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2024-08-29 12:49:00

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《永动机是可以制成的!》(03/10版)

弓石

引言

『物质的运动是绝对的,凡物均*永动物。既为「永动物」就必不断吸取能量(第二类永动机允许吸取能)且又不断作功

(不过所作之功不都合乎人们特定的需要而已)。为何永动机绝不能制成? 』

『浩瀚宇宙中无数作功过程虽错综交织、无边无垠、此起彼伏、永不止息,但总能量却微末无损。作功并不消耗能!为何永动

机理论不能成立? 』

『它们的机械效率:宇宙是无穷大;永动机是趋向无穷大;一般发动机小于一。』

『所谓永动机的制造无非是连接一条「一劳永逸」的能量传递链罢了!』

『文中各例事实永动机均独立,仅需认同一例就能接受永动机可制论。』

『守成的科学观念反驳一切不合现成理论的事实和见解。创新的科学观点关注现成理论与事实的微妙差异。科学理论是相对

真理,它的发展是一部创新史。感谢尊敬的读者对此文能慎思明辨并不吝赐教,幸甚!』

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注释*永动物:人常以为置天体表面的静物(如地上石块)机械能为零是毫无异议的答案。但宇宙中无机械能绝对为零的物体!如月球表面的石块(它相对于无数天体都是运动着的——即有机械能的)仅对地球上的海水作功一项,每日都能使潮汐能微不足道地增加着,它也是不断吸取能量且又不断作功的永动物(任何偶然现象遵循必然规律)。然而司空见惯的绝对静止观为呼之欲出的永动机理论蒙上了一层神秘的面纱(现多种永动机未正名也由此,正如人类未知空气前绝不以为呼吸的是空气一样)。让我们揭示真相吧,谜底实在很简单!

论文标题索引:

一、否定论质疑

二、布朗永动机

三、定义之驳正

四、永磁永动机

五、永磁能之谜

六、诸定义辨析

七、永动机物系

八、乐观的推论

#正文

一、否定论质疑

现代自然科学理论以为：永动机是不可能制成的!参阅这一否定论观点的有关文字。

见辞海条目永动机:不能实现的空想发动机。有人企图制造一种不消耗任何能量就能永远作功的机器,它违反了热力学第一定律,故名第一类永动机;还有人企图制造一种能在没有温度差的情况下,从某一巨大物质系统(如海水、空气)不断吸取热量而将它转变为机械能的发动机,它违反了热力学第二定律,故名第二类永动机。

又有众所周知的『热力学第一定律』可表述为外界传递给一个物质系统的热量等于系统内能的增量和系统对外所作的功的总和。有时也可表述为第一类永动机是不可能制造的。及『热力学第二定律』的第(2)种表述说任何热力循环发动机不可能将所接受的热量全部转变为机械能(即不可能制造第二类永动机)。......等等。

多少世纪以来,人们问:永动机能制成吗?此原始而令人困惑的问题也可表述为:不输入能量的物系能永远作功吗?

现代科学答:自然界一切过程都服从能量守恒和转换定律,物系要对外界作功,就必须消耗本身的能量或从别处得到能量的补充,因此永动机不可能制成。(热一律公式:Q=△E+A中的A即『系统对外所作的功』)

然而『对外界作功』并非物系作功唯一的取向,此言已有以偏概全的失误!

因物系遵能量守恒律对内作功,其内能可不变。不必消耗本身能或从别处得能量补充。细想与外界处热平衡的气、液体对其内的布朗微粒作功正是如此。它可称为不消耗能量永远作功的第一类永动机——布朗永动机!(在本文二标题文中论及)。

另:物系对外作功耗散能还可返还本身,上述语句又涉瞻前不顾后的疏忽!

