призмы будут уравновешивать друг друга, если их веса окажутся пропорциональными длинам этих плоскостей.

Понятно, что основное ядро умозаключений Стевина не вызывает никаких сомнений, хотя, конечно, подобные упрощенные рассуждения автора и способ его аргументации обладают определенными недостатками, один из которых, в частности, заключается в пренебрежении влиянием пассивных сил (трения). Правда, введение упрощающих предположений всегда составляло один из главных путей, которыми двигались изобретатели вечных двигателей: например, маятник колеблется на невесомом подвесе в безвоздушном пространстве, ток течет по сверхпроводящей цепи с нулевым сопротивлением и т.п.

Построить перпетуум мобиле пытался также выдающийся философ, педагог и энциклопедист Ян Амос Коменский. Для таких попыток у него имелись две серьезных причины. Во-первых, это был, говоря современным языком, социальный заказ: молодая буржуазия, рвавшаяся к власти в наиболее развитых странах Западной Европы (главным образом, в Англии и Голландии), в ходе технического и научного прогресса с нетерпением мечтала о создании машины, которая непрерывно поставляла бы энергию развивающейся промышленности, в то же время сама эту энергию ниоткуда не получая. Во-вторых, сам Коменский, еще в начале работы над своей «Пансофией» (наукой для ВСЕХ обо ВСЕМ) нуждался в экспериментальном подтверждении своих философских взглядов (в особенности, на ту роль, которую, по его мнению, играли в мире гравитация и мистическое число три) в свете технических представлений современной ему эпохи.

Подробное описание своей, как он выражался, «машинки», со всеми необходимыми расчетами и чертежами, он закончил во время поездки в Англию в 1642 г. — оно было включено в сочинение под названием «Motus spontanei relatio>» — «Трактат о самопроизвольном движении», к сожалению, не дошедшее до наших дней и считающееся утерянным. Точно так же затерялись еще два сочинения Коменского периода его амстердамского изгнания (1656-1670); одно, зашифрованное аббревиатурой «MP» («Motus perpetuus», т.е. «Непрерывное движение», — рукопись объемом более 500 страниц), а другое — под названием «Historia МР» («История непрерывного движения», — объемом около 600 страниц). Сохранилась лишь небольшая рукопись, посвященная этой теме, сочинение «De arte spontanei тоtus» («Об искусстве самопроизвольного движения»), написанное в 1639 г.; оно содержит информацию об экспериментах, проводившихся автором в 1632-1639 гг., а также сообщение о первом успехе. Это сочинение было послано неизвестному корреспонденту Коменского в Англии, и поэтому автор говорит о предложенном им изобретении лишь намеками и крайне отрывочно, очевидно, с тем, чтобы тайну изобретения не похитили по дороге. Приводимые тут сведения можно в определенной степени пополнить, используя следующие источники: переписку Коменского с друзьями, некоторые рассуждения из его опубликованных произведений, главным образом из «Пансофии», а также заметки в его собственноручном дневнике «Clamores Eliae» («Крики Элиаша») и, наконец, рукописные фрагменты, дополнительно отнесенные самим автором к «Крикам». Отметим здесь же, что известный латинский текст «Explicatio causae moventis naturalis in mobili perpetuo» («Рассуждение относительно естественной причины движения в перпетуум мобиле»), часть которого была опубликована основателем комениологии Яном Квачалой вместе с малыми произведениями Коменского, в действительности Коменскому не принадлежит; он написан неизвестным ученым-утопистом, который свой перпетуум мобиле хотел приводить в движение с помощью газа, якобы стекающего со звезд через определенные промежутки времени. В противоположность этому Коменский с самого начала рассуждал лишь о «земном» («terreum») перпетуум мобиле, который состоял бы исключительно из твердых составных частей.

В отличие от многих других «изобретателей» Коменский проанализировал, а главное, испытал опытным путем, большое количество вариантов своих перпетуум мобиле — только за первые два года работы их оказалось более ста. Наиболее интересными представляются первый из этих вариантов, идею которого в действительности ему предложил неизвестный эмигрант, восторгавшийся во время своего пребывания в Англии опытами Корнелиуса Дреббеля (речь шла все о том же архаическом принципе — о 24 неуравновешенных грузах), а также эксперимент с использованием винта Архимеда.

