Галилей, изучая качания маятника, убедился: сила тяжести, разгоняя и замедляя маятник при его размахах,

не может произвести большую работу, чем та, что была затрачена в первоначальном толчке или при первоначальном отклонении маятника.

Но «вечные» машины продолжают появляться на свет!

Ни одна из них не даёт бесплатной работы, каждая приносит своему творцу разочарование. И каждая обогащает науку, заставляет учёных приблизиться ещё на шаг к истине, к пониманию запретов природы.

Всплеск веры в возможность создать вечный двигатель произошёл после изобретения электрических машин. Эта вера окрылила пивовара и физика Джоуля, человека практичного и предприимчивого. Он воспользовался вольтовой батареей и запустил от неё электродвигатель собственной конструкции. Батарея быстро выдохлась, и Джоуль смирился с неудачей: цинк в батарее съедался, а менять его стоило довольно дорого. Джоуль не стал упорствовать и оправдал свою неудачу оригинальным расчётом: он пришёл к выводу, что лошадь никогда не будет вытеснена электродвигателем, так как прокормить её дешевле, чем менять цинк в батареях. Эта работа не увенчалась созданием перпетуум-мобиле. Но сыграла огромную роль в исследовании количественных соотношений между теплотой и механической энергией.

Неудача Джоуля не отрезвила энтузиастов — волны научного прогресса приносят всё новые и новые варианты перпетуум-мобиле! Но какие идеи ни используют конструкторы, какой принцип действия вечного двигателя ни применяют, порочный круг неудач повторяется — полезная работа всегда меньше затраченной.

Здесь уместно подчеркнуть, что ликвидация трения в механизме не превратила бы его в вечный двигатель, не спасла бы идею. Ведь заманчивым является не пустое подражание вечному небесному движению или движению атомов, которое действительно происходит без трения. Разумеется, величественное кружение светил — впечатляющее явление, но для практических нужд бесполезное. Получение бесплатной энергии без затрат топлива — вот что изменило бы ход цивилизации. Просто вечное или почти вечное движение можно, пожалуй, осуществить с помощью большого маховика, вращающегося на хороших шариковых подшипниках. Но если от такого механизма попробовать отбирать энергию, он раньше или позже остановится. Вечный источник энергии, по идее, должен работать сам по себе, не только подкармливая себя, но и работая на «хозяина». Только такой вечный двигатель мог бы дать баснословные прибыли. Из-за них-то и возникал ажиотаж вокруг машин, выдаваемых за вечные. Ради этого предприниматели шли на любые расходы и сулили огромные вознаграждения…

И всё-таки перелом приближался. Зрело убеждение несостоятельности жадной мечты о бесплатной работе. В этой главе мы встретились с первым учёным, попытавшимся развенчать идею вечного двигателя. Теперь нам предстоит встретиться с тем, кто не только ясно понял, но и чётко изложил всеобщий закон, запрещающий возможность создания вечного двигателя.

«Сколько употреблено на сон, столько отнято от бдения»

Этот учёный родился далеко от цивилизованных центров, в заснеженном уголке, где большинство жителей не только не слышало о вечном двигателе или спорах о теплоте, магнетизме, электричестве, но и не обращало особого внимания на самое впечатляющее проявление этих сил, которым славится край, — на потрясающее воображение северное сияние. Знамение, гнев божий — дальше этого не простиралась пытливость поморов, жизнь которых проходила в тяжёлой борьбе за существование.

Сын архангельского помора в детстве не слышал таких великих имен, как Аристотель, Леонардо да Винчи, Ньютон, но стал в один ряд с ними, как последний из плеяды универсальных гениев.

