Вечный двигатель четвёртого рода

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Вращение лопастей ветрогенератора VESTAS V 52. Ветропарк Вены (Австрия).

Вечный двигатель четвёртого рода (лат. perpetuum mobile, буквально — вечно движущееся) — это реально действующее устройство, способное производить полезную работу[1] неопределённо долго (до износа своих составных частей) и без вмешательства человека за счёт энергии процессов, идущих в пространстве Вселенной[2] [3]. Примерами таких двигателей являются ветрогенераторы, часы «Атмос» швейцарской фирмы Jaeger-LeCoultre (использует энергию перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно под воздействием суточных колебаний температуры) и др.

Необходимость введения в научный оборот нового термина вызвана наличием потребности легализировать реально существующий класс вечных двигателей, подпадающих под выше приведенное определение, которые в настоящее время классифицируются как псевдовечные[4]. Абсурдность общепринятой классификации вечных двигателей заключается в том, что таковыми называются установки не имеющие бесконечного источника энергии, а потому либо требующие подвода энергии для продолжения своего функционирования, либо не способные функционировать вовсе, а реально работающие вечные двигатели именуются всевдовечными двигателями и возобновляемыми источниками энергии.

Экспериментальная проверка работоспособности вечных двигателей показывает, что:

  1. вечный двигатель первого рода[5] (концептуально, неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов) не способен функционировать;
  2. работа вечного двигателя второго рода[6] (концептуально, неограниченно долго действующая тепловая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы всю работу в тепло, а затем всё тепло в работу) прекращается после того, как одноразово подведённая для его запуска энергия оказывается полностью израсходована на производство полезной работы и преодоление кинетической силы трения[7];
  3. вечный двигатель третьего рода — это реально действующее устройство, способное производить полезную работу[1] неопределённо долго (до износа своих составных частей) и без вмешательства человека за счёт энергии физического поля[8] (энергия из ниоткуда).

В отличие от выше перечисленных моделей, вечный двигатель четвёртого рода в собранном, готовом к работе состоянии находится под влиянием постоянно действующего внешнего физического воздействия процессов, идущих в пространстве Вселенной (работающие на энергии перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно вследствие суточных колебаний температуры, использующие энергию распада радия, солнечную энергию и др.) Если движущие силы превосходят силу трения покоя[9], эта физическая система[10] самостоятельно переходит из состояния покоя в состояние движения. После некоторого ускорения, силовое воздействие энергии процессов, идущих в пространстве Вселенной[2] [3] либо уравновешивается силой кинетического трения[7], в результате чего система переходит в равновесное состояние, продолжая функционировать с постоянной скоростью до износа своих составных частей, либо разрушает установку в результате перегрузки.

Настоящая статья является оригинальным исследованием — содержит новые эмпирическое данные, гипотезы и интерпретации известных научных феноменов.

История формирования понятия «вечный двигатель»[править]

Современная неработоспособная модель вечного двигателя первого рода. Моменты сил справа и слева от оси вращения уравновешивают друг друга.

Понятия «вечный двигатель первого рода» и «вечный двигатель второго рода» были введены в научный оборот в рамках развития термодинамики. Эти термины не были введены конкретным человеком в определённом году, а сформировались постепенно в контексте изучения законов сохранения энергии и принципов термодинамики.

Идея вечного двигателя возникла в Европе, по-видимому, в XIII веке. Существуют свидетельства, что первый проект вечного двигателя второго рода (неработоспособный) предложил индиец Бхаскара в XII веке.[11]

Сре­ди пред­ло­жен­ных мо­де­лей вечных двигателей второго рода наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны ме­ха­ни­че­ские, в ко­то­рых какое-либо мас­сив­ное те­ло пе­ре­ме­ща­ет­ся по замк­ну­то­му пу­ти. На од­них его уча­ст­ках (при опус­ка­нии) те­ло со­вер­ша­ет ра­бо­ту, на дру­гих для пе­ре­ме­ще­ния те­ла (при подъ­ё­ме вверх) не­об­хо­ди­ма за­тра­та энер­гии. Та­кие ме­ха­низ­мы мо­гут со­вер­шать ра­бо­ту лишь за счёт пер­во­на­чаль­но­го за­па­са ки­не­тической энер­гии, со­об­щён­но­го им при пус­ке; ко­гда этот за­пас ока­зы­ва­ет­ся из­рас­хо­до­ван­ным, ме­ха­низм ос­та­нав­ли­ва­ет­ся.[12]

Конструкции вечных двигателей первого рода связаны с именами жуликов, ловко надувавших легковерную публику. Одним из наиболее выдающихся «изобретателей» был некий доктор Орфиреус (настоящая фамилия — Бесслер). Основным элементом его двигателя было большое колесо, которое будто бы не только вращалось само собой, но и поднимало при этом тяжёлый груз на значительную высоту. В 1715–1722 годах Петр I потратил много усилий, чтобы купить вечный двигатель доктора Орфиреуса. «Самодвижущееся колесо» Орфиреуса было, вероятно, самой успешной мистификацией вечного двигателя. Изобретатель соглашался продать свою машину лишь за 100 тысяч ефимков (талеров), что составляло тогда огромную сумму.[13]