Примерно через три года утомительных опытов Коменский определил для себя наиболее, по его мнению, перспективное направление исследований, которому он оставался верен до самой своей смерти, а именно: perpetuum mobile per facile mobilia, или «непрерывное движение посредством вещей легко подвижных», т.е. шаров, цилиндров и колес; в определенной мере это был один из основных принципов часового дела.

С этого момента мы всегда встречаем в его устройствах именно по три шара или, как он выражался, по «три легких деревянных круговых сферы». В самой первой модели эти шары действительно были очень подвижными и даже «перескакивали» попеременно с колеса на цилиндр и обратно, так что в одном случае они действовали больше на колеса, в другом — на цилиндр, в конечном счете выполняя роль неуравновешенных грузов, правда, собранное устройство так и не заработало. В последнем варианте первого этапа опытов (1642-1649) эти шары были уже разной величины и составляли некую единую систему, причем центры шаров образовывали правильный треугольник. Внутри шаров находились небольшие зубчатые колесики — сколько их было в каждом шаре, мы не знаем; всего же таких зубчатых колесиков было семь, возможно, по два в каждом шаре и одно — вне шаров. Шары, по-видимому, имели специальные «окошки» для связи друг с другом, хотя в источниках, которыми мы располагаем, ничего определенного об этом не сказано. В последних же вариантах устройства, насколько это известно из «Криков», в каждом шаре имелось уже по три таких шестеренки. Автор называл их «деференты» (носители) (от лат. rotae ponder a deferentes — колесики-носители грузов); вращались же они вокруг осей, выполненных в виде тонких цилиндров. Кроме того, в каждом шаре помещался «ретинент» (ограничитель), т.е. неподвижное колесико, препятствовавшее смещению деферентов. При этом число зубьев на шестеренках многократно изменялось и переделывалось в соответствии с все новыми и новыми вариантами и схемами расчетов. Основной движущей силой «машинки» Коменского были три груза — на первых порах свинцовые, причем на модели с «перескакивающими» шарами они прикреплялись намертво. Своей тяжестью шары раскручивали шестеренки, поскольку вес их в разных местах колеса оказывался различным, а общий центр тяжести находился вне окружности колеса. В небольшом отрывке, относящемся к 1639 г., действие этих шаров описывалось следующим образом:
«

  1. Хотя груз посредством своей тяжести непрерывно вращает «машинку», сам он одновременно с ней не вращается, а лишь постоянно удерживается с одной ее стороны.
  2. Хотя именно этот груз части устройства с одной стороны движет вниз, а с другой — перемещает их вверх, сам он не опускается и не поднимается, а остается, скажем, на одном уровне по высоте, лишь поначалу к центру машины приближаясь, а потом — отдаляясь.
  3. В-третьих, — и это может показаться наиболее удивительным — та сторона устройства, на которой висит груз, всегда поднимается вверх, противоположная же, свободная от груза, — всегда опускается вниз.

»

Это весьма поверхностное (и не слишком понятное) описание показывает нам, что «машинка», сконструированная Коменским в 1639 г., в самом деле работала. Как долго это продолжалось, мы, к сожалению, не знаем, но, по-видимому, устройство действовало достаточно длительное время, потому что автор с чистой совестью принимал его за перпетуум мобиле. Именно поэтому большая часть сочинения «Об искусстве самопроизвольного движения» написана в мажорном, приподнятом тоне; при этом, конечно, наибольшую ценность данному произведению придает глубокая вера автора в технический и общественный прогресс человечества.

Необходимо еще добавить, что понятие постоянства (perpetuum) у Коменского в определенной степени ограничено: его «машинка... двигается без конца так долго, сколько она может выдержать без поломки». Тем не менее, еще в 1639 г. (и уж, конечно, в 1642 г.) автор твердо верил, что «ее силу можно приумножить так, чтобы она приводила в действие самые большие машины и совершала работу, которую с помощью этих машин выполняют». Конечно же, Коменский мечтал о широком применении своего устройства, однако недостаток материальных средств вынуждал автора ограничиваться постройкой лишь небольших моделей. Так, «машинка», созданная Коменским в 1639 г. с помощью его близкого друга, была высотой менее двух футов и обошлась изобретателю в два императорских талера. При этом необходимые ему шары-грузы Коменский в большинстве случаев вырезал из дерева сам, поскольку нам известно, что он был искушен во многих ремеслах. И лишь для изготовления латунных и медных колесиков он каждый раз подыскивал «опытного механика».