因物系对外界作功时,可由中介物系不断吸取耗散能同时将等量能返还之。该物系既间接以己之耗散能补充本身,也不必消耗本身能或从别处得能量补充。揣摩在状态不变的孤立空气系统中的永磁体,磁场能永存。永磁体磁场是不断吸取和输出电磁能的场与电磁场一样(现代科学曰:永磁体磁场与电磁场本质相同)。它是在无温度差(或物系状态不变)的情况下*吸取能的,这恰好解开了第二类永动机不可能制成的『死结』!因而以永磁体供能的第二类永动机——永磁永动机成为此种思路的例证(在本文四、五标题文中论及)。此处所提到的空气为中介物系。永磁体能象电磁体一样作功却无需电源,其耗散能必传递给空气。

二、布朗永动机

计算题恒温环境中有水平放置长4L盛水封闭直玻璃管。从管中部上方惟一小孔中缓缓撒入质量为M的不易沉降粉剂,因布朗运动粉剂不断扩散(颗粒运动平均加速度为a)。求粉剂至均匀遍布水中为悬浮液时水对粉剂需作有用功的近似值W。

解:既求有用功近似值,可取L为水对各颗粒作功位移平均值。

∵某颗粒平均受力f=ma,(m为某颗粒质量)。

∴水对某颗粒作有用功为w=fL=maL。

可得水对粉剂所作有用功近似值为:W≈MaL。(此值远小于实际作功值)

分析:题设过程成悬浮液时,水对颗粒实际作功值A'＞W≈MaL。随后水仍继续作功来维持颗粒的布朗运动。每颗粒都象能永远安全行驶的超微型汽车一样,随着时间的推移其里程迅猛增长。因而必定:A'→∞。

第一类永动机定义是一种不消耗任何能量就能永远作功的机器。以水作为发动机对照之:因水温不变而Q=0、内能增量△E=0,它为不消耗能量的物系。但对内的作功值:A'→∞,即永远作功。此水能将对颗粒作功后的耗散能微末无损地回收的现象不仅解决了流散内能无法重新收集的永动机难题,也对作功必须消耗能量的观念提出异议。

结论:该机为符合要求的第一类永动机。

从人们熟知的『布朗运动』中,很容易发现种种永动机效应!如:

厨房里充满处热动平衡状态的空气,每当发生煤气渗漏时,热运动的空气分子对缕缕毒气作功,驱散之。此即『永动毒气驱除机』!——事实永动机之一。

处热动平衡状态的游泳池池水,每每对撒入水中的消毒剂(如漂等)作功,扩散之。『永动消毒剂搅拌机』——事实永动机之二。(简称搅拌机)

这些个例均为:布朗永动机!

三、定义之驳正

第二类永动机是一种能在没有温度差的情况下,从某一巨大物质系统(如海水、空气)不断吸取热量而将它转变为机械能的发动机。

既有吸取一种形式能量——热量的第二类永动机定义,为何没有吸取其他形式能的同类机定义呢?

此疑问显明了第二类永动机定义的缺欠,它没有与第一类永动机定义相同的完全(对任何能量形式的)归纳性。

因此要对其作从特殊到一般的推演。拟第二类永动机修正定义:一种不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化且能永远作功的发动机。

修正定义正确否?需检验其甄别功能(如只有正确的水果定义,才能作区别水果与非水果的依据)!以修正定义中不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化语句对照以下各例吸取能量的发动机可知:

①拖拉机、蒸汽机车作功耗柴油、煤等——引起能源物系状态改变,非永动机。

②水力发电机藉水库的水发电等——引起储水的物系状态改变,非永动机。

③人力踏水车、畜力推磨等——引起人、畜体内生化反应物系状态改变,非永动机。

④太阳能发电等——引起太阳内部物系状态改变(如核反应等),非永动机。

......等等。

还有哪种非永动机能突破修正定义的『严防死守』混迹于『永动机家族』之中呢?以此可证修正定义的正确性。

原第二类永动机定义(现为修正定义的种概念)因其局限性不足以作为此种鉴别的依据(好比不能用水果的种概念苹果的定义来区分水果或非水果一样)。

拟定修正定义有利于开发多种能量形式的永动机。

四、永磁永动机

请看几例尚未正名的现有永磁永动机:

①永动磁疗器:

用永磁体(永磁体——即具有永磁特性的物体,如磁化的硬磁合金、永磁钢等)作成的磁疗器可为患者施行『磁疗法』医治疾病。永磁体的静磁场源源不断输出的磁能『可引起人体的神经、体液、代谢等产生一系列变化,具有活血化瘀、消肿止痛、消炎、镇静等作用。并可用于治疗各种疼痛性疾患、软组织损伤、炎症、肛肠疾患等』。

