Лебединая песня искателей вечности

 


В 1269 году французский ученый Пьер де Марикур, один из первых в Европе исследователей магнетизма, предложил необычный для того времени проект самодвижущегося устройства. В отличие от банальных вечных двигателей, которым для работы нужны были противовесы, шарики или движение жидкости, устройство де Марикура приводили в действие практически не изученные тогда магнитные силы (рис. 1). Образцом для магнитного вечного двигателя послужил механизм Вселенной с циклическим обращением планет. Ради воссоздания этого механизма в земных условиях ученый даже забросил исследования магнитов.

Регулярно повторяющиеся события, в том числе годовой цикл или движение небесных тел, с незапамятных времен привлекали внимание людей и были для них символами вечности, божественного совершенства и всемогущества. И многие видные ученые Средневековья считали, что если смоделировать вечные и непрестанно повторяющиеся явления природы в доступных человеку условиях, то можно в чем-то уподобиться богам и, возможно, постигнуть тайну бессмертия или же просто своим творением прославить Творца. Поэтому помимо физических вечных двигателей (perpetuum mobile physicae), действие которых основано на известных физических законах, например на действии силы тяжести, законе Архимеда или капиллярных явлениях в жидкости, были и естественные вечные двигатели (perpetuum mobile naturae), создатели которых брали за образец небесную механику или циклические явления природы. Управляющие ими физические законы еще не были известны, и даже мысль об их существовании приходила не во всякую голову. Де Марикур, например, хотя и изучал магнитные силы, объяснял их возникновение божественным вмешательством.

Создателей perpetuum mobile naturae более всего занимала вечность процесса, поэтому их двигатели не были предназначены для совершения полезной работы и часто даже не были механическими. С этой точки зрения перпетуум-мобиле можно считать и вечную лампу, описанную Блаженным Августином (354—440). Она якобы горела в храме Венеры, и погасить ее не могли ни дождь, ни ветер. Сохранилась и легенда о светильнике, найденном в 1345 году на могиле Туллии, дочери Цицерона. К тому времени он горел уже полторы тысячи лет. До сих пор неугасающий огонь воплощает идею вечной памяти.

Естественным образчиком вечного движения (и вечного света) для человека была Вселенная. Еще Аристотель пришел к выводу, что только движение небесных тел постоянно, неизменно и вечно и поэтому служит мерой всех других движений, и создатели естественных вечных двигателей пытались копировать предложенный им эталон. Небесные тела шарообразны и движутся в вакууме. На Земле сложно воспроизвести такое движение, но можно, например, просверлить нашу планету насквозь, от полюса к полюсу, запустить в канал массивный твердый шар, и он будет кататься там сколь угодно долго, при условии, что из канала откачан воздух и оба его конца герметически запечатаны (рис. 2). Этот проект сохранил для нас некий Ханс Хольтцхамер, собравший в своей рукописи 1602 года много рисунков вечных двигателей.

Правда, тот же Аристотель утверждал, что вечное движение нигде, кроме космоса, невозможно, но тут уж с ним многие не соглашались. Добиться вечного кругово-го движения шаров в земных условиях, может быть, и нельзя, но ведь все дело в том, что называть движением. Разве не колеблется постоянно столбик ртути в ртутном барометре? В XVII веке для описания этого явления магдебургский бургомистр Отто фон Герике, известный своими опытами с вакуумом, пользовался латинским термином sempervivum (всегда движущийся), который совпадает по смыслу с понятием perpetuum mobile. А разве не вечен круговорот воды в природе? Взяв его за основу, сконструировал свой двигатель Иоганн Бернулли-старший, известный швейцарский математик и врач, живший в XVII—XVIII веках.

Двигатель Бернулли (рис. 3) представлял собой сосуд со вставленной в него стеклянной трубкой. В сосуд налита тяжелая жидкость В, а в трубку - менее плотная жидкость А. Конец трубки закрыт мембраной, пропускающей только жидкость А. Длина трубки а и высота жидкости b в сосуде таковы, что b/a > 2В/(А+В). По мнению Бернулли, при выполнении этого условия более легкая жидкость будет проникать через мембрану из сосуда в трубку, отчего смесь обеих жидкостей переливалась бы через верхний край трубки и вновь попадала в сосуд - весь этот процесс должен был повторяться бесконечно. Сама Природа, по убеждению Бернулли, доказывает возможность существования перпетуум-мобиле с замкнутым циклом. Ведь в естественных условиях вода сама поднимается из глубин океана к поверхности и, испаряясь, выпадает потом на склоны гор, откуда через родники, ручьи и реки стекает обратно в океан. Плотность соленой морской воды больше, чем пресной. Земля же выполняет роль гигантского фильтра, задерживающего в себе соли и пропускающего к родникам одну лишь чистую воду.