Орфиреус родился в Германии в 1680 г., изучал богословие, медицину, живопись и, наконец, занялся изобретением «вечного» двигателя. До смерти в 1745 г. он жил на приличные доходы, которые получал, показывая свою машину сначала на ярмарках, а потом у могущественных покровителей, таких как польский король и ландграф Гессен-Кассельский. Изобретатель-жулик получил от ландграфа бумагу, где говорилось, что «вечный двигатель» делает 50 оборотов в минуту, способен поднять 16 кг на высоту 1,5 м, а также может приводить в действие кузнечный мех и точильный станок. Поэтому Петр I и заинтересовался чудесной машиной.[13]

«Самодвижущееся колесо» Орфиреуса, которое чуть не купил Петр I (старинный рисунок).

Посланец Петра I библиотекарь и учёный Шумахер, который занимался подготовкой сделки с Орфиреусом, писал Петру, что французские и английские учёные «ни во что почитают все оные перепетуи мобилес и сказывают, что оное против принципиев математических». Это говорит о том, что уже за сто тридцать лет до формулировки закона сохранения энергии большинство учёных были убеждены, что вечный двигатель создать невозможно. В начале 1725 г. царь Пётр I хотел лично осмотреть вечный двигатель в Германии, но вскоре умер.[13]

Но, как это часто бывает, Орфиреус стал жертвой домашней склоки. Он поссорился с женой и её служанкой, которые знали тайну «вечного двигателя». Оказывается, «вечный двигатель» действительно приводился в движение людьми, незаметно дёргавшими за тонкий шнурок. Этими людьми были брат изобретателя и его служанка. Характерно, что Орфиреус упорно утверждал, что жена и прислуга донесли на него по злобе: «весь свет наполнен злыми людьми, которым верить весьма невозможно».[13]

К концу XVIII века, после многовековых попыток создать вечный двигатель, среди учёных укрепилось убеждение в невозможности его создания. С 1775 года Парижская академия наук отказалась рассматривать проекты вечного двигателя.[12]

Портрет 17-летнего Карно в форме Парижской политехнической школы (Луи-Леопольд Буайи, 1813). Из неизвестной частной коллекции.

Существуют письменные свидетельства о том, что некоторые философы Древней Греции рассуждали на тему неуничтожимости материи. Например, Эмпедокл (V век до н. э.) сформулировал один из первых вариантов принципа сохранения материи: «Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, уничтожиться.»[14] В Западной Европе на протяжении XVII века эти идеи развивали знаменитые философы и естествоиспытатели, такие как Симон Стевин, Галилео Галилей, Рене Декарт, Христиан Гюйгенс, Готфрид Лейбниц и др.[11] Вслед­ст­вие бес­плод­но­сти мно­го­ве­ко­вых по­пы­ток осу­ще­ст­в­ле­ния вечного двигателя первого рода, сре­ди учё­ных ук­ре­пи­лось убе­ж­де­ние в не­воз­мож­но­сти его соз­да­ния, и с 1775 Па­риж­ская АН от­ка­за­лась рас­смат­ри­вать про­ек­ты вечного двигателя[12].

Один из самых удивительных поворотов истории развития идеи сохранения энергии связано с научной деятельностью Сади Карно (13 прериаля IV года Республики — 24 августа 1832). В последние годы жизни пришёл к выводу о существовании принципа сохранения энергии. После его смерти в его личном дневника была обнаружена запись: «Движущая сила существует в природе в неизменном количестве; она, собственно говоря, никогда не создаётся, никогда не уничтожается; в действительности она меняет форму, т. е. вызывает то один род движения, то другой, но никогда не исчезает». Несколькими годами позже, Роберт фон Майер (в 1845 году), Джеймс Джоуль (в 1843–1850 годы) и Герман Гельмгольц (в 1847 году), независимо друг от друга, провели серии экспериментов и пришли к аналогичному выводу. Практически одновременно с Джоулем аналогичные исследования были начаты петербургским физиком Эмилием Ленцем, который опубликовал свою работу «О законах выделения тепла гальваническим током» (закон Джоуля—Ленца) в 1843 году.[15]

Термин «энергия» и закон сохранения энергии ввёл во всеобщее употребление в 1853 году Уильям Ранкин, профессор технической механики в Глазго, в статье «Об общем законе превращения энергии» он применил термин «энергия» и сформулировал закон сохранения энергии в следующем виде: «Сумма всей энергии (потенциальной и кинетической) во Вселенной остаётся неизменной».[15]

В 1850 году вышла первая статья немецкого физика Рудольфа Клаузиуса «О движущей силе теплоты». В ней он анализирует работу и устанавливает, что при работе тепловой машины не все количество теплоты, отобранное у нагревателя, передаётся впоследствии холодильнику: «Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более тёплому» — принцип который есть не что иное, как второе начало термодинамики.[15]