На обратном пути из Англии в июне 1642 г. Коменский сделал остановку в Голландии, где раскрыл все секреты своего устройства тамошним специалистам в надежде с их помощью начать серийный выпуск своей «машинки». Однако ни одна из построенных ими моделей так и не заработала. Тогда Коменский занялся усовершенствованием «машинки» — это случилось уже в период амстердамского изгнания. Его дневниковые записи того времени свидетельствуют об удивительной трансформации взглядов автора: он уже нигде не упоминает о практическом использовании своего автоматического устройства — теперь оно необходимо Коменскому лишь для подтверждения мыслей его «Криков», которые предназначались для «исправления дел человеческих», и поэтому он даже готов был признать работу своей машинки «чудом». По существу в «Криках» содержалось то же самое утверждение, которое более чем через сто лет будет высказано французской Академией наук, о том, что перпетуум мобиле — даже если бы его удалось построить — не мог бы передавать свою энергию внешним потребителям.

Неоднократно уже высказывалось предположение, что «машинка» Коменского оказала значительное влияние на развитие механики как науки. Копией сочинения 1639 г. располагал, например, голландский поэт и ученый Константин Гюйгенс (1597-1686), отец знаменитого Христиана Гюйгенса, одного из основателей современной физики и изобретателя нового типа маятниковых часов, предложенных им в 1657 году. Эти часы с маятником также имели три груза. В системе их зубчатых колес число три также играло большую роль и, что самое любопытное, сам изобретатель характеризовал их ход как motus perennis, или «постоянное движение». Гюйгенс ограничивал понятие постоянства еще в большей степени, чем Коменский, с сочинением которого, написанным в 1639 г. он, несомненно, познакомился в отцовской библиотеке. Сам же Гюйгенс, однако, считал, что вдохновил его на это изобретение его друг, французский математик Марен Мерсенн (1588 - 1648). Правда, в любом случае сравнение работ голландского физика с исследованиями великого чешского ученого еще раз подтверждает, что опыты Коменского с перпетуум мобиле опирались на серьезные идеи механики часовых механизмов, но уж никак не на какой-нибудь парацельсов астральный газ.

Из литературных источников хорошо известно, что споры о перпетуум мобиле составляют весьма существенную часть истории этой машины. И вместе с тем эти споры могли быть достаточно просто разрешены с помощью буквально нескольких математических формул, описывающих те или иные законы природы, например, законы механики. Конечно, для правильного понимания этих важных зависимостей необходимо было точно установить характер основных механических понятий, т.е. понятий силы, работы, движения и т.д. Однако в начале XVII в. перед учеными, стремившимися к достижению мой цели, лежал еще долгий и многотрудный путь.

Одни из первых шагов в этом направлении были сделаны французским математиком и философом Рене Декартом, который в своем основном сочинении «Начала философии», вышедшем в свет в 1644 г., утверждал, что

«сумма всех продуктов quantitas materiae («материальных количеств») — и скоростей постоянна»,

или, говоря современным языком, сумма произведений масс различных тел на скорость их движения, есть в природе величина постоянная. В этом своем утверждении он опирался прежде всего на философские Соображения теологического характера: ведь поскольку бог является единственной причиной движения, то, значит, он всегда и сохраняет одинаковое его количество в природе. Естественно, Декарт никак не мог предположить, что лишь немного времени спустя строгая трактовка понятия меры движения и его математическое описание будут играть существенную роль в спорах между сторонниками и противниками идеи вечного движения.

Одним из тех, кто признавал возможность существования перпетуум мобиле, был физик из Лейдена Виллем Якобус Гравезанд. При этом один из источников необходимой движущей силы для перпетуум мобиле он усматривал в свободном падении тел, считая, что «сила» свободно падающего тела нарастает с увеличением скорости. Очевидно, что взгляды Гравезанда испытали сильное влияние Декарта, ошибочно предполагавшего, что сила определяется произведением массы тела на его скорость. Именно это неправильное толкование понятия силы (и, в частности, утверждение о ее возрастании по мере движения тела), которому Гравезанд посвятил обширную часть своих сочинений «Oeuvres philosophiques et mathematiques» («Философские и математические труды»), изданных полностью в Амстердаме в 1774 г., привело его к ложному выводу, что перпетуум мобиле нельзя считать лишь чистой утопией сн*.