Иоганн Бернулли-старший был не единственным, кто интересовался принципами двухжидкостного перпетуум-мобиле. Его современник, французский аббат Жан д'От-Фёй, известный физик, механик и часовых дел мастер, предложил в 1692 году проект вечного двигателя с использованием химической реакции (рис. 4). Полость А его устройства заполняется растворами винного камня и купороса (винный камень — кислая калиевая соль винной кислоты). При их перемешивании начинается реакция с выделением газов, которые, закрывая клапаны у отверстий на концах двухколенной изогнутой трубки С, выдавят часть смеси в камеру D, где с определенного момента возникает избыточное давление. Это давление закрывает действующий лишь в одну сторону клапан на конце трубки В и тем самым отделяет жидкость в камере D от жидкости, оставшейся в полости А. Д'От-Фёй полагал, что смесь из камеры D будет постоянно отфильтровываться так, что в одном колене трубки С окажется чистый раствор винного камня, а в другом - раствор купороса. При этом через нижние клапаны оба раствора должны были снова вытекать в полость А и объединяться в исходную смесь.

Увы, автор ошибался. Во-первых, при смешивании растворов винного камня и купороса газ не выделяется. Кроме того, прореагировавшие компоненты химической реакции нельзя вернуть в первоначальное состояние и тем самым продолжать процесс бесконечно. К тому же химический перпетуум-мобиле — это реакция, представляющая собой одновременно анализ и синтез, притом цикличная и не допускающая потерь энергии в окружающую среду. Такой реакции не существует, однако в конце XVII века этого еще не знали. Более того, ни Бернулли, ни аббат д'От-Фёй не смогли убедиться в этом на опыте, потому что не осуществили свои идеи на практике и реальных двигателей не построили, что для средневековой науки весьма характерно. Научная идея ценилась гораздо выше эксперимента, а потому для обсуждения было достаточно даже туманного теоретического обоснования принципа действия машины. Дискуссии проходили бурно, но большинство проектов вечных двигателей так и остались невоплощенными. Именно благодаря преобладанию теоретических подходов к проблеме вечного движения идея перпетуум-мобиле отнюдь не была отвергнута как абсолютно неосуществимая, а с успехом пережила целые поколения своих исследователей, причем весьма именитых.

"Парацельс и его ученики хвалились, что им удалось создать и с помощью химических разделений и экстракций удержать в постоянном движении модель реального мира со всеми его небесными явлениями", — писал Джон Уилкинс, епископ Чеширский, один из основателей Лондонского королевского общества, живший на полтора века позже Парацельса. Он же записал инструкцию по получению вечного химического двигателя, к которой сам относился весьма скептически: "Смешивают пять унций амальгамы (т.е. сплав металла с ртутью) с таким же весовым количеством олова, все это растирают с десятью унциями сублимата и оставляют на четыре дня растворяться в камере на мраморной доске. Когда смесь станет подобной оливковому маслу, ее перегоняют на огне горящей соломы до получения сухой субстанции. В результате проведения этих растворений и перегонок со временем отделяются различные малые атомы, которые, если собрать их в стеклянный сосуд, окажутся в вечном движении". И ведь окажутся! Молекулы любого газа действительно непрерывно движутся. Жаль, что средневековые химики этого не знали и занимались смертоубийственным уловлением паров ртути в стеклянный сосуд. Кстати, по одной из версий, Парацельс умер именно от отравления ртутью.