До создания Альбертом Эйнштейном специальной теории относительности (в 1905 году) закон сохранения массы и энергии существовал как два независимых закона.[15]

Разделение вечных двигателей на первый и вторые рода связано, соответственно, с первым и вторым законами сохранения энергии, которые они нарушают:

  • Вечный двигатель первого рода (ВД-1) — концепция[16] неограниченно долго действующего устройства, функционирующего без прямого вмешательства человека и за счёт энергии из ниоткуда. Все попытки создать такой двигатель закончились неудачей. Невозможность постройки вечного двигателя первого рода постулируется первым началом термодинамики[11].
  • Вечный двигатель второго рода (ВД-2) — концепция неограниченно долго действующей устройства, функционирующего без прямого вмешательства человека, которое, будучи пущена в ход, работало бы без затрат энергии. Все попытки создать такой двигатель закончились неудачей. Невозможность постройки вечного двигателя второго рода постулируется вторым началом термодинамики[17].
Альберт Абрахам Майкельсон (Albert Abraham Michelson: 19 декабря 1852, Стрельно, Пруссия — 9 мая 1931, Пасадина, США) — американский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1907 года

Создание во второй половине XVII века науки, в современном её понимании, и последующего её бурного развития, вплоть до конца XIX века, обеспечили не только успех индустриальной революции, с одновременной перестройкой социальных отношений, но и последовавший за этим технический и технологический прогресс, практически, во всех сферах человеческой деятельности. Головокружение от невиданных возможностей классической механики привели некоторых учёных к мысли о том, что большинство фундаментальных принципов физики уже установлены. 

«Большинство фундаментальных принципов физики уже установлено; дальнейший прогресс будет состоять главным образом в их более точном применении.» Альберт Абрахам Майкельсон. Речь при открытии физической лаборатории Райерсона (Чикаго, 1894).

Одним из негативных последствий механистических воззрений на ход научного познания является убеждение в невозможности постройки реально действующей установки под названием «вечный двигатель». Устаревшие взгляды на идею постройки установок работающих без участия человека и неопределённое долго (до износа её частей) привели к тому, что к реально функционирующим моделям вечных двигателей были применены альтернативные названия "двигатели, работающие на даровой энергии", "зелёная энергетика" и т. п., а сам термин "вечный двигатель" в настоящее время стал нарицательным, используется в шуточном тоне или метафорически применительно к неосуществимым идеям изобретателей.

Демонстрация работы вечного двигателя третьего рода под названием "Магнитная горка".[18]

Термин «вечный двигатель третьего рода» (ВД-3) традиционно используется в научном сообществе к идеям изобретателей, которые хотят извлечь энергию из физического вакуума, в то время, когда имеются надёжные экспериментальные данные в отношении того, что при воздействии на физический вакуум жёстким рентгеновским излучением, в нём возникают пары частиц-античастиц, которые практически мгновенно аннигилируют, превращая энергетический баланс этого процесса в нуль.[19] У некоторых авторов термин «вечный двигатель третьего рода» используется применительно к принципам действия механических устройств, в которых полностью устранены эффекты диссипации энергии[20], что позволяло бы им продолжать движение бесконечно долгое время[21][22], однако этот тип вечных двигателей подпадает под определение "вечный двигатель второго рода".

Кроме того, в научном обороте находится термин псевдовечные двигатели[23] — механизмы, способное производить полезную работу[1] неопределённо долго (до износа своих составных частей) и без вмешательства человека за счёт энергии процессов, идущих в пространстве Вселенной[2] [3]. Примерами, так называемых, псевдовечных двигателей являются:

  • устройства, использующие энергию периодических суточных колебаний атмосферного давления (например, часы, изобретённые в 1760-х годах Джоном Коксом и др.);
  • двигатели, работающие на энергии теплового расширения вследствие суточных колебаний температуры (например, часы «Атмос» швейцарской фирмы Jaeger-LeCoultre и др.);
  • устройства, использующие энергию распада радия;
  • магнитно-тепловые двигатели, использующие солнечную энергию.[12]

Содержание понятия «вечный двигатель»[править]

Существует научный консенсунс[24] в отношении содержания термина «вечный двигатель» — это составное понятие, которое предполагает, что описываемый им объект должен представлять из себя замкнутую физическую систему, обладающую свойствам двигателя, работающего неопределённо долго (до износа своих частей) и без участия человека, функционирующего за счёт неисчерпаемого источника энергии.

При этом необходимо осознавать, что в природе не существует замкнутых физических систем. Некоторые физические системы можно поместить (реально или мысленно) в условия, которые делают их искусственно изолированными (например, поместить в термостат).[25] В других случаях открытые физические системы принимаются за изолированные, если количество подведённой к физической системе энергии (работы) равно количеству энергии, покинувшей её (например, закон Умова-Пойтинга[26] сохранения энергии для электромагнитных полей).[27] В случае вечных двигателей, подведённая энергия (работа) должна быть равна суммарной величине энергии, затраченной на преодоление силы трения и излучение, а также на производство полезной работы[1].