Неясности в определении понятия силы были не единственной причиной возрастания числа сторонников идеи вечного движения. Многие исследователи возлагали, например, большие надежды на упругую деформацию материалов как на таинственный источник «силы», получаемой из ничего. Сегодня упругость материалов составляет предмет целого научного направления — теории упругости, а в то время незнание структуры вещества и характера взаимодействия молекул заставляло изобретателей вечного двигателя видеть в упругости нового многообещающего союзника.

Слабость позиции защитников перпетуум мобиле заключалась не только в недостатках теоретического обоснования своей идеи, но и в отсутствии вещественных доказательств существования вечного двигателя в виде реально работающей машины. В том, что между идеей и ее практической реализацией может существовать огромная пропасть, убедилось в конце концов большинство конструкторов перпетуум мобиле, рано или поздно натолкнувшись на непреодолимые трудности в попытках привести свои машины в движение. Правда, у некоторых из них возникала мысль, что причина неудач заключается не в самой проблеме, а в ограниченности запаса имевшихся в их распоряжении деталей и частей машин, а также в несовершенстве самих механических элементов, использовавшихся ими в этих машинах. Поэтому в качестве альтернативного способа решения проблемы вечного движения такие изобретатели предлагали, например, заменить механический перпетуум мобиле физическим. При этом физический перпетуум мобиле должен был представлять собою не устройство, составленное из неких искусственных деталей, а систему из элементов, существующих в самой природе, либо функционирующих в обстановке или среде, определяемой только природными условиями.

«Физический словарь» Гелера, изданный в Лейпциге в 1833 г. писал:

«Если говорить о физическом перпетуум мобиле, то нет никаких сомнений, что такой перпетуум мобиле может существовать, ибо это подтверждается постоянной цикличностью природных процессов. Поэтому если удастся те или иные имеющиеся в природе силы использовать для приведения в движение какого-либо устройства, то тем самым задачи будет решена. Различные механизмы подобного рода существуют в действительности, хотя до сих пор с этой точки зрения мы их обычно не осознавали. Так, например, к реальным перпетуум мобиле принадлежит наша планетная система; точно так же вечно вращается вокруг своей оси наша Земля, вечно течет река благодаря постоянному испарению и выпадению воды, постоянно отклоняется барометр из-за непрестанного движения воздуха, беспрерывно колеблется магнитная стрелка, все эти и неисчислимое множество других систем находятся в очевидном постоянном движении, причем их соответствующая движущая сила или ее причина обусловлены самой природой. Поэтому все эти системы принадлежат к одному классу устройств, которые можно назвать физическими перпетуум мобиле... Напротив, с механическим перпетуум мобиле дело обстоит совершенно иначе... »

По мере того как механический вечный двигатель становился объектом всё более усиливающейся критики, с физическим перпетуум мобиле обстоятельства складывались по-другому практически он все еще оставался неприкосновенным. О том, почему это происходило, мы будем подробно говорить в следующем разделе, а пока вновь возвратимся к временам, когда в непрекращавшихся спорах о возможности существования вечного двигателя происходило зарождение и становление новых знаний механики и физики.

Как известно, с критикой декартова определения меры силы как произведения массы на скорость выступил Вильгельм Готфрид Лейбниц — выдающийся немецкий ученый-энциклопедист, математик и философ-идеалист. В 1686 г., через 36 лет после смерти Декарта, Лейбниц опубликовал статью «Brevis demonstratio erroris memorabilis Cartesii...» сн**, в которой он, исходя из законов свободного падения тел, принимал за меру «силы», характеризующей действие тела, приведенного в движение, произведение массы (по Лейбницу «величины») тела на квадрат его скорости.

Лейбниц писал:

«Если груз в 1 фунт падает с высоты 4 фута он приобретает такую силу, которая опять поднимает его до первоначального положения. Напротив, если груз в 4 фунта падает с высоты 1 фут, то он приобретает силу, способную поднять этот груз на высоту в 1 фут. Затраты на подъем груза в 1 фунт на высоту 4 фута должны быть ровно такими же, как и для подъема 4 фунтов на высоту 1 фута. Таким образом, понятно, что в конце падения вес 1 фунта, действующего на пути в 4 фута, должен производить такой же эффект, как и вес 4 фунтов, действующих на пути 1 фут».

