А ведь Бесслер жуликом не был...

Johann Ernst Elias Bessler (1680 – 1745), взявший себе псевдоним Orffyreus, испробовал много профессий, прежде чем нашел свое призвание. Он был врачом, алхимиком, гравером, часовых дел мастером, инженером-механиком и т. д. Но в историю он вошел как создатель якобы работающего вечного двигателя, известного под названием Bessler Rad. Хотя академическая наука утверждает, что вечных двигателей не бывает, однако в музее города Гера до сих демонстрируется работающая модель колеса. Когда сотрудник музея убирает цепочку, препятствующую работе, колесо начинает вращаться. Не верите? Тогда смотрите хотя бы вот этот ролик:

Какая сила заставляет вращаться колесо? Или сотрудники музея провели к колесу тайный привод от постороннего источника движения? Хотя самого Бесслера под конец его карьеры обвиняли именно в таком жульничестве, однако трудно поверить, что сегодня сотрудники музея решились на такой же обман. Информация о том, будто на колесо был сделан тайный привод через стену из соседнего помещения, где в момент демонстрации находилась служанка, пошла со слов самой служанки. Однако известно, что служанка стала рассказывать об этом только после того, как она проворовалась и Бесслер ее выгнал. Поэтому вполне может быть, что служанка просто решила отомстить своему хозяину и оболгала его.

Первая демонстрация работающего колеса была организована Бесслером 12 ноября 1717 года в замке своего покровителя ландграфа Карла Гессен-Кассельского. Колесо внимательно осмотрели, убедились в отсутствии скрытых веревок и проводов, и опечатали комнату с колесом на две недели. По окончании отведенного времени комнату вскрыли и обнаружили, что колесо работает. Второй этап проверки занял уже два месяца. Но и через два месяца колесо работало. После этого слава о талантливом изобретателе вечного двигателя стала распространяться по Европе со скоростью лесного пожара.

Изобретение состояло из самого колеса, двух маятников по бокам и четырех деревянных брусков между колесом и маятником, которые постоянно поднимались вращающимся валом и снова падали на специальную подставку под действием собственной силы тяжести. Бесслер не рассказывал о природе источника движения своего колеса. Скорее всего, он и сам этого не знал. Внутреннее устройство колеса он также держал в тайне. Но все же иногда в разговоре кое-какие детали раскрывал. Анализ его откровений позволяет сделать далеко идущие выводы.

Когда его однажды спросили о необходимости маятников, Бесслер ответил, что они нужны для стабилизации вращения. Однако маятники никогда с этой целью не используются, вращение стабилизируется маховиками, то есть колесами большой массы. У Бесслера было именно такое колесо. Поэтому напрашивается вывод, что все разговоры о каком-то сложном внутреннем устройстве колеса были дезинформацией, специально распространяемой изобретателем для увода внимания в ложном направлении, а источник движущей силы крылся в маятниках. И тогда закономерно напрашивается вопрос: а можно ли организовать такое движение маятника, чтобы он раскачивался с постоянно увеличивающейся амплитудой только за счет внутренних сил?

Если кто-то ответит, что это невозможно, он будет неправ. Вспомните самые обычные детские качели. Это точно такой же маятник, который стоял в устройстве Бесслера. Качели достаточно легко раскачать только внутренними усилиями, и многие дети умеют это делать. Для этого нужно приседать в самой верхней точке амплитуды и распрямляться в самой нижней ее точке. Когда мы приседаем в самой верхней точке амплитуды, мы тем самым смещаем центр тяжести маятника немного вниз и увеличиваем радиус вращения. А при подъеме из согнутого положения мы смещаем центр тяжести системы вверх и уменьшаем радиус вращения. Иными словами, мы постоянно меняем длину маятника. Такие колебания с постоянно меняющейся длиной маятника называются параметрическими колебаниями и в механике они достаточно подробно исследованы. Самое интригующее состоит в том, что при таком движении суммарная кинетическая энергия всей системы увеличивается.

Формулы механики, описывающие процесс параметрических колебаний, ничего не говорят о природе источника, из которого поступает энергия в систему. Они только показывают факт увеличения энергии. А на вопрос о природе источника мы должны ответить сами.