Двигатели, используемые в практической деятельности, обладают следующим набором основных конструктивных и функциональных особенностей:

  • сконструированы и построены в рамках определённой конструктивной концепции (рукотворный объект),
  • работают в диапазоне определённых параметров внешней среды,
  • требуют подвода энергии,
  • требуют участия человека в процессе своего функционирования,
  • совершают полезную работу — выполненяют определённые задания, например подъём-опускание груза, перемещение предмета или преодоление какого-либо сопротивления и др.,
  • подвержены износу[28],
  • часть потребляемой ими энергии рассеивается в виде тепла и излучения,
  • время безотказной работы ограничено износом его составных частей,
  • требует регламентного обслуживания, предполагающего замену технических жидкостей и расходников[29].

Особенностями вечных двигателей являются следующие свойства:

  1. не требуют участия человека в процессе своего функционирования — базовое свойство всех вечных двигателей,
  2. предназначены выполнять работу неопределённо долго (до износа своих частей) — базовое свойство всех вечных двигателей,
  3. получают энергию:
  • либо из ничего,
  • либо, получив первоначальный импульс, не несут энергетические потери на трение и излучение,
  • либо из бесконечного источника различных процессов, идущих в окружающей среде.

По критериям неисчерпаемости источника энергии и работоспособности, вечные двигатели можно, условно, разделить на следующие виды:

  • вечный двигатель первого рода — получает энергию из ничего, а потому является неработоспособным;
  • вечный двигатель второго рода — концептуально, в процессе своей цикличной работы не должен нести энергетические потери на трение и излучение, но в действительности, функционирует до того момента, когда одноразово подведённая для его запуска энергия окажется полностью израсходована на преодоление силы трения — не является вечно работающим двигателем;
  • вечный двигатель третьего рода — получает энергию из ничего (физические поля не имеют источника энергии) и производит полезную работу[1] неопределённо долго (до износа своих частей);
  • вечный двигатель четвёртого рода — получает энергию из окружающей среды, в которой идёт непрерывный процесс движения и превращения энергии (неисчерпаемый источник энергии), и производит полезную работу неопределённо долго (до износа своих частей).
Схема Нории — нижнебойного водяного колеса.[30]

Например, современные двигатели внутреннего сгорания, являются инженерными устройствами и совершают полезную работу, однако не подпадают под понятие «вечный двигатель», поскольку в процессе своего функционирования требуют вмешательсво человека и используют энергию химической реакции.

Другим примером является нория — самое раннее механическое устройство, приводимое в движение не человеком или животным. Нория была неизбежным изобретением, которое положило начало развитию бесчисленных типов гидравлических и вращающихся машин. На протяжении веков она позволяла цивилизациям обеспечивать свои деревни и урожай водой — самым основным ресурсом. Со временем это положило начало новой эре — превращению засушливых земель в процветающие империи.[31]

Традиционно, установки, работающие за счёт природных процессов причисляют к разновидности бестопливных генераторов или к зелёной энергетике. Если более внимательно рассмотреть физическую систему Нории, то энергия движения воды, которая приводит в движение переливное колесо, в свою очередь, работает за счёт энергии неоднородного гравитационного поля. В отсутствие силы гравитации прекратится течение реки и нория перестанет вращаться. Нория является гравитационным вечным двигателем третьего рода — функционирует за счёт неоднородного[32] гравитационного поля Земли неопределённо долго (до износа своих составных частей). С точки зрения доминирующей научной парадигмы, Вселенная представляет из себя замкнутую физическую систему[10] (не обменивается с внешней средой ни энергией, ни материей), а потому, неоднородное гравитационное поле для поддержания своего состояния черпает энергию из ниоткуда[33] — является вечным двигателем первого рода.[34]

Принцип сохранения энергии и вечные двигатели[править]

Физические законы объективны, т. е. действуют помимо воли или желания людей, и представляют из себя устойчивые, повторяющиеся во множестве опытов связи между физическими величинами, присущими самой природе явлений (например, законы сохранения энергии в механике, в термодинамике, в электродинамике и т. п.)[35]

Научные принципы отличаются от физических законов тем, что утверждают нечто о существенных связях между объектами теории. Например, принцип сохранения энергии, который гласит, что полная энергия изолированной[36] системы[10] остаётся постоянной (неизменной) с течением времени, не сообщает, о каком конкретном явлении идёт речь и не даёт алгоритма в виде математической формулы, по которому можно выяснить как соотносятся характерные физические величины этого явления между собой.[37][38][39]

Между тем, с точки зрения семасиологии [40] словосочетание «вечный двигатель» определяется через лексическое значение слов:

  • «двигатель» — устройство, преобразующее энергию в механическую работу,
  • «вечный» — прилагательное, обозначающее бесконечный, не имеющий начала и конца, не преходящий.