人们至今未能找到永磁体磁疗器的能源,但它输出磁能对人体作功是事实。永磁体好象是『白白』输出能量的。又一永动机!它满足第一类永动机定义不消耗任何能量就能永远作功的机器的条件。可称它为:『永动磁疗器』——事实永动机之三。(简称磁疗器)

②永动供磁机:

实际上,永磁体常常扮演『白白』输出能量的角色。当电动机以永磁体定子取代通电定子绕组时,它能象定子绕组一样输出磁能却省去了电源供定子绕组的电能。永磁定子与通电定子绕组一样所输出磁能会转化为电机输出动能中的一部,永磁定子就是电动机中的永动机:『永动供磁机』。——事实永动机之四。(简称供磁机)

③永动充磁机:

有稳恒电流励磁线圈的电磁体令铁磁材料磁化能量从何而来?毫无疑问的解释是:磁化能来自电源。但以永磁体取代电磁体作同样的工作却无『能源』。它也是『无能源』永动机:『永动充磁机』。——事实永动机之五。(简称充磁机)

五、永磁能之谜

永磁永动机真能无能源而白白作功吗?其实不然!永磁体磁场是有能源的(永磁体磁场可简称永磁场):

①输入输出能之场

有人认为『磁疗器』磁疗时并未输出能量,好象地球吸引静止物体时并未输出机械能一样。其实,永磁场是不断输出磁能的场。可通过下述实验证实:

以n(n=20,21,22┅→无穷大)枚钢片逐一接触永磁体磁极后均被磁化。由此可以肯定:各钢片被磁化所需能量无疑来自永磁体。即可证:永磁场是不断输出磁能的场。

另外:实验前永磁场能量显然小于实验后大量永磁钢片的磁场能量和永磁体磁场能量(此值与实验前相等)的总和。若认定永磁场能量必无外来补充,必导致能量不守恒的结论(好比畜电池为多枚电池充电后,本身所储电能未减一样荒谬!)。这又以反证法得知:永磁场必是不断受到磁能补充的场。

所以永磁场是不断得着磁能补充又不断输出磁能的场。

有人以为此实验中钢片磁化需能由钢片的磁力势能转化而来(好象自由落体重力势能转化为动能一样)。其实,钢片受磁力吸引靠向磁极时磁力势能会转化为动能、振动能、热能等耗散(这些耗散均可实验测定)并未转化为钢片的磁能。钢片的磁能仍需永磁场供给。

②外界微粒能能源

永磁场能何以得到补充?其实永磁场能源可来自外界宏观无磁性物系微粒能。微粒能是物质微粒运动所具有的能量,如:内能、电磁能(因电子、质子等电荷及电子、质子、中子、原子核等磁矩的存在而具有)等。

仅以外界物系的内能无法解释永磁场磁能来源问题,但由电磁理论知:『...某处(抄者注——此处可指与具波动性的电子直接相关的任何物质分子电流的电磁场)的电场或电磁场一有变化,不论由于什么原因,这种变化就不能局限在一处,总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是物质存在的一种形式、具有质量、动量和能量...』。其实任何宏观上无磁性的物质其分子(都有分子电流及微观磁场)都能向四周传播电磁波,因而能向永磁体输入磁能。

通过绝热去磁等方法而达「基态」的金属(体内磁感应强度为零)在重新与外界无磁性物系发生能量交换时迅即恢复体内磁场的事实证明:外界无磁性物系微粒能确实能转化为金属电磁能。同样,若永磁体藉绝热去磁等方法而达「基态」它本身的磁畴同向结构没有破坏的话(即被测永磁体不可去磁),在重新与外界无磁性物系发生能量交换时则迅即恢复永磁场也可证明:外界无磁性物系微粒能确实能向永磁体输入磁能。(在磁现象中不排除热能与磁能相互转化之可能,如绝热去磁中顺磁性物质磁化时放热、去磁时吸热的特性等揭示了这种可能,所以微粒能中的热能在某种情况下也可能补充磁能)。

