历史上有不少人设想过一种不消耗任何能量和燃料, 就能够干活、做功的永动机。
世界上第一个永动机方案,出现在7百多年前的中世纪,叫做“魔轮”。
这种机器的轮子中央有一个转动轴, 轮子边缘安装着12根可以活动的短杆,每个短杆的一端装一个铁球。方案的设想者认为, 右边的球比左边的球离轴远一些, 根据杠杆原理,右边的铁球总要向下压轮子。这样,轮子就会沿着顺时针方向永无休止地转动下去,并且带动机器转动。
“魔轮”制造出来了, 但它并不能做功。虽然轮子右边的铁球距离轮轴比较远, 但是它们的总数比左边的少。右边是4个铁球,而左边有7个(最下面一个铁球的重力作用线通过轮心,不产生使轮子旋转的作用)。结果左右两边旋转轮子的作用力刚好相等,互相平衡,所以轮子不会持续转动下去,只能摆动几下。
古往今来,曾经醉心于追求永动机的人成千上万,他们虽然做了各种努力,设计出各种迷人的永动机方案,但是从来没有一个人成功过。这是因为他们违背了自然界一条重要规律——能量转化和守恒定律。
大量实验告诉我们, 任何一种形式的能在转化成其他形式的能的过程中, 或从一个物体转移到另一个物体的过程中,总的能量不变,这叫做能量守恒。例如把一块烧红的铁投进一桶冷水中, 铁块放出的热量跟冷水吸收的热量总是相等的。热能只从铁块转移到冷水中,并没有增加或减少。
人类从实践中还认识到:任何机械对外做功都要消耗能量,如拖拉机耕地要消耗柴油的化学能,电动机带动水泵抽水要消耗电能等,不消耗能量的机器无法做功,也不会永远运动。所以,永动机只是一种幻想的机器。