从永动机谈起

纵观科学界乃至人类史最为美好的愿望，在我看来，只有两个。一个是长生不老，另一个呢？点石成金？滴水变油？都不是，能和

那就是永动机。

无论是永生还是永动机，他们的关键都在一个 永 字。人类压根不知道永恒是什么，却还是无比期盼永恒的出现。这是为什么？这是社会学家和哲学家需要解决的问题。

说到永动机，从古到今，一直都有人在鼓捣这个玩意。在叙述永动机之前，我们先给永动机下一个严格的定义。永动机就是可以“永远运动下去的东西吗？”，当然不是！如果你让摩擦力变的很小，那你就可能可以做出一个能运动很长时间的东西，但这不是永动机。物理学从来没有否定过一个东西“永远运动下去”的可能性，经典力学中的牛顿第一定律就明确表示“如果没有外力的作用或者合外力为零，那么物体将会保持匀速直线运动或者静止状态”。所以永动机不是去找一个可以一直动的东西。

相反，永动机，之所以被人类追求，是因为它有用，意思是永动机作为一个机器要永远对外界做功！所以我们这里讨论的永动机，严格定义是“一个封闭系统，在不输入任何外来能量的前提的下，永不停息地向外界做功。” 当然，我要宣布一个很严肃的事情——那就是“永动机除了在欺骗的帮助下，从来都没有在任何角度上成功过！”

奥尔菲琉斯的“自动轮”

说来有趣，早期研究永动机的人，现在大多都有一个响亮的名号——热力学的早期开拓者。这也是件挺幽默的事情，在科学混沌时期，一般一个重大学科的奠基人和开创者一开始都在研究一些很不靠谱的事情，像是最开始的化学家就是炼丹药的。早期开发永动机的人想法和现在一般的人一致，他们想，既然这个机器要永动，最简单的方法就是想点办法源源不断地把能量给造出来喽。于是第一类永动机就在这一共同纲领的指引下，热火朝天的实施着。当然中途不乏成型的作品。最有名的当属德国博士奥尔菲琉斯在三百年前发明的“自动轮”，这个机器号称可以无期限的自行旋转下去，还找来了一位州长作为公证人。这个州长本着“科学精神”在观察了几个月后还给这个“自动轮”颁发了认证证书，消息传到当时沙俄统治者伟大的彼得大帝的耳中，连彼得大帝都被这个机器所折服，准备花巨资引进这个人才。当然，这是个骗局，这个“永动轮”的旁边一直有一个“工作人员”在不停的摇手柄，才使轮子可以继续转下去。德国博士倒是因此大赚了一笔横财和虚名。

永动机的破产——热力学的建立

那是什么让这种看似简单粗暴的“第一类永动机”计划彻底破产的呢？原因是“热力学第一定律”的发现。经过科学家大量的观测，他们终于发现了一个堪称人类历史最重要的一条定律：能量不会自行产生，也不会凭空消失，能量在自然界是守恒的。要知道，那时候搞永动机的人多少也算是科学圈子里的人，他们还是能够理解定律的，所以这么一个举世公认的定律一出来后，研究“第一类”就基本销声匿迹了。那他们去哪里了呢？他们放弃了吗？

不不，人类永远不会放弃永动机。他们正在着手制定一个更为宏大的计划。既然你说能量在一个封闭系统内是守恒的，我承认。那我只需要在这个守恒的系统中有效的循环这个能量，把能量用到有用的地方，一样可以永动。就比方，我们知道自然界，我们一切的做功最后都会变成一种东西--热。工厂里机器在加工产品、电脑在工作、车在开，无时无刻不在产生热量并散播到周围的环境中，那我们只需要把这些产生的热量全部收集起来，再用这些能量去烧水！去发电！去干一切你想干的事情！周而复始，永恒不灭。

循环！多么和谐！

这就是著名的“第二类永动机”。这个看似不违背常理甚至有些美感的设计最终还是宣告破产了，原因是“热力学第二定律”被人发现了。这个定律的知名度比起“热一”，简直是小巫见大巫，但它的重要性却一点都不亚于后者！这个定律有很多种表述方式，这里我只说那种可以直接判处“第二类永动机”死刑的方式：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。再简单点说，就是热能的利用效率不可能为100%。你可以循环利用，但你不可能无损100%的循环利用，即使你制作了完美的循环系统，“热二”也昭示这个系统一定有能量枯竭，停止运作的一天。

热力学的主要开拓者 玻尔兹曼

本着一个热力学定律消灭一种永动机的历史轨迹，至此永动机这一伟大的意淫是应该尘埃落定，写进历史书了的。但是时至今日，被科学的光辉照耀的最为明亮的二十一世纪，仍然有人在设计“永动机”，甚至都已经设计出了“第六类”“第七类”。而仍把脑细胞浪费在这一“伟大”事业的人，现在一般也都有一个响亮的称呼——民科。

民科的界线

何为“民科”呢？别误会，其实这个词原义是个中性词，甚至是褒义词。说的就是没有经过官方的科学训练、缺乏一些科学知识的，并且自发地进行一些科学研究的民间人士。那古往今来有没有一些称得上“伟大”的“民科”呢？