③永磁体『励磁线圈』

永磁体未磁化前因有外界无磁性物系为能源各磁畴就象一个个天然的『通电微型励磁线圈』方向各异地抵消着磁性。磁化使它的磁畴方向趋于一致而分子电流也均同向排列,随即组合成一个稳固的『通电大励磁线圈』显出宏观磁场。永磁体与电磁场本质相同的谜底就因它有这特殊的『励磁线圈』。

由此可知:永磁体并不能『白白』输出能量。它的能源就是周围物系微粒能。但对永磁体磁现象的盲然常叫人陷入各种误区,如认为:1,永磁体不可能输出磁能;2,永磁体输出能后它的磁场能量就减少了;3,永磁体能不断输出能量却不需要任何能源;......等等。

对永磁体能源探秘中外界无磁性物系的电磁能易被忽视。常有人认为无磁性物系不可能成为磁能的源泉,事实上微粒电磁能通过无磁性物系进入永磁体使其显明磁性正与稳恒电流通过无磁性的电池进入电磁铁励磁线圈使其显磁性相似!

很奇妙的是:周围物系(如空气)持续向永磁体供给磁能而本身具有的电磁能均不减少(电磁场因线圈安匝值不变而稳恒;同样,永磁场的稳恒也证明周围磁源物系状态的恒定)。合宜的解释是:永磁体从周围吸取的能总要等量地耗散于周围物系。周围物系就是那输入、输出能等量齐观的中介物系(见一标题文)。在孤立系统内的永磁体能吸取无序的电磁能而输出有序的磁场能是值得注意的“反常现象”。

永磁体无论在气、液、固态物系或者太空环境中均可有磁场(即已具有磁源物系),因而它的使用空间几乎无所不在。分子电流无电阻,是一种常温下的超导现象,永磁永动机的开发必将使它大显身手。

六、诸定义辨析

重温定义:

①第一类永动机:一种不消耗任何能量就能永远作功的机器。

②第二类永动机:一种能在没有温度差的情况下,从某一巨大物质系统(如海水、空气)不断吸取热量而将它转变为机械能的发动机。

③(修正)第二类永动机:一种不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化且能永远作功的发动机。

以上述定义对照永动机个例判断它们是哪一类永动机:

1、搅拌机:合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;但为合修正定义③的二类机。

2、磁疗器:合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;也为合修正定义③的二类机。

3、供磁机:合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;也为合修正定义③的二类机。

4、充磁机:合定义①为第一类永动机;不合定义②,非第二类永动机;也为合修正定义③的二类机。

讨论一上例见四例均合第一类永动机定义,所以都为合格的永动机。

讨论二上例又见,凡合第一类永动机定义的永动机都合修正第二类永动机定义。因能够实现的不消耗能量作功的永动机必不可因吸取能量引起其它物系状态改变;但又必须边作功边吸取等量返还的能,否则不可能作功。可见第一类永动机定义与修正第二类永动机定义是等效说法

讨论三上例还可知合第二类永动机修正定义的永动机未合原第二类永动机定义,作为修正定义种概念的原第二类永动机定义之狭隘性显而易见。

经上述永动机实例的讨论有结论:第二类永动机修正定义包括原第二类永动机定义且又成了第一类永动机定义的等效说法。两类永动机定义既殊途同归,可删繁就简。可实现的永动机实在只须一种定义表述已足,即:一种不因持续吸取能量引起任何物质系统状态变化且能永远作功的发动机。它是同时满足两类永动机定义的永动机。

至于原两类永动机的属概念永动机:不能实现的空想发动机因两类永动机定义的合而为一,已无存在之必要。

七、永动机物系

我们可从上述实例探究与永动机有关的各种物系:即永动机能源物系、永动机转能物系及其它配置物系。它们与一般发动机及变换机、工作机的关系相似。永动机能源物系,即发动机(从原永动机、第二类永动机定义中可知,永动机即『发动机』)。永动机转能物系及其它配置物系即为变换机和工作机。先定义两种物系,它们是制造永动机的要件:

