從永動機談起

縱觀科學界乃至人類史最為美好的願望，在我看來，只有兩個。一個是長生不老，另一個呢？點石成金？滴水變油？都不是，能和

那就是永動機。

無論是永生還是永動機，他們的關鍵都在一個 永 字。人類壓根不知道永恆是什麼，卻還是無比期盼永恆的出現。這是為什麼？這是社會學家和哲學家需要解決的問題。

說到永動機，從古到今，一直都有人在鼓搗這個玩意。在敘述永動機之前，我們先給永動機下一個嚴格的定義。永動機就是可以“永遠運動下去的東西嗎？”，當然不是！如果你讓摩擦力變的很小，那你就可能可以做出一個能運動很長時間的東西，但這不是永動機。物理學從來沒有否定過一個東西“永遠運動下去”的可能性，經典力學中的牛頓第一定律就明確表示“如果沒有外力的作用或者合外力為零，那麼物體將會保持勻速直線運動或者靜止狀態”。所以永動機不是去找一個可以一直動的東西。

相反，永動機，之所以被人類追求，是因為它有用，意思是永動機作為一個機器要永遠對外界做功！所以我們這裡討論的永動機，嚴格定義是“一個封閉系統，在不輸入任何外來能量的前提的下，永不停息地向外界做功。” 當然，我要宣佈一個很嚴肅的事情——那就是“永動機除了在欺騙的幫助下，從來都沒有在任何角度上成功過！”

奧爾菲琉斯的“自動輪”

說來有趣，早期研究永動機的人，現在大多都有一個響亮的名號——熱力學的早期開拓者。這也是件挺幽默的事情，在科學混沌時期，一般一個重大學科的奠基人和開創者一開始都在研究一些很不靠譜的事情，像是最開始的化學家就是煉丹藥的。早期開發永動機的人想法和現在一般的人一致，他們想，既然這個機器要永動，最簡單的方法就是想點辦法源源不斷地把能量給造出來嘍。於是第一類永動機就在這一共同綱領的指引下，熱火朝天的實施著。當然中途不乏成型的作品。最有名的當屬德國博士奧爾菲琉斯在三百年前發明的“自動輪”，這個機器號稱可以無期限的自行旋轉下去，還找來了一位州長作為公證人。這個州長本著“科學精神”在觀察了幾個月後還給這個“自動輪”頒發了認證證書，消息傳到當時沙俄統治者偉大的彼得大帝的耳中，連彼得大帝都被這個機器所折服，準備花巨資引進這個人才。當然，這是個騙局，這個“永動輪”的旁邊一直有一個“工作人員”在不停的搖手柄，才使輪子可以繼續轉下去。德國博士倒是因此大賺了一筆橫財和虛名。

永動機的破產——熱力學的建立

那是什麼讓這種看似簡單粗暴的“第一類永動機”計劃徹底破產的呢？原因是“熱力學第一定律”的發現。經過科學家大量的觀測，他們終於發現了一個堪稱人類歷史最重要的一條定律：能量不會自行產生，也不會憑空消失，能量在自然界是守恆的。要知道，那時候搞永動機的人多少也算是科學圈子裡的人，他們還是能夠理解定律的，所以這麼一個舉世公認的定律一出來後，研究“第一類”就基本銷聲匿跡了。那他們去哪裡了呢？他們放棄了嗎？

不不，人類永遠不會放棄永動機。他們正在著手製定一個更為宏大的計劃。既然你說能量在一個封閉系統內是守恆的，我承認。那我只需要在這個守恆的系統中有效的循環這個能量，把能量用到有用的地方，一樣可以永動。就比方，我們知道自然界，我們一切的做功最後都會變成一種東西--熱。工廠裡機器在加工產品、電腦在工作、車在開，無時無刻不在產生熱量並散播到周圍的環境中，那我們只需要把這些產生的熱量全部收集起來，再用這些能量去燒水！去發電！去幹一切你想幹的事情！週而復始，永恆不滅。

循環！多麼和諧！

這就是著名的“第二類永動機”。這個看似不違背常理甚至有些美感的設計最終還是宣告破產了，原因是“熱力學第二定律”被人發現了。這個定律的知名度比起“熱一”，簡直是小巫見大巫，但它的重要性卻一點都不亞於後者！這個定律有很多種表述方式，這裡我只說那種可以直接判處“第二類永動機”死刑的方式：不可能製成一種循環動作的熱機，從單一熱源取熱，使之完全變為功而不引起其它變化。再簡單點說，就是熱能的利用效率不可能為100%。你可以循環利用，但你不可能無損100%的循環利用，即使你製作了完美的循環系統，“熱二”也昭示這個系統一定有能量枯竭，停止運作的一天。

熱力學的主要開拓者 玻爾茲曼

本著一個熱力學定律消滅一種永動機的歷史軌跡，至此永動機這一偉大的意淫是應該塵埃落定，寫進歷史書了的。但是時至今日，被科學的光輝照耀的最為明亮的二十一世紀，仍然有人在設計“永動機”，甚至都已經設計出了“第六類”“第七類”。而仍把腦細胞浪費在這一“偉大”事業的人，現在一般也都有一個響亮的稱呼——民科。

民科的界線

何為“民科”呢？別誤會，其實這個詞原義是個中性詞，甚至是褒義詞。說的就是沒有經過官方的科學訓練、缺乏一些科學知識的，並且自發地進行一些科學研究的民間人士。那古往今來有沒有一些稱得上“偉大”的“民科”呢？

