Артур Орд-Хьюм - Вечное движение. История одной навязчивой идеи

• Название: Вечное движение. История одной навязчивой идеи
• Автор: Артур Орд-Хьюм
• Издательство: Знание
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1980

Идея вечного двигателя на протяжении веков казалась многим реальной, легко осуществимой. Но шло время, а вожделенная идея оставалась все такой же далекой от реализации, как и прежде. Тем не менее безуспешные, казалось бы, усилия изобретателей вечного двигателя сыграли определенную роль к истории научной мысли. Об этом и рассказывает книга, написанная .английским авиатором и инженером.

Для широкого круга читателей.

---

И тем не менее следует отдать должное Зимаре: он действительно первый предложил использовать пневматический принцип в работе вечного двигателя. Что же касается его машины, то можно сказать, что она уникальна по своей неэффективности. Так как сила ветра, раздувающего кузнечные мехи, совершенно недостаточна для приведения вечной ветряной мельницы в действие.

Глядя на рисунок мельницы, хочется вслед за Толмейджем заметить, что изображенный на нем странный ландшафт, одежды и позы двух философов, непропорционально увеличенные ручные кузнечные мехи как нельзя лучше имитируют характер иллюстраций в итальянских изданиях начала шестнадцатого столетия{28}. Видим мы на рисунке и «вращающееся колесо с четырьмя или более крыльями» и «установленные напротив него мощные кузнечные мехи, нагнетающие воздух, который быстро вращает колесо». Что же касается «приспособления, которое будет управлять работой кузнечных мехов во время вращения колеса», то, поскольку Зимара не оставил точных указаний относительно его расположения, художник вправе был изобразить его в виде трех рычагов, прикрепленных к краям колеса. Совершенно очевидно, что, для того чтобы колесо пришло во вращение, движения рычагов должны быть строго согласованны.

По характеру действия это приспособление напоминает то, что на языке современной техники именуется трехколенчатым кривошипом. В XVI веке оно действительно должно было составить честь изобретательности мастера!

Кривошипы изображены на нескольких набросках, выполненных Леонардо да Винчи (1452—1519). И хотя великий итальянец не опубликовал их, многие писатели утверждают, что видели эти рисунки вскоре после смерти ученого. Врач Георг Агрикола (1494—1555), автор сочинения «О металлах, в XII книгах», опубликованного в Базеле через год после его смерти, приводит несколько любопытных рисунков кривошипов и маховиков{29}. Интересно изображение двухколенчатого кривошипа, о котором, по всей вероятности, Зимара не имел представления. Есть в книге и рисунок огромных кузнечных мехов, приводимых в действие посредством рычага и используемых для поддува воздуха в печь. Агрикола называет их «сильно увеличенной копией распространенного в обиходе приспособления для раздувания огня». По своей конструкции эти мехи подобны описанным Зимарой.

По характеру изложения книга Зимары кажется нам яснее и понятней, чем многие сочинения его современников. Ученые мужи Возрождения, мудрецы и мистики любили соединять в своих трудах вопросы магии, колдовства, алхимии и астрологии, на каждом шагу ставя в тупик несведущего в оккультных науках читателя.

Абрахам Вольф в своей «Истории науки, техники и философии в XVI—XVII веках» усматривает следующую связь между изобретением маховика и идеей получения энергии из ничего: «Предполагалось, что в результате непрерывного вращения маховика совершается полезная работа. Но поскольку закон сохранения энергии был сформулирован лишь в XIX веке, в те времена такая идея представлялась совершенно необоснованной. Тем не менее Агрикола сделал гораздо меньше ошибок, чем его современники, писавшие на ту же тему».

Если верить запискам Томаса Тимме, голландский химик и натурфилософ Корнелий Дреббель (1572—1634) сконструировал механизм, имитирующий движение Солнца и Луны по небосклону (не было ли это ранней моделью планетария?) и демонстрировал его перед английским королем Иаковом I (правившим с 1603 по 1625 год). Механизм приводился в действие с помощью «огненного духа», находящегося в оси колеса{30}.

Эдуард Сомерсет маркиз Ворчестерский (1601—1667), которому приписывают создание первой действовавшей паровой машины, в своей любопытной книге «Столетие изобретений» (1655) описал ряд устройств, которые, судя по комментариям автора, представляли собой попытки создать вечный двигатель. Одно из описаний, помещенное в «Столетии» под номером XXI, озаглавлено «Ведерный фонтан».

«Как постоянно, днем и ночью, поднимать воду ведрами, используя лишь силу, возникающую при ее движении, и имея колесо или насос, а также лебедку, к концам которой прикреплено по ведру. Признаюсь, я видел и изучал подобное устройство в доме великого математика Клаудиуса в Риме{31}; автор преподнес это устройство в подарок одному кардиналу. Я не стремлюсь присвоить себе труды других, поэтому если я упоминаю о некотором изобретении, я обязательно называю имя изобретателя».