①永动机能源物系——能不因持续吸取能量引起其它物系状态变化且又保持状态不变不断向永动机转能物系输出能的物系。

②永动机转能物系——能从永动机能源物系吸取并转移或变换能量满足作功需要的物系。

(永动机能源物系可简称永源系;永动机转能物系可简称永转系)

上述几例永动机的构成都离不开这两种物系的作用,如:

搅拌机例中空气等周围物系就是永源系,而池水即永转系。空气等周围物系在搅拌机工作时不断藉池水向消毒剂颗粒输出(也即传递)热能作功,又从池水吸取返还能保持状态不变。且因空气等周围物系与其物系间也处热平衡状态,不崐会因向搅拌机输出能而引起物系状态的改变。

供磁机例中也以空气等周围物系作永源系,永磁定子即永转系。还有电动机或工作机等其它配置。

其实上述各例永动机名称可说是广义性的:意即它们是包括永源系(发动机)、永转系甚或其它配置的物系之总称。

广义永动机的永源系就是严格意义上的永动机(发动机)或可称狭义永动机。永转系是永动机转换能量的必须,无它不能达成永动机作功目的。

上述永动机例让我们看到:它们常以空气等周围物系作为永源系(即发动机),这是为何?

常识说:『任何「孤立系统」温度差必趋于消失而「死灭」不能作功』。但空气系统内普遍且必然存在的微粒(热、电磁)能可作永动机的上佳能源。

为何孤立的平衡态物系能输出能而不引起其它物系的状态变化呢?因为科学常识告诉我们:『自然界不存在严格的孤立系统,但当系统与外界相互作用可忽略时,可近似地把它看作为孤立系统』。在此『可忽略』的『与外界』的『相互作用』中当了解:

我们看为『孤立系统』的平衡态永源系,其实都是『输入能量』与『输出能量』过程处于并存且抵消状态的物系——并存者说明它是与其他系统有能量交换的非绝对孤立系统(人们因忽略『孤立系统』与周围物系间『隐藏的』的热能与电磁能交换过程而导致永动机否定论);抵消者说明它可『收支平衡(否则不为动态平衡)』即系统输出能与吸取能等量齐观保持本身物系状态不变。这样它(即中介物系或永源系)就得以完成为永动机供能的重任。

永动机工作时允许永源系发生非因永转系吸取能而有的状态变化;允许永转系及其它配置物系状态的变化。它们不违背永动机定义。

例如:供磁机的永源系即空气因气侯及电机散热而温变;永转系即永磁定子内磁通量变化;或电机温变、电线漏电或所带动的车床(及被加工零部件)等物系状态改变等,都不能否定供磁机是永动机。

一般而言,永动机多为高品位的环保机!

理论的可能是实践的先导,综上所述:当我们发现或制造出合乎要求的永源系及永转系后,制成永动机并非难事。即:永动机是可以制成的!

八、乐观的推论

上文论及空气等物系能够成为永动机能源物系。任何偶然的现象必有其必然规律,是否可推广之?

有一乐观的推论:一切能自然恒久保持其动态平衡状态的孤立物系都是永动机能源物系!

所谓自然恒久保持,就是该物系能处于我们使用永动机的自然环境(可以是地球、大气、宇宙中任何地点)中长期保持状态。

而动态平衡状态的孤立物系除了热学定义的平衡态物系外也可包括含动态平衡的宏观运动在内的物系(含布朗运动的空气作搅拌机永源系,即为包括动态平衡的宏观运动在内的物系)在内。

本文引言注释中提到月亮上的石块能供应潮汐能,使我们仰望穹苍绚丽多彩的星系。当上帝施以第一推动力后,它们的运行一直保持着机械能总量守恒的动态平衡状态!对宇宙这个独有的绝对孤立系统中,天体运动能能成为永动机能源吗?

能!『地-月系统』不断藉海水向潮汐发电站输送机械能使发电机组运转发电。『地-月系统』本身的机械能总量不变。这就是一种永动机效应!

地-月系统为永源系,海水为永转系,藉着潮汐发电机与其它配置能完成不断作功的任务。所以地－月系统、潮汐发电机组与相应配置构成了(广义)永动机。人们确实早已制成此机,即『永动发电机』——事实永动机之六(简称潮汐电机)。