Конечно, это рассуждение противоречило утверждению Декарта о возрастании силы с увеличением скорости тела: ведь в первом случае достигнутая скорость падения лишь в два раза превышала скорость тела, падающего с высоты 1 фут, — это служило, по Лейбницу, доказательством пропорциональности «силы» квадрату скорости. Несколько позднее Лейбниц ввел понятия «живой» и «мертвой» силы, т.е. силы, действительно вызывающей движение, и «силы», только стремящейся его вызвать, — эти определения в сегодняшнем понимании весьма близки к определениям кинетической и потенциальной энергиисн***. К своему определению живой силы Лейбниц пришел, исходя из всеобщего принципа «равенства причин и следствий», гарантирующего ordo rerum (порядок вещей), т.е. закономерный характер природных явлений. Из принципа Лейбница вытекала и невозможность произвольного возрастания суммы живых сил на нашей планете, что было эквивалентно утверждению о невозможности вечного двигателя. Ссылка на указанный принцип представлялась для научного мира того времени весьма убедительной; кроме того, она делала более достоверными и разделение силы на живую и мертвую, и заключение о действии живой силы, которое не могло быть больше вызвавшей его причины.

Различие в определениях силы как количественной меры движения вызвало длительную дискуссию между сторонниками концепций Декарта и Лейбница. Активное участие в этих многолетних затянувшихся спорах принял также В. Гравезанд, воззрения которого, как уже отмечалось выше, испытали сильное влияние декартова определения силы. Конец же дискуссии между приверженцами терминологии и взглядов Декарта и последователями лейбницевой теории живых и мертвых сил был положен лишь Даламбером в середине XVIII века. сн****

Между тем, в процессе постепенного накопления доказательств осуществимости перпетуум мобиле в описываемую нами эпоху, называемую обычно предэнергетической (когда еще не оформились окончательно понятия силы, работы и энергии и не был четко сформулирован закон о сохранении энергии), к этим доказательствам добавился новый аргумент, связанный с понятием пассивных сил. Механика того времени обращала мало внимания на исследование влияния и природы пассивных сил, хотя эти силы, как известно, непрерывно сопровождают работу любого механического элемента или детали машины. При этом некоторые из противников перпетуум мобиле указывали, например, на постоянно существующие в природе трение среды, будь то воздух, вода или какая-нибудь иная среда. А также трение в подшипниках и передачах — это были постоянно действовавшие факторы, ограничивавшие собственное движение механизма, снижавшие его эффективность, а иногда и вовсе не дававшие привести его в движение. «После всего того, что мы высказали о трении и других пассивных силах, — писал в 1803 г. в своей книге «Основные законы равновесия и движения» французский математик Лазар Никола Карно, — мы приходим к заключению, что перпетуум мобиле невозможен. Ясно, что движение такого устройства будет замедляться, суммарная его живая сила должна постепенно уменьшаться до нуля, и наконец, когда действие силы трения превысит действие движущей силы, машина совершенно остановится».

Новый этап в механике открыли исследования Ньютона и, в частности, его теория тяготения, опубликованная в знаменитом сочинении «Philosophiae naturalis principia mathematica» («Математические начала натуральной философии»). Открытие и обоснование трех основных законов механики — принципа инерции, закона изменения во времени количества движения и принципа равенства действия и противодействия — завершили период формирования понятия силы и ее действия. При этом третий закон Ньютона, утверждающий, что взаимные силы, действующие между двумя телами, всегда имеют одинаковую величину и противоположное направление, оказался еще одним важным аргументом против гипотезы вечного движения.

Бесплодные попытки построить перпетуум мобиле до определенной степени можно сравнивать с утопическими представлениями относительно общественного переустройства мира, имевшими хождение в XVII в. Несмотря на то, что все они были явно неосуществимыми, тем не менее они указали более поздним поколениям возможные пути дальнейшего развития общества. Прекрасно сказал об этом французский писатель и ученый-популяризатор Фонтенель в своем произведении «Диалог мертвых»:

«Каждое научное направление имеет свою собственную часто недостижимую и призрачную цель, но на пути к ней добывает другие, весьма полезные знания. Так, химия имеет свой философский камень, геометрия — квадратуру круга, астрономия — фантастические расстояния, механика — перпетуум мобиле. Открыть все это невозможно, но искать — весьма полезно».

