“永动的”钟表

我们在本书中已经介绍了好几种臆想的“永动机”，并且也解释了发明永动机的努力没有希望的原因。现在我们来谈谈一种“免费”的发动机，也就是能够不定期长时间运转，但却不需要任何关照的发动机，因为这种发动机所需要的能量来自周围环境中取之不尽的储藏。所有人都应该看见过气压计——水银气压计和金属气压计。在水银气压计里，汞柱的顶点总是会随着大气压的变化升起或降下；在金属气压计里，随着大气压的变化，指针会进行摆动。在18世纪，一位聪明的发明家采用气压计的这种运动来发动钟表机芯，制造出一只能够自行发动，而且永不停转的钟表。英国著名的机械师和天文学家弗格森看到这个有趣的发明以后，曾经这样评价道（在1774年）：

“我仔细观察了上面说的那只时钟，它是通过一个特制的气压计里汞柱的升降进行驱动的；没有理由认为这只时钟会在某一时刻停下来，因为即使把气压计完全断开，积聚在这只时钟里的动力，也足够维持它转动一年之久。应该坦白地说，据我对这只时钟的细致观察，无论在构造上、还是在制作上，它都是我见到过的最精巧的装置。”

遗憾的是这只时钟没有能够保留到今天，它被偷走了，也没有人知道它现在在什么地方。不过，这位天文学家所绘的结构图保留了下来，因此还有可能把它复制出来。

在这只时钟结构中，包括一只大型水银气压计：一只挂在框架上的玻璃瓶，以及一只颈瓶朝下插在这只玻璃瓶里的长颈瓶，在上述容器中，一共装了150公斤水银。玻璃瓶和长颈瓶是可以相对活动的。还有一组巧妙的杠杆，可以在大气压力增加的时候，把长颈瓶下移，把玻璃瓶上移；在气压降低的时候，做相反的运动。这两种运动都会让一只小齿轮按一个方向转动。只有在大气压完全不变的情况下，这个齿轮才会静止不动——但是在这个间歇的时间里，借助于钟摆下落积累下来的能量，时钟装置仍然能够运转。要做到既能让钟摆向上提升，同时又利用它们的下落来带动机芯，是不容易做到的，但是，古代的钟表匠却有足够的创造力解决这个问题。原来，气压变化产生的能量明显超过了需求量，也就是说，钟摆上升的速度要比下落快；因此需要一个特别的装置，等到钟摆提升到最高点的时候，周期性地把它们放下去。

读者很容易发现这种“免费”的发动机或者类似的装置与“永动机”的重要原则性区别。在“免费”的发动机里，能量不是像永动机的发明家所幻想的那样从一无所有中产生，它所需要的能量是从外部获得的，在我们的这个例子里，钟表的驱动能量来自于周围的大气，而大气中的能量是从阳光获取的。在实践中，如果“免费”的发动机的制造成本与它们所能产生的能量相比，不是太贵的话（在大部分情况下是非常贵的），“免费”的发动机就像真正的“永动机”一样有益了。

稍后，我们还会介绍另外一类“免费”的发动机，到那个时候，我们就会举例说明，为什么说这种发动机在工业上通常是得不偿失的。