По умолчанию, вечный двигатель должен отвечать двум дополнительным базовыми свойствам: в процессе функционирования не нуждаться в участии человека и, учитывая реальные процессы взаимодействия составляющих его элементов, работать до износа своих составных частей.

В дополнение к выше изложенному, традиционно, вечными двигателями первого и второго рода называли дви­га­тели, ко­то­рый, бу­ду­чи пу­щенные в ход, со­вер­шали бы ра­бо­ту, нарушая при этом, соответственно, первый, либо второй законы сохранения энергии:

  • черпали энергию из ничего — такие установки не способны функционировать,
  • получив первоначальный импульс, не несли энергетических потерь на трение и излучение, — останавливались после того, как первоначально запасённая энергия полностью переходила в тепло и излучение в результате трения её элементов между собой, а также на преодоление внешней физической силы, направленной на выполнение полезной работы.

При этом, в хозяйственной деятельности человека на протяжении более чем двухтысячелетней истории цивилизаций, использовались устройства, которые не требовали участия человека и функционировали неопределённо долго (до износа своих составных частей), используя энергию:

  1. физических полей (энергия из ничего, поскольку физические поля не имеют источника энергии) — вечный двигатель третьего рода,
  2. циркулирующую в окружающей среде (непрерывный процесс движения и превращения энергии в природе — неисчерпаемый источник) — вечный двигатель четвёртого рода.

Исторически сложившаяся традиция метафорического употребление термина «вечный двигатель» к установкам, которые таковыми не являются, вносит путаницу в научную лексику, ограничивает творческий потенциал исследователей, увлечённых поиском новых методов использования источников энергии, ограничивает мировоззрение людей в отношении возможности постройки вечных двигателей, переводит реально функционирующие вечные двигатели в статус необъяснимых курьёзов и др.

Модели вечных двигателей четвёртого рода[править]

Существующие модели вечных двигателей четвёртого рода не ограничиваются машинами, производящими энергию в промышленных масштабах:

  1. ветроэнергетические установки (ВЭУ) — преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую, механическую или тепловую энергию — состоят из ветрогенератора, системы передачи мощности, электромашинного генератора и дополнительных элементов (контроллеров, инверторов, аккумуляторных батарей) и могут быть с горизонтальной или вертикальной осью вращения;
  2. солнечные электростанции (СЭС) — используют солнечную энергию для производства электроэнергии или нагрева воды и воздуха — состоят из фотовольтаических систем (преобразование солнечного света в электрический ток с помощью полупроводниковых материалов) и солнечно-тепловые установок (нагрев жидкости или воздуха для обогрева или производства пара, который вращает турбины), а в других случаях — из концентрирующих солнечно-тепловых станций (CSP), которые с помощью зеркал или линз концентрируют солнечные лучи на малом участке для достижения высокой температуры;
  3. геотермальные электростанции — используют тепловую энергию, накапливающуюся внутри Земли — добывают тепло из недр планеты через бурение скважин, нагревают рабочее вещество (например, воду или пар), которое вращает турбины, соединённые с генераторами.

Маломощные вечные двигатели четвёртого рода, использующие энергию периодических суточных колебаний атмосферного давления, энергию теплового расширения вследствие суточных колебаний температуры, энергию распада радия, солнечную энергию (магнитно-тепловые двигатели), также вносят свой вклад в процесс удовлетворения определённых потребностей человечества.

Анероид[править]

Фотография анероида (вечный двигатель четвёртого рода).

Анероид (греч. a — частица отрицания + nērós — «вода», т. е. дей­ст­вую­щий без по­мо­щи жид­ко­сти) — прибор для измерения атмосферного давления.[41][42]

Основной частью анероида служит цилиндрическая металлическая коробка с концентрически-гофрированными (для большей подвижности центра) основаниями, внутри которой создано разрежение (сильфон). При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикреплённую к ней пружину, а при понижении давления — наоборот, пружина растягивает коробку. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся на стрелку, перемещающуюся по шкале. В последних конструкциях вместо пружины применяют более упругие коробки.[41]

К шкале анероида может быть прикреплён дугообразный термометр-компенсатор, который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Возможен другой вид температурного компенсатора, когда один из рычагов, передающий движение от коробки к стрелке, сделан из биметаллического сплава. Такая конструкция разработана и применяется французской фирмой NAUDET. Для получения истинного значения давления показания анероида нуждаются в поправках, которые определяются сравнением с ртутным барометром. Поправок к анероидам три:

  1. на шкалу — зависит от того, что анероид неодинаково реагирует на изменение давления в различных участках шкалы;
  2. на температуру — обусловлена зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры;
  3. добавочная, обусловленная изменением упругих свойств коробки и пружины со временем.[41]

Погрешность измерений анероида составляет 1—2,5 мбар. Вследствие своей портативности анероиды широко применяются в экспедициях и быту. Кроме того, анероиды используются также как высотомеры. В этом случае шкалу анероида градуируют в метрах.[41]

Анероид подпадают под определение «вечный двигатель четвёртого рода» (лат. perpetuum mobile, буквально — вечно движущееся), поскольку он представляет из себя реально действующее устройство, способное производить полезную работу[1] неопределённо долго (до износа своих составных частей) и без вмешательства человека за счёт энергии процессов циркуляции и взаимного превращения различных видов энергии в пространстве Вселенной[2] [3].

