文／胡妙芬

時間進入19世紀，愈來愈多的工廠與礦業如雨後春筍般出現，機器雷鳴似的轟隆聲畫破寧靜，工廠更加依賴蒸汽機，想將蒸汽機改良得更有效率的慾望也更加強烈。只不過，工程師們在摸索改良作業時，個個都只是照著「經驗」、「感覺」走，實際上對於熱能如何轉變為機械運動的理論，根本不清不楚；更何況，眾人對「能量」這件事都還沒有任何明確的概念。這從19世紀初期，「永動機」（perpetual motion）風潮又突然席捲歐洲，就可以看得出來。

永動機迷思

當時只要有人一宣稱：「我發明了一部永動機！」必定在各地引發陣陣騷動。人們想做出的永動機，是「不需要輸入能源，就能持續運轉，永不止息」的機器；這樣就能有源源不絕的動力，可以發電、磨麵粉、紡紗、抽水……帶來的財富一輩子都用不完。聽起來多有吸引力！其實打從1159年，印度的數學家巴斯卡拉（Bhaskara the Learned），就絞盡腦汁設計出永不停止轉動的「巴斯卡拉輪」。

結果這件事難上加難，巴斯卡拉並沒有成功。後輩科學家們再接再厲，不少人像著魔似的，投注一生研究永動機。

猜猜看，右邊幾款「永動機」，哪一個可以永不停止，真正運轉到天荒地老？事實上，他們全部都失敗了。換句話說，千年來痴迷於永動機的設計建造者，從來沒有成功過，一個都沒有。

自動輪騙局

不只如此，永動機的魔力還引來想出名或發財的騙子。1714年，有位德國人貝斯勒（Johann Bessler），宣稱自己發明出「自動輪」，每分鐘旋轉60次，每次可以舉重16公斤。這位老兄很狡猾，故意不公開原理，徵求各路好漢來踢館，驗證他的自動輪是真是假。結果在1717年，一位來自波蘭的州長真的派人守著他的自動輪，過了40天後，發現自動輪的確沒有停止，所以頒發證書向世界證明，奧爾菲留斯的自動輪是貨真價實的永動機。

從此以後，奧爾菲留斯光是展示自動輪，就賺進大筆財富，又獲得貴族們的科學贊助，得意又風光。直到有一天，他的妻子與女僕吵架，女僕一氣之下對外爆料──原來這部自動輪是靠躲在牆壁夾層中的女僕拉著纜繩運轉的，根本不是什麼永動機。

師承道耳吞

當時很多人一頭栽進永動機這門夢幻科學裡，不可自拔。包括一位富裕的英國啤酒商之子──焦耳（James Joule）。當時還是少年的小焦耳，是典型永動機迷，除了參考前輩們的作品，也想設計出屬於自己的永動機。他經常絞盡腦汁，熬夜畫設計圖，並且在爸爸為他建立的私人實驗室裡，動手製作零件，組裝夢想中的永動機。可是他的永動機永遠中看不中用，明明設計理念很合理，結構組裝也不成問題，但是不知道為什麼，實際成品卻很掉漆，每次都是只動幾下，就不再動了。

一陣子過後，心碎的小焦耳只好把永動機拋在腦後，跟著當時發現「原子論」而名滿天下的大科學家道耳吞（Dalton）（參考國二理化課本第6章），紮紮實實的學起真正的科學。誰料到十年、二十年過去，焦耳卻發現了「能量不可能無中生有」的「能量守恆定律」，親手把自己曾經心動不已的永動機，送進墳墓裡去。

（待續）

本文摘自《科學史上最有梗的20堂物理課》 親子天下出版