Если мы поймем слова Фонтенеля правильно и не будем рассматривать их как призыв искать полезные сведения только на путях разработки утопических идей, то, обращаясь к истории науки, должны будем признать, что многовековые споры о возможности создания перпетуум мобиле в значительной мере способствовали углублению наших знаний о законах природы и, в частности, о законах механики.

В заключение приведем имена еще нескольких участников дискуссии о вечном движении, занимавших противоположные позиции, а также укажем на некоторые научные издания XVII-XVIII вв., на страницах которых велись подобные споры.

Например, многочисленные проекты машин, самопроизвольно приходящих в движение либо постоянно в нем пребывающих, можно обнаружить во французском Journal des Savants за 1678-1745 гг. Рассуждения Д. Папена и Ж. Дезагюлье о возможности построения вечных двигателей публиковались в журнале английского королевского общества Philosophical Transactions и в лейпцигском журнале Ada Eruditorum. Вопрос о вечном движении рассматривал немецкий философ-идеалист Христиан Вольф, обсуждая известный проект Бесслера-Орфиреуса и подчеркивая «удачное конструктивное решение» этого устройства. По всей видимости, у Вольфа не было возможности ближе познакомиться с машиной Орфиреуса и оценить реальное положение вещей, вследствие чего он и допустил возможность существования перпетуум мобиле.

Правда, большинство передовых механиков, математиков, физиков и астрономов было убеждено в невозможности построения вечного двигателя. К противникам перпетуум мобиле принадлежали, например, Галилей, Торичелли, Гюйгенс, высказавший свою знаменитую теорему о сохранении положения центра тяжести системы движущихся тел сн*****, уже знакомый нам Стевин, Кеплер, Диз. В более поздний период против идеи вечного двигателя высказывались Зах, Томас Юнг, Сади Карно. Так, например, Карно в своем исследовании о тепловых машинах под названием «Рассуждение о движущей силе огня» писал н 1824 г.:

«Могут здесь спросить: если доказана невозможность» perpetuum mobile для чисто механических действий, то имеет ли это место при употреблении тепла или электричества; но разве возможно для явлений тепла и электричества придумать, иную причину, кроме какого-либо движения тел, и разве ми движения не должны подчиняться законам механики? Кроме того, разве неизвестно a posteriori, что все попытки какими бы то ни было методами осуществить perpetuum mobile остались бесплодными? Что никогда не удается получить настоящий perpetuum mobile, т.е. движение, которое продолжает вечно, без изменения употребляемых тел?».

 

Не забудьте добавить в
 

Сноски по тексту

*

Гравезанд, в частности, возлагал большие надежды на непознанные закономерности в области химии и психологии, считая, что среди новых тайн природы, которые будут открыты в этих областях науки, окажется и тайна перпетуум мобиле.

**

Полное название этой статьи таково: «Краткое доказательство удивительной ошибки Декарта и других относительно закона природы, по которому творец, как эти авторы думают, старается всегда сохранить в природе одно и то же количество движения, но который совершенно разрушает науку механики»; она была опубликована в немецком научном журнале Acta Eruditorun («Труды ученых») в 1686 г.

***

Термин «живая сила» как синоним термина «кинетическая энергия» используется в механике до сих пор.

****

Опираясь на ньютоновское определение силы как произведения массы на ускорение, Даламбер показал, что декартова мера пригодна при действии сил за один и тот же промежуток времени, а лейбницева при действии сил на одном и том же пути.

*****

Согласно этой теореме, «никакое движение системы весомых тел, происходящее под влиянием сил тяготения, не может поднять центр тяжести этой системы выше первоначального положения».

 

Чертежи, схемы и рисунки в тексте

Вечный двигатель схема

Рис.68 Виньетка из книги С. Стевина «Начала статики», опубликованной на фламандском языке в 1586 г., в которой он доказывал невозможность создания перпетуум мобиле.

 

Изобретатели, ученые и исторические личности упоминаемые на странице

Вийяр д'Оннекур (-)
французский архитектор, живший в XIII в. Принимал активное участие в строительстве кафедральных соборов в Камбрэ, Венсене, Сан-Квентине и Толедо. Его рисунки, чертежи и рукописи, хранящиеся в Парижской национальной библиотеке, являются по существу единственным достоверным источником информации об уровне художественного и технического мышления периода поздней готики.