Часы Джеймса Кокса[править]

Фотография напольных часов Кокса (вечный двигатель четвёртого рода).

Часы Джеймса Кокса — это часы, разработанные Джеймсом Коксом (James Cox) в 1760-х годах . Они были созданы в сотрудничестве с Джоном Джозефом Мерлином (John Joseph Merlin, с которым Кокс также работал над разработкой автоматов). Кокс утверждал, что его конструкция является настоящим вечным двигателем, но поскольку устройство питается от изменений атмосферного давления с помощью ртутного барометра в научной литературе эти часы отнесены к псевдовечным двигателям. Часы сохранились, но были деактивированы во время их перемещения в Музей Виктории и Альберта в Лондоне.[43]

Эти часы похожи на обычные механические часы, за исключением того, что им не нужен завод. Изменение давления в атмосфере Земли действует как внешний источник неисчерпаемой энергии и вызывает достаточное движение механизма завода. Это удерживает главную пружину в намотанном состоянии внутри барабана. Часы спроектированы таким образом, чтобы они могли работать неограниченно долго, а перезавод предотвращается предохранительным механизмом. Первичный двигатель, заключенный в изящно выполненный корпус часов, представляет собой ртутный барометр Фортина. Барометр содержал 68 килограммов (150 фунтов) ртути (приблизительно 5 литров).[44]

Часы Кокса подпадают под определение «вечный двигатель четвёртого рода» (лат. perpetuum mobile, буквально — вечно движущееся), поскольку они представляют из себя реально действующее устройство, способное производить полезную работу[1] неопределённо долго (до износа своих составных частей) и без вмешательства человека за счёт энергии процессов циркуляции и взаимного превращения различных видов энергии в пространстве Вселенной[2] [3].

Часы Артура Беверли[править]

Часы Артура Беверли (вечный двигатель четвёртого рода) в их нынешнем виде на физическом факультете Университета Отаго.

Часы Артура Беверли — это часы в лифтовом холле на 3-м этаже физического факультета Университета Отаго, Данидин , Новая Зеландия. Часы до сих пор работают, несмотря на то, что их никогда не заводили вручную с момента их создания в 1864 году Артуром Беверли.[45][46]

Механизм часов приводится в движение изменениями суточной температуры и, в меньшей степени, атмосферного давления . Любое из этих изменений вызывает расширение или сжатие воздуха в герметичном ящике объёмом 28 литров (один кубический фут), что воздействует на диафрагму . Изменение температуры на 3,3 °C (6 °F) в течение суток создаёт давление, приблизительно достаточное для того, чтобы поднять груз весом в один фунт на один дюйм (что эквивалентно 13 мДж или 3,6 мкВт·ч), что приводит в движение механизм часов.[45][46]

Хотя часы не заводились с момента их изготовления, они несколько раз останавливались, например, когда требовалась чистка механизма или возникала механическая неисправность, а также когда физический факультет переезжал в новые помещения. Кроме того, в тех случаях, когда температура окружающей среды не колеблется достаточно сильно, чтобы обеспечить необходимое количество энергии, часы не работают. Однако после восстановления параметров окружающей среды часы снова начинают работать.[45]

Часы Артура Беверли подпадают под определение «вечный двигатель четвёртого рода» (лат. perpetuum mobile, буквально — вечно движущееся), поскольку они представляют из себя реально действующее устройство, способное производить полезную работу[1] неопределённо долго (до износа своих составных частей) и без вмешательства человека за счёт энергии процессов циркуляции и взаимного превращения различных видов энергии в пространстве Вселенной[2] [3].

См. также[править]

Примечания[править]

