(1452-1519 гг.). В рукописи 1515 года он ввел понятие, которое теперь
называется в механике «моментом силы». Со времен Архимеда был известен
закон, который определял условие равновесия прямого рычага. Он составлял
содержание VI теоремы Архимеда из сочинения по механике: «Два соизмеримых
груза находятся в равновесии, если они обратно пропорциональны плечам, на
которые эти грузы подвешены». Другими словами если вес изобразить в виде
отрезков А и В соответствующих направлений и длины от какой-либо точки О,
то условие равновесия будет таким: [pic], или, то же самое, [pic].
При всей важности закон рычага Архимеда не мог быть использован для
анализа равновесия механического perpetuum mobile. Дело в том, что для
такого анализа нужно было уметь определять равновесие и для случая, когда
сила веса груза направлена не под прямым углом к рычагу, а под любым углом
— острым или тупым. В данном случае равновесие наступит при соблюдении
равенства [pic], где [pic] и [pic] — проекции соответственно рычагов Оа и
Ob на горизонтальную ось. Для проверки возможностей любого механического
perpetuum mobile нужно сложить все моменты сил, расположенных справа от оси
О, и то же проделать с моментами сил грузов, расположенных слева. Первые
стремятся повернуть колесо по часовой стрелке, вторые — против. Если общая
сумма моментов сил будет равна нулю, то колесо не движется — наступит
равновесие.
Таким образом легко показать, что, несмотря на все ухищрения, сумма
моментов сил у всех механических perpetuum mobile равна нулю. Леонардо да
Винчи понимал это очень четко. Стоит только вспомнить слпва из одной его
записи по поводу вечных двигателей: «Искатели вечного движения, какое
количество пустейших замыслов пустили вы в мир!»
К сожалению, записи Леонардо да Винчи остались не известными ни его
современникам, ни ближайшим потомкам. Только с конца XVIII века началась
планомерная расшифровка его тетрадей.
Магнитные вечные двигатели.
Первым известным магнитным вечным двигателем была машина Петра
Пилигрима (1269 г.), уже описанная ранее.
Новые виды магнитных вечных двигателей, появившихся позже,
основывались также как и первый, на аналогии между силой тяжести и силой
притяжения магнита.
Такая аналогия была совершенно естественна; она подкреплялась
общефилософскими соображениями; кроме того, силу притяжения магнита можно
было непосредственно сравнить с силой тяжести.
Действительно, если на одну чашу весов положить кусок железа, а на
другую — равную по весу гирю, то, воздействуя снизу на железо магнитом,
можно определить его силу. Для этого нужно вновь уравновесить весы,
добавочный груз будет равен силе притяжения магнита. Такое измерение
произвел Николай Кербс (1401-1464 гг.), известный под именем Николая
Кузанского. Именно совместное действие двух тождественных сил —
магнита и тяжести — служило основой почти всех предложенных после Петра
Пилигрима магнитных perpetuum mobile.
Любопытный магнитный вечный двигатель
Предложил любитель науки, изобретатель и кол-
лекционер, иезуит Анастасиус Кирхер (1602-
1680 гг.). его двигатель предельно прост. Как вид-
но из рисунка, он состоит из железного круга
(черный на рисунке), на котором радиально распо-
ложены направленные наружу железные стрелы.
Этот круг должен вращаться под действием четы-
рех магнитов I, F, G, H, расположенных на внеш-
нем кольце.
Почему Кирхер решил, что круг со стрела-
ми будет вращаться, совершенно непонятно. Все
предыдущие изобретатели таких кольцевых двига-
телей пытались создать какую-то асимметрию, чтобы вызвать силу,
направленную по касательной. У Кирхера таких мыслей не возникло. Он мыслит
еще в совершенно средневековом духе. Он даже серьезно утверждал, что
притягательная сила магнита увеличится, если его поместить между двумя
листьями растения Isatis Sylvatica.
Более интересный и оригинальный магнитный вечный двигатель описал в
соей книге «Сотня изобретений» (1649 г.) Джон Уилкинс. К шаровому магниту,
расположенному на стойке, ведут два наклонных желоба: один прямой,
установленный выше, другой изогнутый вниз, установленный под прямым.
Изобретатель считал, что железный шарик, помещенный на верхний желоб,
покатится вверх, притягиваемый магнитом. Но так как перед магнитом в
верхнем желобе сделано отверстие, шарик провалится в него, скатится по
нижнему желобу и через изогнутую часть снова выскочит наверх и двинется к
магниту и так далее до бесконечности.
Уилкинс, который хорошо разбирался в принципиальных вопросах
механических perpetuum mobile, оказался на высоте и в этом случае. Закончив
описание этой конструкции, он пишет: «Хотя это изобретение на первый взгляд
кажется возможным, детальное обсуждение покажет его несостоятельность».
Основная мысль Уилкинса в этом обсуждении сводится к тому, сто если даже
магнит достаточно силен, чтобы притянуть шарик от нижней точки, то он тем
более не даст ему провалиться через отверстие, расположенное совсем рядом.