Вольф Христиан (1679 - 1754)
немецкий математик, просветитель и философ-идеалист, профессор университета в Галле. Популяризируя философские воззрения Лейбница, стремился так преобразить его метафизику, чтобы она могла служить целям просвещения и стать своеобразной философией обучения. Разработал немецкую философскую терминологию. Являлся также ревностным сторонником применения философских идей на практике; первым ввел в употребление некоторые математические символы, например, точку и двоеточие как знаки умножения и деления.

Гравезанд Виллем Якобус (1688 - 1742)
голландский физик, первым из европейских ученых объявивший себя сторонником учения Ньютона. Полностью его сочинения под названием "Qeuvres philosophiques et mathematiques" ("Философские и математические труды") были изданы в Амстердаме в 1774 г.

Гюйгенс Христиан (1629 - 1695)
нидерландский физик и математик. Заложил основы волновой теории света, объяснил явление двойного лучепреломления, построил зрительную трубу, с помощью которой открыл спутник Сатурна Титан (1665). В механике Гюйгенсу принадлежит изобретение маятниковых часов (1657), разработка теории колебаний физического маятника (1673), формулировка законов удара упругих тел (1656), а также открытие принципов криволинейного движения. В математике Гюйгенс занимался изучением различных кривых и исследованиями в области теории вероятности.

Даламбер Жан Лерон (1717 - 1783)
французский математик, физик и философ-энциклопедист, который много сделал для развития механики, используя при этом методы прикладной математики. Он был одним из редакторов и авторов знаменитой французской "Энциклопедии, или Толкового словаря наук, искусств и ремесел".

Декарт Рене (Картезий) (1596 - 1650)
знаменитый французский математик и философ, первым в современной науке создавший единую систему механико-материалистического понимания природы. Заложил основы аналитической геометрии (метод прямоугольных координат), ввел понятия переменной величины и функции. Высказал закон сохранения количества движения. Резко выступал против теологии, отстаивая принцип причинности при объяснении физических явлений. Общая же причина движения, по Декарту, - Бог, который сотворил материю, движение и покой.

Дреббель Корнелиус (1572 - 1650)
нидерландский физик и инженер, большую часть жизни проведший при английском дворе. Пользовался славой изобретателя, алхимика и профессора черной магии. Среди изобретений Дреббеля - термостат, подводная лодка, инкубатор, различного рода насосы и многое другое. Долгое время ему приписывали изобретение термометра. Проблеме перпетуум мобиле Дреббель посвятил свой трактат "Epistola ad Sapientissimum Britanniae Monarchum Jakobum - De inventione Perpetui Mobilis" ("Послание к просвещеннейшему британскому монарху Якову - Об изобретении вечного двигателя"), изданный в Гамбурге в 1621 г.

Карно Лазар Никола (1753 - 1823)
французский математик, политический деятель и военный инженер времен Великой Французской революции. Был членом Законодательного собрания, позднее - членом Конвента, Комитета общественного спасения, Директории. Принимал активное участие в военных действиях по защите революции, был автором планов военных походов революционных армий. Во время "Ста дней" Наполеона занимал пост министра внутренних дел; после реставрации Бурбонов в 1815 г. был изгнан из Франции и умер в Германии. Наиболее ценными его работами считаются сочинения математического и военного характера, в том числе "Essai sur les machines en general" ("Рассуждение о машинах вообще") (1784), "Oeuvres mathematiques" ("Математические труды") (1797), "Reflections sur la metaphysique du calcul infinitesimal" ("Размышления о метафизике исчисления бесконечно малых") (1797), "Principes fondamentaux de l'equilibre et du mouvement" ("Основные законы равновесия и движения") (1803).

