程序员小灰用漫画教你学编程：什么是第一类永动机？

作者：程序员小灰
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从古至今，人类一直在想方设法借用外力来协助自身的生产和生活。比如，我们借助牛的力量来耕田，借助马的力量来远行，借助水和风的力量来灌溉和磨面。

虽然这些外力对我们起到了巨大的帮助，但终究存在着各种局限性，有没有什么方法，可以让我们获得无穷无尽的动能呢？

在13世纪，有一位法国人提出了一种叫做“魔轮”的发明。魔轮的中间是一个大齿轮，齿轮边缘安装着12根长度相同的活动短杆，每个短杆的末端装有一颗铁球。

发明者认为，在理想情况下，这个大齿轮可以在没有任何外力的情况下，永远旋转下去。

这就是人类对于永动机实现的最早想法。

学过初中物理的小伙伴都知道，杠杆的力矩，也就是驱使杠杆转动的力量，等于力的大小和力臂长度的乘积。在两边的力度相等的情况下，哪一边的力臂更长，杠杆就会向哪一边倾斜。

人们最初设计的永动机，也可以看成是一个杠杆。

在任一时刻，右侧铁球连接的短杆呈伸直的状态，离齿轮中心比较远；左侧铁球连接的短杆呈下垂状态，离齿轮中心较近。因此，如果把整个系统看成一个杠杆，那么杠杆右侧的力臂大于左侧的力臂。

同时，由于每一个铁球的重量都是相等的，所以发明者认为，在任一时刻，右侧的力矩必定大于左侧的力矩，齿轮会在铁球的带动下始终顺时针旋转。

1847年，英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳，成功验证了能量守恒定律。

从此人们认识到，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。

正因为这个原因，第一类永动机是根本不可能实现的。