Сфера научных интересов Ломоносова обнимает буквально все проблемы естествознания XVIII века. Его труды открыли первую страницу познания разных явлений природы. Он много думал и над загадкой теплоты, но специально проблемой вечного двигателя Ломоносов не занимался. Он считал само собой разумеющейся невозможность осуществления вечного двигателя, и это привело его к необычно всеобъемлющей формулировке закона сохранения, которую Ломоносов дал в 1748 году:

«Все изменения, случающиеся в природе, происходят так, что если что-либо прибавится к чему-либо, то столько же отнимется от чего-то другого. Так, сколько к какому-нибудь телу присоединяется материи, столько же отнимается от другого; сколько часов я употребляю на сон, столько же отнимаю от бдения, и т. д. Так как этот закон природы всеобщ, то он простирается даже на самые правила движения: тело, побуждающее своим толчком другое к движению, столько же теряет своего движения, сколько сообщает другому, движимому им».

Казалось бы, вопрос о возможности получения чего-либо из ничего исчерпан. Как же могло случиться, что даже через сто лет после этой формулировки Майер подвергается преследованиям за посягательства на ошибочные, но привычные взгляды на природу того, что теперь именуется одним словом — энергия? Как могло случиться, что Французской академии наук, изнемогшей от необходимости изучать бесчисленные проекты перпетуум-мобиле, пришлось принять специальное решение — оставлять без внимания всякие проекты вечных двигателей? Это было в 1765 году, через семнадцать лет после ломоносовского заключения! Кто же эти безумцы, запускающие воздушные шарики сенсаций? Кто отваживается идти против законов природы?

Если это люди, далёкие от науки, — прожектёры, авантюристы, прельщённые перспективой славы и богатства, — с них спрос не велик… Но… самое парадоксальное в этой истории то, что бег за мечтой продолжали учёные! Учёные, свято верящие в законы природы и тем не менее уверовавшие в чудо!

Что же это за новая химера?

Второе начало

Новым увлечением XIX века стали особые вечные двигатели, они привлекли изобретателей тем, что породили надежду на получение бесплатной энергии без нарушения закона сохранения. Они заронили веру в возможность компромисса с природой.

Речь идет, конечно, не об утилизации «вечных» в масштабах человеческой истории источников энергии рек или морских приливов, ветра или тепла земных недр, не об использовании излучения Солнца или разности температур поверхностных и глубинных слоёв океанов. Здесь все ясно. Подобные источники уже поставлены на службу человечеству.

В середине прошлого века родилось коварное заблуждение, дающее сложные рецидивы вплоть до наших дней. Вечный двигатель второго рода — так именуется новый тип перпетуум-мобиле, якобы способный без ограничения превращать тепло, запасённое в окружающих телах, в другие виды энергии.

Первый толчок к этому заблуждению дало изобретение и развитие паровых машин. Прошло немного времени после начала триумфального шествия паровых машин, как стало ясно, что эти прожорливые чудовища настолько плохо используют топливо, что грозят быстрым уничтожением лесов и исчерпанием запасов угля. Однако, несмотря на все попытки инженеров добиться улучшения работы паровых машин, сделать их более экономичными не удавалось. Да и как могло удасться, если существо процессов, сопровождающих работу этих машин, было совершенно непонятно?

Проблемой тепловых машин заинтересовался военный инженер Сади Карно. Поступив в 1819 году на должность лейтенанта во французский Генеральный штаб, юноша вынужден был заниматься мелкими поручениями. Ему не давали хода: его отец, Лазар Карно, бывший министр Французской республики, после реставрации монархии находился в изгнании.

Молодой Карно был умён, усидчив и не тратил время на карьеру. Он отдавал все силы и досуг науке.

Он решил попытаться добиться от паровых машин большей отдачи.

В 1824 году вышел из печати его труд «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных проявить эту силу» — единственная работа, опубликованная при жизни этого гения. В возрасте сорока лет он заболел скарлатиной, а через два месяца заразился холерой, которой понадобилось лишь несколько часов, чтобы свести его в могилу.

В своём труде Карно приходит к удручающему для энтузиастов паровых машин и великому для развития термодинамики выводу. Этот вывод настолько поразителен, что поверг даже самых мудрых из учёных в изумление и ужас. Но не менее изумителен путь, каким Карно пришёл к этому выводу.