有！当然有。电磁学的开山鼻祖之一，伟大的“电磁感应定律”的发现者法拉第就是一个这样的人。他缺乏专业的科学知识，当时为了接触前沿科学，甚至不要工钱的到教授门下做帮工，最后发表的三篇论文，也通篇没有一个数学公式。这样一个不懂数学，甚至物理也不是科班出身的人竟然揭示了一个这么重要的定律，靠着全是他严谨的科研态度和热忱的研究热情。但是法拉第式的成功在当今是否可以被复制呢？就我看来，几乎不可能。在此，我要陈述两点现在科学发展的趋势，第一是宏/微尺度，第二就是知识爆炸。

法拉第向世人展示电的作用

第一点，很好理解。因为肉眼可以观测到的尺度世界里的所有规律都已经被我们给解释完全了，现在物理学家正在探索两个领域：微观和宇观。微观就是原子核内部的构造，宇观就是以光年计算的星系的演变。而这些都是需要极其苛刻的实验要求才能达到的，苛刻到什么程度呢？众所周知，现在要造一个“有突破性”的粒子加速器都需要几个国家集资建造，这个资金和技术要求可想而知。

第二点就是知识爆炸。知识的发展像是一个树状延伸，越到后面，分支就会越来越多。如果找个数学模型来解释这种增长，比较贴切的就是指数爆炸。以前你也许手里通读几本大师的成名作，学一学微积分就可以进行科学研究了，但现在却万万不行。现在自然科学的学生苦读数十年就是为了能够爬到树顶去看懂现在前沿科学在干些什么。书现在已经多到你不可能读完，你需要读期刊，才能跟上时代的脚步。而缺乏专业训练的民科已经被官科给甩的越来越远，远到民科自己浑然不知。

除此之外，还是身为一些专业民科，自身的问题。

第一个问题，民科的研究者们不严谨，太浮躁，这也是官方科学界对于民科越来越排斥的原因。民间科学家一般和教授讨论问题的开头是这样的“我推翻了广义相对论”“我造出了第八类永动机”之类的种种。这么大的命题，就算是世界上最富盛名的学者也是万不敢下结论的，大家讨论讨论，看看你的研究方法有没有问题，做实验看看结果是否支持你的结论，这才是科学的精神。但这一点民间科学家的名声显然不是很好。当然，这也和他们的数学功底不够有很大关系，现在所有的科学语言如果不能被“数学化”，我们都可以说是不严谨的。这种不严谨和浮躁归根结底是因为其动机，现在很多民科的动机是值得怀疑的，也许像是那个造永动机的德国博士一样骗名骗利的人大有人在，可是他们应该认识到这个时代他们已经没有了市场。任何人都希望自己被世人认可，实现自己的价值，但是如此浮躁且不负责任的方式是很讨嫌的。

第二个问题，一些民间科学家不够客观，过于主观。民科不尊重，起码不完全了解事实就下结论这一恶习是很不好的。我曾在网上被一个自称研究相对论多年的“民间科学家”偶遇到，和他讨论了几句就觉得无法进行下去了，我就直接说了句“您为什么不进行一下系统性的训练，像是报自考，考相关专业呢？”他直接回了我一句“当时爱因斯坦的数学物理成绩不也一样一塌糊涂，混个专利局的工作。现在不照样被你们官方的顶礼膜拜”我听到这句话差点晕过去，爱因斯坦从来都没有成绩不好。他学习期间成绩一直都是顶尖的，而且他毕业于苏黎世联邦理工学院这一举世名校（当然是爱因斯坦成就了这个学校）。作为一个正正经经的科班毕业的优秀科学家被视为了民科的精神领袖，这一断章取义的做法在民科中是常见的，也是死穴。

第三个问题，执着于民科的人大多缺乏“纵向”的研究意识，只拘泥于“横向”的研究。其中很多人，刚学习完高中数学物理或者微积分，就开始了勇敢地推翻前人建立自己理论的漫漫长路，这恰恰是一种“横向”的延展。无论是研究还是做人，都需要一个“纵向”前进的思想，不可拘泥于现在的境界。这一思想其实早就被我们的先人所领悟到了，明代最伟大的思想家王守仁先生在学习了朱圣人“格物致知”的理论后，连续格了半个月竹子，也没格出什么东西来。终于在历经沧桑后参悟了“心学”。

知行合一。

我们需要的就是这种“知行合一”的精神，学习到了知识，高中毕业、大学毕业、博士毕业，我们就可以撩起袖子一心一意去格竹子参道了吗？不不不，我们要学会用发展的眼光看问题，“格物”和“致知”是需要相互影响的，我需要学习知识去探索自然，当然在探索中途，你也需要被现象改变，更新知识。唯有这样，才能成为一个合格的科学家。知行合一，如是而已。如果一直趴在一个横向的知识温床上，上面不服，下面不对的，是可笑的行为。

最后还是友善地希望对自然科学有兴趣的朋友，如果你想当开拓者，就去报考相关专业，去在【科学的木板上凿很多洞】（爱因斯坦语）；如果你只想了解人类的智慧，那你只需要学习基本的数学和科学知识后，在生活中多看看大家们的名作品，必能有所感悟。

最后来一句，科学真美，爱美之心人皆有之，我不批判你，却不希望你做傻事。

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