Первое, что приходит на ум, это гравитационное поле Земли. Маятник в устройстве Бесслера (и детские качели тоже) раскачивался под действием силы тяжести, то есть силы гравитации. Гравитационное поле нашей планеты содержит в себе энергию, превосходящую энергию всех известных на сегодняшний день месторождений углеводородного топлива (угля, нефти, газа, сланцев и т. д.) более чем в миллиард раз. Мы извлекаем энергию из гравитационного поля и преобразуем ее в электричество с помощью гидроэлектростанций. Хотя многим кажется, будто в гидроэлектростанциях действует солнечная энергия, такое представление ошибочно. Солнце действительно участвует в процессе природного круговорота воды, испаряя воду с поверхности морей и океанов и сообщая пару некоторое количество тепловой энергии. Но Солнце уходит из процесса круговорота на стадии конденсации пара в верхних холодных слоях атмосферы, когда выделяется точно такое же количество тепла, какое было затрачено на испарение внизу. Тогда за счет чего растет кинетическая энергия падающих дождевых капель? За счет энергии гравитационного поля, потому что капли падают под действием гравитации. И эта накопленная кинетическая энергия потом крутит наши гидротурбины.

Однако, для устройства немецкого механика такой процесс оказывается невозможным из-за действия правила нулевой работы. Это правило сформулировал физик и математик Карл Гаусс в середине 19 века. Оно звучит следующим образом: по какой бы сложной и запутанной траектории не перемещался рабочий орган в потенциальном поле, но, когда он приходит в начальную точку старта и тем самым замыкает контур, в этой точке его энергия всегда равна начальной энергии, следовательно общая энергия поля остается неизменной, и полезная работа не выполняется. Гравитационное поле является разновидностью поля потенциального, поэтому для гравитационного поля правило нулевой работы также должно выполняться.

Однако Гаусс не заметил, что применительно к гравитационному полю возникает одна особенность, которая может изменить результат на противоположный: выталкивающая сила Архимеда. Она возникает, когда вокруг рабочего органа имеется некоторая среда в форме воды или воздуха. Сила Архимеда может быть очень мала и на практике мы ее не чувствуем, но именно ее наличие позволяет обойти запрет на извлечение энергии из гравитационного поля. Для этого нужно сделать так, чтобы сила Архимеда менялась при движении рабочего органа по контуру. А это достигается путем изменения фазового состояния. То есть нужно сделать так, чтобы рабочий орган на одних участках траектории двигался в форме жидкости, а на других участках в форме пара. Но если фазовое состояние рабочего органа не меняется, энергию из гравитационного поля извлечь не удастся.

В гидроэлектростанциях это условие выполняется автоматически: вода поднимается в атмосфере в форме пара, но падает в форме жидкости. А в устройстве Бесслера все детали своего фазового состояния не меняют, оставаясь всегда в состоянии твердого тела. Конечно, можно предположить, что внутри самого колеса идут какие-то процессы испарения и конденсации. Но для этого необходимо обеспечить подвод к колесу достаточно большого количества тепла и его последующий отвод. Однако, в установке не было элементов, которые выполняли бы такую функцию.

И тогда остается последняя возможность спасти законы физики: физический вакуум. Те, кто не знаком с основами квантовой механики, часто путают физический вакуум с техническим, что ни в коем случае нельзя делать. Технический вакуум — синоним пустоты. Удаляя все молекулы воздуха из сосуда, мы создаем в нем технический вакуум. Физический вакуум — это термин для обозначения особой невидимой, но реально существующей среды, которая равномерно заполняет все пространство Вселенной и отвечает за большинство процессов на квантовом уровне (или даже за все процессы).

До самого последнего времени полагали, будто энергия физвакуума настолько мала, что извлечь ее из вакуума невозможно. Но с открытием в астрономии темной энергии ситуация стала меняться. Сегодня наиболее признанной гипотезой о природе темной энергии считается гипотеза космологической постоянной (все астрономические наблюдения свидетельствуют в ее пользу). А эта гипотеза требует, чтобы физический вакуум имел не нулевые значения плотности, энергии и давления. Насколько не нулевые — пока идут споры. Астрономы на основе своих измерений говорят об очень малой плотности энергии порядка 10(-9) дж/куб.метр. Зато все расчеты по теориям квантового поля дают порядок энергии 10(112) дж/куб.метр. Разница между расчетами и измерениями в 120 порядков — это максимальное расхождение между теорией и экспериментом за всю историю земной науки. И никто пока не может сказать, чем обусловлена столь огромная разность.

Мы обошлись без квантовых сложностей, все наши расчеты опирались на законы классической механики. И получили следующий порядок цифр: плотность энергии вакуума составляет 2.45х10(72) дж/куб.метр как минимум и 1.2х10(112) дж/куб.метр как максимум. Последняя величина хорошо согласуется с тем, что дают другие физики, использующие законы квантовой механики. Для наглядности можно привести такие цифры: когда взрывается сверхновая звезда, выделяется энергия всего 10(53) — 10(54) дж. Таким образом даже в минимальном случае вакуумная энергия, заключенная в одном кубическом метре пустого пространства, превышает энергию взрыва сверхновой звезды в миллиард миллиардов раз. А для максимального варианта превышение оказывается настолько огромным, что для его обозначения названия пока не придумали.