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Полезная работа — это работа, которая выполняется для достижения конкретной цели и приносит реальную пользу. Это та часть работы, которая идёт непосредственно на выполнение нужного задания, например подъём груза на высоту, передвижение предмета или преодоление какого-либо сопротивления.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Вселенная — это физический объект, содержание которого охватывает всё физическое пространство с заполняющими его физическими полями, свойства которых создают наблюдаемое многообразие материального мира.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Физическое пространство — фундаменальное неопределимое физическое понятие, одно из основных свойств Вселенной и находящейся в ней материи, которое поддаётся численному описанию путём введения системы координат, определяющих расстояние между твёрдыми телами, их протяжённость вдоль осей координат, площадь их поверхности, а также объём объекта (твёрдого тела либо пространства). Наличие данных о существовании космологического (метагалактическое) красного смещения может свидетельствовать об изменчивости метрики пространства-времени.
  4. ↑ Псевдо… (от греч. ψεῦδος – ложь), со­став­ная часть слож­ных слов, оз­на­чаю­щая «лож­ный», «мни­мый»; например, псев­до­де­мен­ция, псев­до­ту­бер­ку­лёз.
  5. ↑ Вечный двигатель первого рода (ВД-1) — концепция неограниченно долго действующего устройства, предполагающая возможность совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Все попытки создать такой двигатель закончились неудачей. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется первым началом термодинамики.
  6. ↑ Вечный двигатель второго рода (ВД-2) — концепция неограниченно долго действующей тепловой машины, которая, будучи пущена в ход, превращала бы всю работу в тепло, а затем всё тепло в работу. Все попытки создать такой двигатель закончились неудачей. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется вторым началом термодинамики.
  7. ↑ 7,0 7,1 Кинетическое трение — это сила, которая препятствует скольжению или перекатыванию одного твёрдого объекта по другому, когда оба объекта находятся в состоянии движения друг относительно друга.
  8. ↑ Физическое поле — это физическая система, обладающая бесконечно большим числом степеней свободы. Относящиеся к ней физические величины не локализованы на отдельных материальных частицах, а непрерывно распределены по некоторой области пространства. Примерами таких систем могут служить гравитационные и электромагнитные поля и волновые поля частиц в квантовой физике (электронно-позитронное, мезонное и т. п.)
  9. ↑ Трение покоя, трение сцепления, статическое трение — это сила , которая препятствует скольжению или перекатыванию одного твёрдого объекта по другому, когда оба объекта находятся в состоянии покоя относительно друг друга. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга.
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 Физическая система — это совокупность изучаемых физических объектов. Иными словами, это часть физической Вселенной, выбранная для анализа. Всё, что находится за пределами системы, называется окружающей средой , которая игнорируется, за исключением её воздействия на систему. Разделение на систему и окружающую среду — это выбор аналитика, как правило, сделанный для упрощения анализа.
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 Вечный двигатель первого рода // Интернет сайт elementy.ru. — Архивировано: 04.05.2017.
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 12,3 Вечный двигатель // Большая российская энциклопедия - электронная версия. — Архивировано: 24.04.2026.
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 Петр Первый и Орфиреус // Интернет сайт elementy.ru. — Архивировано: 04.05.2017.
  14. ↑ Дудко Е. В. Урок 14. (дополнительный материал). История атомистических учений // Сайт «Инфофиз». — Архивировано: 26.05.2026.
  15. ↑ 15,0 15,1 15,2 15,3 Андреевский К. Н. История и методология физики — Учебное пособие / К. Н. Андреевский, Э. Т. Шипатов. — Ульяновск : Ульян. гос. ун-т, 2000- 204 с. — ISBN: 5-88866-056-6. — Архивировано: 25. 05.2026.
  16. ↑ Концепция — это общий замысел, основная мысль, идея чего-либо.
  17. ↑ Румер Ю., Рывкин М. §9. Круговые процессы. Цикл Карно // Термодинамика, статистическая физика и кинетика. — Рипол Классик, 1977. — С. 35. — 552 с. — ISBN 9785458513012.
  18. ↑ Новая идея магнитного вечного двигателя нарушает физику // Ютуб канал Игоря Белецкого. — 2026.
  19. ↑ Вечный двигатель «третьего рода» // Интернет сайт elementy.ru. — Архивировано: 04.05.2017.
  20. ↑ Диссипативные эффекты — это явления, связанные с потерей энергии или её преобразованием в менее пригодные для совершения работы формы. Они играют ключевую роль в различных физических, химических, биологических и других системах, особенно в условиях неравновесия.
  21. ↑ Wong K.-F. V. 4.1 Introduction // Thermodynamics for Engineers. — CRC Press,2000. — P. 99. — 384 p. — ISBN 978-0-84-930232-9. — Архивировано: 22.05.2026.
