Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии

Если собрать устройство, показанное на рис. 1.27,а, и во внутренний сосуд, погруженный в воду, налить раствор, например, соли, то вода будет просачиваться во внутренний сосуд. Уровень в трубке будет повышаться до тех пор, пока давление раствора на дне трубки не станет равным так называемому осмотическому давлению. Это давление, определенное для каждого раствора, препятствует дальнейшему проникновению воды через перегородку; в трубке устанавливается определенный уровень h. В этом и проявляется осмос. Именно он определяет разбухание семян, погруженных в воду, подъем воды из почвы по стволам деревьев и многие другие биологические процессы.

^{Рис. 1.27. Осмотический ppm Иоганна Бернулли: а — равновесие;  б — перетекание жидкости; 1 — вода; 2 — перегородка (мембрана); 3 — раствор соли}

Бернулли считал, что осмотическое давление можно использовать для непрерывного поднятия воды с нижнего уровня на верхний. Он основывался на своей теории происхождения речной воды из морской. По его мнению, соленая морская вода, проходя через слои земли, пропускающие воду (но не пропускающие соль), превращается в пресную, поднимается наверх и снова стекает в море в виде рек. Такая постоянная циркуляция воды представляла собой явный perpetuum mobile naturae, поэтому совершенно естественна была мысль создать соответствующий ppm artificae.

Таким образом, говоря современным языком, Бернулли считал верхний слой земли полупроницаемой перегородкой; но даже если бы он обладал этим свойством, то пресная вода просачивалась бы в море, а не наоборот. (Морская вода, как известно, опресняется путем испарения и попадает в реки через атмосферу в виде осадков.)

Легко показать, что осмотическое давление нельзя использовать для подъема воды в гидравлическом ppm. Сделаем так, как предлагал Бернулли: срежем трубку внутреннего сосуда на высоте h₁ < h (т. е. ниже того уровня h, который обеспечивается осмотическим давлением). Тогда вода действительно будет стекать с верхнего уровня на нижний (рис. 1.26,6).

Казалось бы, цель достигнута — вода будет вытекать вечно. Но радоваться рано — струя стекающей жидкости постепенно уменьшается и через некоторое время иссякает совсем. Объясняется это очень просто — ведь сливается не чистая вода, а раствор соли!

Постепенно во внутреннем сосуде раствор будет разбавляться поступающей через перегородку чистой водой, а во внешнем — засоляться. Когда концентрации раствора с обеих сторон перегородки сравняются, вся система придет в равновесие и процесс прекратится; соляной раствор станет такой же «мертвой водой», как та, о которой писал Леонардо да Винчи. Чтобы возобновился процесс осмоса, нужно раствор во внутреннем сосуде все время солить, а во внешнем, напротив, опреснять. Но тогда это уже будет не ppm, а своеобразный «солевой двигатель», который постоянно надо питать солью и пресной водой (так же, как тепловой двигатель топливом и воздухом).

Мы кратко рассмотрели историческую обстановку, определившую название и развитие идеи ppm, основные виды вечных двигателей, а также дискуссию между их сторонниками и противниками. Все это относится к тому периоду, когда представление об энергии и ее сохранении или вообще отсутствовало, или только формировалось применительно к механике. Однако это рассмотрение будет незавершенным, если в нем не отразить историю вечного двигателя Эрнста Бесслера (Орфиреуса) и связанные с ней события. Она происходила в первой половине XVIII в. и завершает, по существу, первый период истории ppm. В ней, как в зеркале, отразились технические, научные и даже психологические аспекты истории ppm; многие из них сохранили значение и до нашего времени. 

1.6. Орфиреус, ppm и Петр I