Сам Уилкинс полагал, что химическая реакция, протекающая бурно и кратковременно, не годится для получения постоянного движения материи. Однако реакции бывают и весьма долгоиграющие. Одну из них, по-видимому, наблюдал еще один основатель Лондонского королевского общества, английский физик и химик Роберт Бойль, оставивший нам "Подлинное описание одной странной самопроизвольно движущейся жидкости". Дело было так. Один знакомый Бойлю "отличный учитель математики" изобрел огненную машину и, демонстрируя ее действие королю, поставил глиняный горшок с какой-то смесью на горячие угли. Смесь загорелась, ее сняли с огня, но оставшаяся в горшке жидкость, остынув, продолжала двигаться. Тогда учитель "бросил в сосуд немного семян, чтобы выяснить, передастся ли движение жидкости им. Однако смолообразная составляющая жидкости связала семена, образовав густую пену, которая распространилась по поверхности жидкости". Через двое суток учитель рассказал о случившемся Бойлю, который выпросил чудо-горшок себе и лично занялся наблюдениями. Горшок поместили в отапливаемой лаборатории, жидкость в нем продолжала двигаться и образовывать пену, которую Бойль снимал лично. Жидкость была темная, включала в себя маслянистые и смолообразные составляющие, которые отличались по цвету и двигались с разной интенсивностью. Бойль "часто замечал, что некоторые из клейких частиц вещества, хотя и казались поначалу не более булавочной головки, поднимаясь на поверхность, вдруг отходили друг от друга и образовывали радужные круги, представлявшие красивое и неожиданное зрелище. Эти фантастические явления следовали иногда быстро друг за другом и оставались видимыми до тех пор, пока их опять не закрывала густая пена". В закупоренной бутылке жидкость, лишенная доступа воздуха, замерла, когда Бойль открыл бутылку, движение не возобновилось, но, когда жидкость перелили из бутылки в плоский открытый сосуд, "она вновь начала двигаться так же быстро и переменчиво, как в большом глиняном горшке". Бойль любовался беспокойной жидкостью более десяти суток, но в один прекрасный день горшок треснул, его содержимое вытекло, и эксперимент естественным образом закончился. К сожалению, ученый, подробнейшим образом описывая все выкрутасы жидкости, не приводит ее состава, и сейчас трудно сказать, какой процесс Бойль принял за доказательство осуществимости вечного движения.

Большинство ученых, отдавших дань идее perpetuum mobile naturae, были серьезными исследователями, отнюдь не шарлатанами. Однако примерно до конца XVIII века наука существовала бок о бок с мистикой, причем мистика была серьезным подспорьем для ученых, вынужденных мыслить в условиях катастрофической нехватки знаний. Природа и ее явления были не просто объек¬тами научного исследования, а символами и знаками, которые указывали на отношение божества к человеку. Поэтому для каждого явления искали не только причину, но и его высший смысл. Хотя закон сохранения энергии еще не был открыт, опытные "физики-экспериментаторы" уже понимали, что вечный двигатель построить невозможно, ибо нельзя получить нечто из ничего. Но рядом с зарождавшейся физикой существовала метафизика, предполагавшая существование в природе неких "непостижимых" сил, предназначенных именно для получения энергии из ничего, и силы эти только ждали удобного случая себя проявить. Была схоластика, которая допускала чудеса и приписывала людям и предметам разные фантастические способности, и алхимия, убежденная, что всем в мире, в том числе живыми существами, управляют невидимые факторы, души. Вера в души, которыми наделены самые разные объекты, была основой философских воззрений позднего Средневековья и начала Нового времени. Согласно этим воззрениям, в теле каждого человека обитало несколько душ, отвечавших за работу отдельных органов. Например, растительная, или природная, душа хотя и располагалась в печени, однако управляла в организме процессом пищеварения и действовала совместно с оживляющей душой, помещавшейся в сердце человека. Из их взаимодействия возникала жизненная душа, которая распространялась по телу посредством кровообращения. В извилинах мозга она размягчала душу вдохновения, которая охватывала все тело с помощью нервов и приводила его в движение. Таковые понятия усугубляли уже упомянутая неприязнь к эксперименту и полное отсутствие связи между наукой и практикой. Главную миссию тогдашней науки ее служители видели в том, что она — часть философии природы, элемент общечеловеческого мировоззрения, средство развития духа человека, то есть своего рода поэтическая бесполезность.

