人类还一直活在永动机的梦里？浅谈永动机永恒的科学圣杯

　　生活中所有事物都需要能量，灯泡需要能量发光、饭菜需要能量煮熟、笔记型电脑和不离身的手机需要能量才能运作。然而，灯泡不会永远亮着、饭菜不能永保温热、电子产品也绝无可能摆脱充电器的掌控，这是因为任何能量都会在传递过程中有所损耗的缘故。也就是说，当灯泡在发光时，它不仅仅只是散发出温暖的光线而已，能量会悄悄地脱下亮晃晃的金丝罩袍，换成一身发热衣，转变成热跑到空气当中。因此，尽管物理世界当中有＂能量不灭＂的说法，直观来看能量是会跑到别的地方去的。
　　灯泡将电力转化为光能的同时，也在散佚热能
　　让我们来想像一下，如果有种方法可以让能量不会耗损，那么我们就永远不需要行动充电器来增加背包重量了！事实上，科学家一直都在寻找着能使能量乖乖听话的妙方，＂永动机＂成为他们倾尽心力追寻的科学圣杯 。
　　这场寻找圣杯的长期抗战从古有之。公元七世纪，印度天文学家想像一种轮子，在中空的轮辐内装着如流水般的水银，这轮子一旦开始运动，便可以不须挹注任何能量，不断的运作下去。十三世纪，法国人亨内考制作出最古老的永动机，一个转轴上如蜘蛛般连接数支悬臂，利用力矩转动，称之为＂魔轮＂。
　　魔轮
　　文艺复兴时期，鬼才莱昂纳多˙达芬奇也曾经构想出类似概念的转盘，不过把悬臂改成一个个的小钢珠，利用右侧钢珠往下掉的力量带动左侧钢珠向上，使轮盘转动不止。
　　达芬奇永动机手稿
　　这些属于第一类永动机。所谓第一类永动机，就是＂不需要消耗能量，却可以永远对外做功的机器＂，换句话说，就是一种神奇的能量提供机，能够源源不绝的贡献出能量，如同一台上帝牌饮水机，可以为全世界的人解渴而不须为机器加水。这种仿佛开了外挂的机器想当然尔是不可能存在的，＂热力学第一定律＂狠狠地赏了这种天方夜谭一巴掌。十八世纪工业革命开始后，人们需要更多科学理论来帮助机械工业的进行，而热力学应运而生，主要为讨论功与热量的转换。简单来说，就是讨论能量是否永远存在、如何产生能量等等的＂能量议题＂。热力学可以总结成四条定律：
　　热力学第零定律，定义温度，指出了相互接触的两个系统，热流的方向。
　　热力学第一定律，指出内能这一物理量的存在，并且与系统整体运动的动能和系统与与环境交互作用的位能是不同的，区分出热与功的转换。
　　热力学第二定律，涉及的物理量是温度和熵。熵是研究不可逆过程引入的物理量，表征系统通过热力学过程向外界最多可以做多少热力学功。
　　热力学第三定律，不可能透过有限过程使系统冷却到绝对零度。
　　引用自百科
　　第一类永动机违反了热力学第一定律，因为能量不可能无中生有，这与能量守恒的真理背道而驰。于是第二类永动机诞生，其概念就是＂在没有消耗的情况下，以最初吸收的能量永远运作下去＂。想像一台汽车，只要加一次油就可以永远开下去，这就是第二类永动机的概念。美国人约翰˙加姆吉发明零发动机，他利用海水的热量将液氨汽化，推动机械运转；被尊称为＂热力学之父＂的法国工程师尼古拉·萨迪·卡诺，在其著作《论火的动力》中提出卡诺热机概念，简易来说便是一连串完美的吸热放热的反应，最后以能量无损耗的方式运作的机器。
　　面对这类永动机，同样的，热力学也准备好热腾腾的大巴掌，用第二定律否决它们的可能性。任何能量传递都必定伴随能量流失，从最初的电灯泡的例子便可以明白，电能在灯泡中转变为光能的过程中，也会转化成热能散佚于空气当中，也就是说，百分之百的完美传递是不存在的。
　　在这个资源不断被消耗利用的世界，无怪乎人们渴望著有一个不需耗费能量便可运作的存在
　　这横跨科学界无数年华的圣杯之战，在近代物理前进的脚步中逐渐喧哗散尽，人们几乎已放弃寻找永恒。在这个资源不断被消耗利用的世界，无怪乎人们渴望著有一个不需耗费能量便可运作的存在，如同一个丰饶角，源源不绝地贡献出水与粮食。这种心理一开始来自于工业起步的刺激，长期人类集体的欲望挪移至今日，似乎也包含了一种只需取用而不需负责任的扭曲心态。一个取之不尽用之不竭的宝藏无须人们节俭，无须客套谦让，如果那张饕餮般贪婪吞咽的嘴脸不经意地显露，也不须隐藏其血盆大口以恐遭遇挞伐。于是人们一面撕咬着，一面又寻找着，怀着恐惧不安和渺茫细微的渴求。这么说来似乎是将研究永恒能量的人说得残酷卑鄙，然而并非针对于兢兢业业追求真理实证的探索者们，而是对于人类集体精神意志的批判。科学初始的念想总是单纯，放置于互相争夺资源的时空之下，那些纯白难免也染上一些尘世间的渣滓了。
　　手拿丰饶羊角的蜜涅芙Minerva（希腊神话中雅典娜的罗马版本）。顺带一提，这座雕像在爱尔兰，HIBERNIA就是爱尔兰的拉丁文。
　　永动机，是科学界的圣杯，也是全体人类的圣杯，若是真能被发掘，或许能够阻止现在的能源争夺、未来势在必行的能源战争。然，如果永动机问世，人们对于能源的追求是就此满足，还是变本加厉呢？
　　后记：本篇简单介绍了永动机的基本概念，关于永动机，还有许多有趣的历史与发展，例如永动机骗局、科学玩具等等，很值得去探究哦。