  22. ↑ Akshoy R. P., Sanchayan M., Pijush R. 3.4 Perpetual Motion Machine // Mechanical Sciences: Engineering Thermodynamics and Fluid Mechanics. — Prentice-Hall India, 2005. — P. 51. — 604 p. ISBN 978-8-12-032727-6. — Архивировано: 22.05.2026.
  23. ↑ Псевдо… (от греч. ψεῦδος – ложь), со­став­ная часть слож­ных слов, оз­на­чаю­щая «лож­ный», «мни­мый»; например, псев­до­де­мен­ция, псев­до­ту­бер­ку­лёз.
  24. ↑ Научный консенсус представляет собой позицию, общепринятую на данный момент большинством учёных , специализирующихся в данной области.
  25. ↑ Болтромеюк В. В. Общая химия : пособие для студентов лечебного, педиатрического, медико-психологического и медико-диагностического факультетов / В.В. Болтромеюк. – Гродно : ГрГМУ, 2009. – 249 с. — ISBN 978-985-496-561-1. — Архивировано: 05.06.2026.
  26. ↑ Теорема Пойнтинга определяется как принцип, описывающий поток энергии электромагнитного поля, представленный вектором Пойнтинга S = 1/μ0 E × B, который указывает интенсивность потока электромагнитной энергии в точке и учитывает баланс энергии, запасённой, рассеиваемой в виде тепла и вводимой через внешние токи в заданном объ²ме.
  27. ↑ AI generated definition based on: Methods in Geochemistry and Geophysics, 2002 Poynting Theorem // ScienceDirect.
  28. ↑ В технике износ — это изменение размеров, формы, массы технического объекта или состояния его поверхности в результате взаимодействия контактирующих тел (например, при трении) и рабочей среды. Это приводит к ухудшению функциональных качеств либо к потере работоспособности изделий (деталей машин, элементов строительных конструкций и др.).
  29. ↑ ТО (техническое обслуживание) автомобиля — это регламентное обслуживание, которое предполагает замену технических жидкостей и расходников. Расходники — это элементы с небольшим сроком службы.
  30. ↑ Нория — это устройства для подъёма жидкостей, используемое в ирригации для подъёма воды из рек и её распределения по полям, садам, а также для снабжения городов водой на Ближнем Востоке. Вода транспортируется по акведукам. Объём одного ковша норий Хамы обычно составлял от 4 до 12 литров. Производительность зависела от скорости течения: одно колесо могло поднимать от 50 до 200 тысяч литров воды в час.
  31. ↑ Fitch R. The History of the Noria // Website of Noria Corporation. — 2008. — Архивировано: 14.04.2026.
  32. ↑ Неоднородное гравитационное поле — это поле, сила которого различается в разных точках пространства или в разных точках одного тела. Над поверхностью Земли ускорение свободного падения уменьшается незначительно (при подъёме на 3 километра над поверхностью Земли значение g может снизиться до 9,79 м/с²), поэтому при производстве расчётов гравитационное считают однородным.
  33. ↑ Павлов В. П. Физические поля // Кравец С. Л. — Электронное издание. — ISSN: 2949-2076. — Архивировано: 29.01.2026.
  34. ↑ Зиналиев М. Теория растущей Земли. К решению проблемы источника энергии и вещества // Уральский геологический журнал. — 2025. — № 1 (163). — С. 3—63.
  35. ↑ Селезнёв Ю. А. Основы элементарной физики. — Москва : Наука, 1974. — С. 50. — Архивировано: . //С. 14.
  36. ↑ Изолированная (замкнутая) система – есть абстрактная модель реальной системы. Эта модель возникла в классической термодинамике. Изолированная система не обменивается с окружающей средой (т.е. с другими системами) веществом, энергией, информацией.
  37. ↑ Kolesnikov I. M. Thermodynamics of Spontaneous and Non-spontaneous Processes // Nova Publishers, 2001. — P. 3. — ISBN 978-1-56072-904-4.
  38. ↑ Fleming P. Physical Chemistry // LibreTexts. — 2025.
  39. ↑ Conservation Laws // Hyperphysics, by the Department of Physics and Astronomy of Georgia State University
  40. ↑ Семасиология (или семантика) (от греч. semasia – «обозначение» и logos – «учение») – раздел языкознания, изучающий значение (т. е. внутреннее содержание) различных языковых единиц (лексических, грамматических и др.); наука о значении языковых знаков любого уровня (от морфемы до словосочетания и предложения). Семасиология отвечает на вопрос, как в единицах языка (в словах) отображается внеязыковая действительность.
  41. ↑ 41,0 41,1 41,2 41,3 Вельтищев Н. Ф. Анероид. — Большая российская энциклопедия. — Архивировано: 05.06.2026.
  42. ↑ Барометр-Анероид. Характеристики. Виды. — Электронный сайт «Анероид. РФ».— Архивировано: 05.06.2026.
  43. ↑ Ord-Hume A. W. J. G. Perpetual Motion: The History of an Obsession. — New York: St. Martin's Press, 1977. — 118 p. — ISBN 0-312-60131-X. (электронная копия , с. 118, на Google Books). — Архивировано: 04.12.2019.
  44. ↑ Bruton E. The History of Clocks and Watches. — New York: Rizzoli International Publications, (1979). — ISBN 0-8478-0261-2. — Архивировано: 12.01.2019.
  45. ↑ 45,0 45,1 45,2 Amon L. E. S., Beverly A., Dodd J. N. The Beverly clock // European Journal of Physics. — 1984. — V. 5 (4). — P. 195–197. — Doi:10.1088/0143-0807/5/4/002.
  46. ↑ 46,0 46,1 Abrahams M. The Latest on Long-Running Experiments // Annals of Improbable Research. — 2001. — V. 7 (3). — P. 18–20. — doi:10.3142/107951401782431809. — Архивировано: 21.02.2018.

Видеоматериалы[править]

Литература[править]

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Вечный_двигатель_четвёртого_рода&oldid=2654672