Коменский Ян Амос (1592 - 1670)
выдающийся чешский мыслитель и философ-гуманист, один из основателей педагогики. Интересовался многими науками - от лингвистики до картографии. Основоположник дидактики. Впервые обосновал идею обучения на родном языке, разработал единую школьную систему. В 1628 г. навсегда покинул родину, до 1656 г. жил в Польше, позднее нашел прибежище в Амстердаме, где в 1657 г. издал сборник своих педагогических сочинений "Opera didactica omnia" ("Полное собрание педагогических трудов"). Отправными пунктами для познания окружающего мира Коменский считал чувства, а вместе с ними человеческий разум и божественное откровение. Вообще мысль о слиянии человека с богом представляет собой характерную особенность всей философии Коменского. Религиозная вера оказалась преградой для последовательного эмпиризма ученого, именно это обстоятельство явилось главной причиной неудач Коменского в его энциклопедических устремлениях. Однако религиозные воззрения не помешали Коменскому во многих отношениях опередить свою эпоху.

Лейбниц Готфрид Вильгельм (1646 - 1716)
знаменитый немецкий ученый-энциклопедист, физик, математик и философ, один из основоположников философии германского Просвещения XVII - XVIII вв. Одновременно с Ньютоном и независимо от него разработал основы дифференциального исчисления. В философии развивал учение о субстанции; при этом подвергал критике как механистический материализм, так и субъективный идеализм. Много занимался механикой, а также решением ряда технических проблем. Так, в 1681 г. Лейбниц предложил заменить водяные двигатели, использовавшиеся для откачки грунтовых вод в рудниках Гарца, ветряными установками, однако из-за слабых ветров проект не имел успеха.

Ньютон Исаак (1643 - 1727)
выдающийся английский математик, физик и астроном, президент Лондонского королевского общества, одна из наиболее ярких фигур в истории науки. Диапазон его научных интересов был необычайно широк - от точных наук до химии, металлургии и, наконец, богословия. Ньютон открыл закон всемирного тяготения, предложив формулу, описывающую силу взаимного притяжения двух материальных тел. В своем главном труде "Philosophiae naturalis principia mathematica" ("Математические начала натуральной философии") (1687) сформулировал три основных закона классической механики: принцип инерции, закон сохранения количества движения (определение силы) и принцип равенства действия и противодействия. Созданием теории гравитации Ньютон внес выдающийся вклад в астрономию и другие физические науки. Он прославился также созданием (совместно с Лейбницем) дифференциального и интегрального исчисления. Помимо этого ему принадлежат фундаментальные открытия в области оптики.

Стевин Симон (1548 - 1620)
голландский ученый-физик, один из основоположников гидростатики и статики твердых тел. Им были введены понятие метацентра и принцип суперпозиции сил. Основные результаты его исследований были опубликованы в сочинениях "Beghinselen der Weeghconst" ("Начала статики") (1586) и "De Staticae elementis" ("Об элементах статики") (1605).

Торичелли Эванджелиста (1608 - 1647)
итальянский физик, продолжатель и преемник Галилея. Занимался главным образом исследованиями в области гидродинамики, основы которой были заложены его экспериментами по истечению жидкостей из сосудов, а также в области аэромеханики, где ему удалось доказать существование давления воздуха, в результате чего он сумел построить первый в мире барометр.

 

:: НАВЕРХ ::

Что же такое перпетуум мобиле?
Наиболее ранние сведения о вечных двигателях.
Античная механика и перпетуум мобиле.
Первые попытки создания вечных двигателей.
Перпетуум мобиле в эпоху Возрождения.
Период наивысшего расцвета идеи perpetuum mobile.
Механические вечные двигатели.
Гидравлические вечные двигатели.
Опыты с магнетизмом.
Алхимия и перпетуум мобиле.
Сверхъестественные силы и магия.
Участие Церкви в споре о вечном движении.
Споры вокруг перпетуум мобиле.
Мнимые перпетуум мобиле.
Мошенничество с изобретением Орфиреуса.
Вечные часы из Шо-де-Фона.
Разгар дискуссии о вечном двигателе.
На пути к определению понятий работы и энергии.
Закон сохранения и превращения энергии.
Вечный двигатель второго рода.
Перпетуум мобиле из Нового Света.
Более современные вечные двигатели.
Возвращение к проблеме вечного движения в космическом веке.
Научная фантастика и перпетуум мобиле
Чертежи Схемы Рисунки
Изобретатели Ученые Исторические личности
Статьи
Рефераты, Курсовые работы, Дипломные работы, Доклады, Лекции, Шпаргалки
Интересно, Полезно
Контакты
Поиск по   сайту  web
 
 
Наши рефераты | Банк рефератов | Статьи и Проекты | Биографии | Контакты
 
Programming & design FarFor © 2005-2017