永动机,这个词汇在物理学中一直是一个充满争议和神秘的存在。简单来说,永动机是一种理论上能够持续运转而不需要外部能源输入的机器。然而,根据能量守恒定律,这种机器在现实中是不存在的。尽管如此,人类对永动机的构想和探索从未停止。

持续180年的实验
在牛津大学,有一个电铃已经响了180多年,被一些人称为“永动机”的代表。这个电铃的工作原理基于电磁感应,通过机械能转化为电能,从而驱动铃锤敲击铃铛发出声音。

这个被放置在牛津大学克拉伦登实验室门厅附近的走廊中的电铃,自1840年以来一直在那里运行,从未停止过。这个设备被称为牛津电铃,由牧师兼物理学家Robert Walker收藏和购买。尽管电铃发出的声音并不响亮,但现在仍然被一个双层玻璃隔离着,因此听不到声音。
牛津电铃包括两个黄铜铃铛,每个铃铛的上面都有一个干电堆,两个干电堆串联在一起。在两个黄铜铃铛之间悬挂着一个直径4毫米的金属球。当金属球碰到铃铛时,它就会被干电堆充电,然后被静电排斥,并触碰另一个铃铛。这个过程反复进行,导致响铃不停摆动,其振荡频率为2赫兹,至今已经响了100多亿次。

核能电池供电?
有趣的是,这个设备在1840年购买时,制造商告知它最多运行3-4年,但结果完全超乎想象。那么,是什么电池能持续这么长时间供能呢?实际上,现在只知道干电堆的外表被硫化涂覆包裹用于绝缘,内部到底是什么材料在供电,至今不清楚。因为这个实验还没有结束,所以并没有被拆开。

运行180年背后的原因
不过,人们大概知道它为什么能运行这么长时间,简单地说就是这个电铃非常节能。金属球通过静电力来摆动,它需要高压——其电压高达2000伏,但只有极少量的电荷从一个铃传递到另一个——每次掰动损失1微安左右。
或许要让这个实验结束,它要么是黄铜铃铛被磨平了;要么是两个干电堆的电荷趋于均匀分配。还有值得提的一点,历史上有很多人试图复刻这个实验,但都失败了。这个电铃似乎是一个“永动机”,因为它已经运行了180多年,而且似乎没有停止的迹象。

它是永动机吗?
这个电铃并不能真正算作永动机。它只是利用了一些物理原理,将能量从一种形式转化为另一种形式,而不是创造出新的能量,能量的损耗依然存在,只是比较节能而已。真正的永动机应该是能够持续运转,不需要任何外部能源输入的机器。
尽管永动机在现实中不存在,但人类对永动机的构想和探索从未停止。未来,随着科技的进步,我们可能会发现新的能源形式,或者创造出更加高效的能量转换方式,使得一些设备能够接近永动机的效果。例如,利用核聚变能、太阳能、风能等可再生能源,我们可以设计出更加高效、持久的能源系统。
总之,永动机虽然是一个理想化的概念,但它激发了人类对能源和科技的探索和创新。牛津大学的电铃虽然不能算作真正的永动机,但它展示了人类利用物理原理创造出持久、稳定的能源系统的可能性。