Описание под номером LV названо «Двойной водяной винт».

«Двойной водяной винт; внутренний винт предназначен для подъема воды; по нисходящей резьбе внешнего значительно более короткого винта вода стекает вниз; кроме того, имеется экстраординарное средство для вращения винта и подъема воды».

В книге приведены сведения и о других водяных машинах, создатели которых находились, вероятно, под влиянием идеи вечного движения. Например, описано устройство, в котором вода автоматически убывает и прибывает (или механизм, состоящий из баков с водой, постоянно наполняющихся и опорожняющихся). Наиболее интересным, на мой взгляд, является самовращающееся колесо. Об этом механизме я подробно расскажу в следующей главе.

Идея вечного движения не ускользнула из поля зрения и английского епископа Джона Уилкинса (1614—1672). В своем сочинении «Математическая магия» он пишет о том, что вечное движение создается «химическим притяжением», возникающим при перемешивании ртути с некоторыми другими веществами. Уилкинс считал, что, очистив эту массу несколько раз, можно получить атомы вещества, которые, если их поместить в полый стеклянный шар, будут поддерживать вечное вращение такого шара. Епископ Честерский был, однако, достаточно прозорлив, чтобы не обольщаться по поводу осуществимости такого процесса и его способности обеспечить вечное движение шара{32}. Я еще вернусь к рассказу об изобретениях этого духовного лица.

XVII и XVIII века отмечены большим количеством теоретических и практических работ инженеров-механиков.

Сегодня их книги дают нам представление не только об инженерном искусстве тех далеких времен, но и о методах, с помощью которых решались тогда технические задачи. Еще до публикации красноречивого и логически обоснованного труда епископа Уилкинса появились сочинения другого замечательного автора, во многом облегчающие нам понимание эпохи становления Новой Науки. Этот человек, Роберт Флудд (1574—1637), оставил много хорошо иллюстрированных описаний механизмов, которые использовались в те времена в повседневной жизни{33}. В одном из его сочинений, опубликованном в 1618 году, рассказывается о проекте мельницы замкнутого цикла, в котором использованы водяное колесо, архимедов винт и резервуар с водой.

В Германии несколько позже жили два выдающихся механика, работы которых отличались неудержимым полетом фантазии. Один из них, Георг Андреас Беклер, опубликовал в 1686 году в Нюрнберге замечательное сочинение, переизданное затем в 1703 году. Книга, названная автором «Театром новых машин»{34}, была написана в виде очерка о развитии инженерного искусства. В соответствии с обычаями того времени Беклер латинизировал свое имя и на титульном листе предстал перед читателями как «Георгиус Андреас Беклерус, архитектор и инженер». Подзаголовок уточнял содержание книги: «Мельницы: водяные, ветряные, ручные, приводимые в действие домашними животными или с помощью поворотных механизмов».

Рис. 5. Мельница замкнутого цикла, предложенная Робертом Флуддом в 1618 году. Для ее работы нет необходимости в непрерывно текущем потоке воды. Лишь спустя два столетия после смерти Флудда стало ясно, что закон сохранения энергии исключает возможность существования такого устройства.

Но не столько из названия книги, сколько руководствуясь знанием исторической обстановки, сложившейся в Германии в столетие, последовавшее за окончанием Тридцатилетней войны[3], читатель поймет, что знакомство автора с техникой того времени почти полностью ограничивалось разного рода мельницами. В большинстве своих изобретений, безотносительно к виду используемой движущей силы, Беклер вплотную подошел к открытию принципа зубчатой передачи{35}.

Инженеры семнадцатого столетия не обладали ни теоретическими познаниями, ни техническими возможностями для того, чтобы сконструировать зубчатые колеса, которые сцеплялись бы с минимальным трением. Вообще в те времена люди еще плохо представляли себе, что такое трение, хотя и использовали это явление в мельничном деле для транспортировки мешков с мукой[4].

Столь обычная сегодня конструкция шестерен, сцепленных с зубчатыми колесами большого диаметра, тогда еще только появилась. Но проблема изменения оси вращения на 90° уже была решена изобретением катка (wallower), приводимого в действие корончатым колесом (деревянное колесо, по окружности которого на одинаковом угловом расстоянии друг от друга закреплены небольшие штыри) или колесом, на ободе которого имелись зубцы, перпендикулярные его оси. Каток иногда назывался роликовым колесом, часовщики же именовали его фонарной шестеренкой[5]. Это столь полезное средство из арсенала механиков XVII века состояло из двух деревянных дисков, в каждом из которых по периферии был просверлен ряд отверстий. Кроме того, в центре дисков также были сделаны отверстия, через которые пропускался вал или ось механизма. Эти отверстия имели, как правило, квадратную форму, предохранявшую каток от проворота на оси.