Гремучая смесь естественно-научных и мистических понятий иногда порождала весьма своеобразный интеллектуальный продукт. Парацельс, например, хотя изучал анатомию и физиологию, верил в существование душ и даже развил эту теорию, утверждая, будто жизненно важными органами повелевают души злых ангелов, изгнанных с небес на землю за дурные поступки. Главный труд одного из самых известных ученых XVI века, итальянского оптика Джамбаттиста Порта, назывался "Естественная магия, или О чудесах природы". Эта книга выдержала 23 издания на латыни, 10 — на итальянском, 8 — на французском и к тому же была переведена на голландский и арабский языки. В ней наряду с вполне материалистическим анализом оптических явлений Порта обстоятельно описывает некую волшебную лампу, в свете которой окружающие являются с лошадиными головами, или дает читателям практические советы, как с помощью магнита удостовериться в целомудрии женщины. (Самые удивительные открытия всегда рождались на стыке наук.) Немецкий ученый XVII века Каспар Шотт был одновременно физиком, математиком и профессором теологии. Его перу принадлежат сочинения "Достопримечательности техники", "Гидравлико-пневматическая механика" и "Универсальная магия".

Возможно, процесс мышления некоторых ученых мужей Средневековья мы назвали бы экстремальным, но он вполне соответствовал тогдашнему уровню развития науки. Примером беспредельного торжества идеи над экспериментом и непоколебимой веры в возможность создания perpetuum mobile naturae служит методика, приведенная в книге неизвестного автора "Божественная магия, или Основное и точное учение о самых возвышенных кабалистических приемах".

"Попытайся в течение двенадцати недель после Рождества собрать с плодоносящих фруктовых деревьев столько росы, чтобы вместе получилось не менее половины или лучше целый маз (1,5 литра) воды. Собранную жидкость хорошо сохрани; в марте же собери с тех деревьев или с полей воды из тумана, в мае — воды с лугов, а также от первой грозы. От каждой из этих жидкостей возьми понемногу и слей все вместе в большую бутыль с длинным узким горлышком так, чтобы внутри оказался примерно один маз жидкости. Все это как следует сохрани, а по истечении одного месяца дистиллируй содержимое бутыли до тех пор, пока на дне ее не останется густой, как мед, сок, который ни в коем случае не пережги. От сохранившейся воды отлей примерно один маз, а к остатку в бутыли прибавь треть лота (1 лот — 12,8 г) астральной тинктуры. Всему этому дай хорошенько отстояться, чтобы полученная субстанция могла собраться в твердый, черный, как уголь, комок, который через некоторое время начнет распадаться. В верхней его части, как из тумана, появятся разные цвета и видения, которые опять исчезнут. Потом вода начнет зеленеть; вначале на ней возникнут зеленые пятна, которые будут все увеличиваться, потом появятся горы и поля, и, наконец, вся вода тоже исчезнет. Когда увидишь, что из земли уже не выделяется никакого пара, что на ее поверхности отсутствует роса и всюду только цветы и трава, возьми часть отлитой жидкости, добавь в нее немного астральной тинктуры и один лот этой смеси снова налей в бутыль, после чего закупори ее как следует. Внутри же все будет жить и расти. Если так не сделаешь, то субстанция, что находится в бутыли, воспламенится, бутыль разлетится на тысячу кусков, и, если окажешься в это время где-нибудь неподалеку, можешь легко расстаться с жизнью. Если же послушаешься этих советов и оставишь бутыль крепко закрытой примерно на месяц, а потом добавишь к ее содержимому еще один лот жидкости, тогда земля в бутыли начет распадаться, и снова появится вода с признаками жизни. С этой минуты в течение всего следующего месяца добавляй понемногу оставшейся субстанции, пока всю ее не израсходуешь. Тут же заметь себе, что если оставишь бутыль храниться в покое, то в ней будет подыматься пар, который окажется все равно как солнечный свет, а ночью — будто свет от луны и звезд. И если снаружи облачно, дождь, ветер и буря, молния, снег, туман, иней или роса, то все эти вещи будут в бутыли в течение трех месяцев точно повторяться".

Это потрясающее наставление по созданию модели Земли с циклическим ходом природных явлений, опубликованное в середине XVIII века, стало лебединой песней искателей вечности. С конца XVIII века позиции науки стали быстро укрепляться. В сороковых годах XIX века Юлиус Роберт Майер впервые сформулировал закон сохранения энергии, который постепенно убедил научную общественность в невозможности создания perpetuum mobile, как physicae, так и naturae. Но идея вечности не умерла. Совсем недавно журналисты писали о лампочке, которая сама собою горит в подвале Физического института Академии наук.

Источник: "Химия и жизнь"