有！當然有。電磁學的開山鼻祖之一，偉大的“電磁感應定律”的發現者法拉第就是一個這樣的人。他缺乏專業的科學知識，當時為了接觸前沿科學，甚至不要工錢的到教授門下做幫工，最後發表的三篇論文，也通篇沒有一個數學公式。這樣一個不懂數學，甚至物理也不是科班出身的人竟然揭示了一個這麼重要的定律，靠著全是他嚴謹的科研態度和熱忱的研究熱情。但是法拉第式的成功在當今是否可以被複制呢？就我看來，幾乎不可能。在此，我要陳述兩點現在科學發展的趨勢，第一是宏/微尺度，第二就是知識爆炸。

法拉第向世人展示電的作用

第一點，很好理解。因為肉眼可以觀測到的尺度世界裡的所有規律都已經被我們給解釋完全了，現在物理學家正在探索兩個領域：微觀和宇觀。微觀就是原子核內部的構造，宇觀就是以光年計算的星系的演變。而這些都是需要極其苛刻的實驗要求才能達到的，苛刻到什麼程度呢？眾所周知，現在要造一個“有突破性”的粒子加速器都需要幾個國家集資建造，這個資金和技術要求可想而知。

第二點就是知識爆炸。知識的發展像是一個樹狀延伸，越到後面，分支就會越來越多。如果找個數學模型來解釋這種增長，比較貼切的就是指數爆炸。以前你也許手裡通讀幾本大師的成名作，學一學微積分就可以進行科學研究了，但現在卻萬萬不行。現在自然科學的學生苦讀數十年就是為了能夠爬到樹頂去看懂現在前沿科學在幹些什麼。書現在已經多到你不可能讀完，你需要讀期刊，才能跟上時代的腳步。而缺乏專業訓練的民科已經被官科給甩的越來越遠，遠到民科自己渾然不知。

除此之外，還是身為一些專業民科，自身的問題。

第一個問題，民科的研究者們不嚴謹，太浮躁，這也是官方科學界對於民科越來越排斥的原因。民間科學家一般和教授討論問題的開頭是這樣的“我推翻了廣義相對論”“我造出了第八類永動機”之類的種種。這麼大的命題，就算是世界上最富盛名的學者也是萬不敢下結論的，大家討論討論，看看你的研究方法有沒有問題，做實驗看看結果是否支持你的結論，這才是科學的精神。但這一點民間科學家的名聲顯然不是很好。當然，這也和他們的數學功底不夠有很大關係，現在所有的科學語言如果不能被“數學化”，我們都可以說是不嚴謹的。這種不嚴謹和浮躁歸根結底是因為其動機，現在很多民科的動機是值得懷疑的，也許像是那個造永動機的德國博士一樣騙名騙利的人大有人在，可是他們應該認識到這個時代他們已經沒有了市場。任何人都希望自己被世人認可，實現自己的價值，但是如此浮躁且不負責任的方式是很討嫌的。

第二個問題，一些民間科學家不夠客觀，過於主觀。民科不尊重，起碼不完全瞭解事實就下結論這一惡習是很不好的。我曾在網上被一個自稱研究相對論多年的“民間科學家”偶遇到，和他討論了幾句就覺得無法進行下去了，我就直接說了句“您為什麼不進行一下系統性的訓練，像是報自考，考相關專業呢？”他直接回了我一句“當時愛因斯坦的數學物理成績不也一樣一塌糊塗，混個專利局的工作。現在不照樣被你們官方的頂禮膜拜”我聽到這句話差點暈過去，愛因斯坦從來都沒有成績不好。他學習期間成績一直都是頂尖的，而且他畢業於蘇黎世聯邦理工學院這一舉世名校（當然是愛因斯坦成就了這個學校）。作為一個正正經經的科班畢業的優秀科學家被視為了民科的精神領袖，這一斷章取義的做法在民科中是常見的，也是死穴。

第三個問題，執著於民科的人大多缺乏“縱向”的研究意識，只拘泥於“橫向”的研究。其中很多人，剛學習完高中數學物理或者微積分，就開始了勇敢地推翻前人建立自己理論的漫漫長路，這恰恰是一種“橫向”的延展。無論是研究還是做人，都需要一個“縱向”前進的思想，不可拘泥於現在的境界。這一思想其實早就被我們的先人所領悟到了，明代最偉大的思想家王守仁先生在學習了朱聖人“格物致知”的理論後，連續格了半個月竹子，也沒格出什麼東西來。終於在歷經滄桑後參悟了“心學”。

知行合一。

我們需要的就是這種“知行合一”的精神，學習到了知識，高中畢業、大學畢業、博士畢業，我們就可以撩起袖子一心一意去格竹子參道了嗎？不不不，我們要學會用發展的眼光看問題，“格物”和“致知”是需要相互影響的，我需要學習知識去探索自然，當然在探索中途，你也需要被現象改變，更新知識。唯有這樣，才能成為一個合格的科學家。知行合一，如是而已。如果一直趴在一個橫向的知識溫床上，上面不服，下面不對的，是可笑的行為。

最後還是友善地希望對自然科學有興趣的朋友，如果你想當開拓者，就去報考相關專業，去在【科學的木板上鑿很多洞】（愛因斯坦語）；如果你只想瞭解人類的智慧，那你只需要學習基本的數學和科學知識後，在生活中多看看大家們的名作品，必能有所感悟。

最後來一句，科學真美，愛美之心人皆有之，我不批判你，卻不希望你做傻事。

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