Если наши расчеты и расчеты других физиков дают правильные результаты, тогда физический вакуум перестает быть пустотой, как его часто представляют, и все больше приобретает черты того самого светоносного эфира, который в свое время не смогли найти американские физики Майкельсон и Морли и от которого отказался Альберт Эйнштейн при создании специальной теории относительности. Но мало кто знает, что при создании общей теории относительности Эйнштейн снова заговорил о необходимости введения в физику понятия светоносного эфира. Однако, его не услышали. А зря.

Эйнштейн был полностью прав и когда отбрасывал эфир при создании СТО, и когда возвращал его при создании ОТО. Все дело в том, что СТО оперирует с равномерными скоростями, хоть и очень большими. Зато ОТО имеет дело со скоростями неравномерными. А эфир (или физический вакуум) взаимодействует с материальными телами только при неравномерных скоростях в полном соответствии с законами классической механики. Поэтому в СТО он себя никак не проявляет и его можно считать, как бы не существующим (мы при изучении законов классической механики тоже не учитываем атомарную природу движущихся тел, однако это не влияет на результаты). Но в ОТО эфир уже необходимо учитывать, так как он начинает взаимодействовать с телами. В математическом плане это делают с помощью искривления пространственно-временного континуума. А физический смысл такого искривления состоит в деформации структуры окружающего нас эфира.

Оказалось, что сила инерции является реакцией эфира (или физического вакуума) на вносимую в него деформацию. Когда мы сидим в автомобиле и давим на педаль газа, мы ускоренным движением гравитационного поля своего организма деформируем структуру окружающего эфира (или физвакуума), а он реагирует на это созданием сил инерции, которые тянут нас назад, чтобы оставить в состоянии покоя и тем самым исключить вносимую в него деформацию. И точно такую же силу инерции эфир-физвакуум создает при нашем торможении, чтобы оставить нас в состоянии равномерно-прямолинейного движения, когда деформация также отсутствует. А возникающие при вращении центростремительная и центробежная силы являются разновидностью инерционных сил и возникают они по той же причине, почему возникает сила инерции.

Вращение является разновидностью неравномерного движения даже при постоянной линейной скорости, так как при вращении постоянно меняется положение вектора скорости в пространстве. Поэтому вращательное движение материального предмета также деформирует структуру окружающего нас эфира-физвакуума, а он реагирует на это созданием центробежных сил, которые всегда направлены так, чтобы распрямить траекторию вращения и сделать движение равномерно-прямолинейным, когда деформация отсутствует.

И теперь мы вплотную подобрались к разгадке изобретения Бесслера. Движение маятника вверх-вниз и вперед-назад является разновидностью вращательного движения, при котором возникают центробежная и центростремительная силы. Теперь вспомним, как записывается формула центробежной силы: F = mw2r, где m — масса, w — угловая скорость, r — радиус вращения. Когда мы в самой верхней точке амплитуды присаживаемся, мы смещаем центр тяжести вниз и увеличиваем радиус r. Поэтому центробежная сила растет. А так как эта сила порождается физическим вакуумом, то получается, что физвакуум совершает повышенную работу, чтобы исключить деформацию, вносимую в него нами с помощью раскачивающихся качелей. И вследствие увеличения работы растет амплитуда раскачиваний.

В колесе Бесслера длина маятника менялась с помощью таких же деревянных брусков, которые действуют в современной модели, хранящейся в музее города Гера. Постоянное изменение длины маятника вело к тому, что физический вакуум начинал выполнять полезную работу и отдавать свою энергию. Поэтому необходимо признать, что Бесслер действительно сумел создать первый действующий как бы вечный двигатель, хотя объяснить принцип его работы он не мог. Но как часто это бывает в истории, признания от публики он не дождался.

Колесо Бесслера нельзя назвать настоящим вечным двигателем, хотя оно очень напоминает таковой. Настоящий вечный двигатель должен работать до тех пор, пока будет существововать наша Вселенная (конечно, при условии, что отсутствует износ деталей, поломки и прочие технические трудности). Но установка немецкого изобретателя будет работать только до тех пор, пока будет существовать Земля. Как только наша планета разрушится, исчезнет сила гравитации, действующая на маятник. Следовательно маятник остановится и физический вакуум перестанет совершать полезную работу. Поэтому настоящий агрегат можно назвать гравитационным псевдо-вечным двигателем. Он может работать миллиарды лет, пока будет существововать наша планета с ее гравитационным полем, но через миллиарды лет все равно остановится. Однако, это не умаляет заслуг немецкого гения.