Если же, наоборот, сила притяжения будет недостаточна, то шарик просто на
будет притягиваться. В принципе объяснение Уилкинса правильное; характерно,
что он четко представляет себе, как быстро уменьшается сила притяжения
магнита с увеличением расстояния до него.
Возможно, Уилкинс учел и взгляды знаменитого Уильяма Гильберта (1544-
1603 гг.) — придворного врача королевы Елизаветы Английской, который тоже
не поддержал идею этого вечного двигателя.
В книге Гильберта «О магните, магнитных телах и большом магните —
Земле» (1600 г.) не только дана сводка уже известных к тому времени
сведений о магнетизме, но и описаны новые результаты, полученные в
многочисленных экспериментах.
В XX веке была все же найдена возможность осуществить устройство с
шариком, «вечно» бегущим по двум желобам, в точности соответствующее по
внешнему виду магнитному вечному двигателю, описанному Уилкинсом. Вносятся
лишь небольшие изменения в модель Уилкинса. Верхний желоб изготовляется из
двух электрически изолированных одна от другой металлических полос, а
вместо постоянного магнита на стойке устанавливается электромагнит. Обмотка
электромагнита присоединена к аккумулятору или другому источнику питания
так, чтобы цепь замыкалась через железный шарик, когда он находился на
верхнем желобе, касаясь обеих его полос. Тогда электромагнит притягивает
шарик. Докатившись до отверстия, шарик размыкает цепь, проваливается и
скатывается по нижнему желобу, возвращаясь по инерции на верхний желоб, и
так далее. Если спрятать аккумулятор в стойку (или незаметно провести через
нее провода для питания электромагнита извне), а сам электромагнит
поместить в шаровой футляр, то можно считать. Что действующий perpetuum
mobile готов. На тех, кто не знает секрета, он производит большое
впечатление.
Нетрудно видеть, что в такой игрушке как раз устранен тот недостаток,
на который показывал Уилкинс,— возможность того, что шарик притянется к
магниту и не провалится в отверстие. Магнит перестает действовать как раз в
тот момент, когда шарик должен провалиться в отверстие, и снова включается
тогда, когда нужно тянуть шарик вверх.
Для современного человека секрет лежит на поверхности — по такому же
принципу работают все электроприборы, — работа, совершаемая электрическим
током, переходит в механическую или другую (всегда даже с потерями какой-
либо ее части) — значит, их тоже можно считать «вечными» двигателями.
В дальнейшем были предложены и многие другие магнитные perpetuum
mobile, в том числе и довольно замысловатые; некоторые из них были
построены, но их постигла та же судьба, что и остальные. Идея одного из
таких построенных магнитных двигателей была выдвинута уже в конце XVIII
века. Некий шотландский сапожный мастер по фамилии Спенс нашел такое
вещество, которое экранировало притягивающую и отталкивающую силу магнита.
Известно даже, что оно было черного цвета. С помощью этого вещества Спенс
обеспечил работу двух изготовленных им магнитных вечных двигателей.
Успехи Спенса были описаны шотландским физиком Дэвидом Брюстером (1781-
1868 гг.) в серьезном французском журнале «Анналы физики и химии» в 1818
году. Нашлись даже очевидцы: в статье написано, сто «мистер Плейфер и
капитан Кейфер осмотрели обе эти машины (они были выставлены в Эдинбурге) и
вызвали удовлетворение тем, что проблема вечного двигателя, наконец,
решена».
Нужно отметить, что в части открытия вещества, экранирующего магнитное
поле, Спенс ничего особенного не сделал и его «черный порошок» для этого не
нужен. Хорошо известно, что для этого достаточно листа железа, которым
можно заслонить магнитное поле. Другое дело создать таким путем вечный
двигатель, поскольку для движения листа, экранирующего магнитное поле,
нужно в лучшем случае затратить столько же работы, сколько даст магнитный
двигатель.
Общее количество магнитных вечных двигателей все же было меньше, чем
механических и особенно гидравлических. К последним мы и перейдем.
Гидравлические вечные двигатели.
Большое внимание, которое уделяли изобретатели вечных двигателей
попыткам использовать для них гидравлику, конечно, не случайно.
Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко
распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу,
основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII века.
В Англии, например, по земельной описи было 5000 водяных мельниц. Но
водяное колесо применялось не только в мельницах; постепенно его стали
использовать и для привода молота в кузницах, ворота, дробилки,
воздуходувных мехов, станков, лесопильных рам и так далее. Однако «водяная
энергетика» была привязана к определенным местам рек. Между тем техника
требовала двигатель, который мог бы работать везде, где он нужен.
Совершенно естественной поэтому была мысль о водяном двигателе не зависимом
от реки, действительно половина дела — использовать напор воды — была ясна.
Тут накопился достаточный опыт. Оставалась другая половина — создать такой
напор искусственно.
Способы непрерывно подавать воду снизу вверх были известны еще с
античных времен. Самым совершенным из нужных для этого устройств был
архимедов винт. Если соединить такой насос с водяным колесом, цикл
