2021年的能量双塔 --- 永动机元年 慕容青草2021-12-27 02:50:40
戴榕菁
如果要让我选出四组词来描述即将过去的2021年，那么首选一定是“能量”，次选便是“永动机”，第三个是“大气层”。第四个便是“塔”。
原因很简单：在2021年我提出了两种通过开发迄今为止基本上静静地在那里等待开发的大气层的潜在能量来进行“无能耗”或“低能耗”发电塔的设想。其中第一种是基于已被证实的实验结果的设想，基本上没有日常运行材料消耗，而且固定投资的成本及维护成本都应该不高，因此100%可行；而第二种则基于一个有些虚的实验演示，更不幸的是不但固定投资成本可能比较高而且需要一定量的日常运行材料的消耗和相对于第一种设想来说比较高的维护成本（尽管可能实际值也并不高）。
第一种发电塔之所以要建塔是为了提高效率，没有塔也一样能在平地发电，而第二种发电塔则非要建塔不可。最值得庆幸的是，上面提到的“无能耗”发电的是第一种，“低能耗”发电的是第二种。
不像现有的需要有特殊的自然环境才能实现的地热，风能，或水力等绿能发电，我所提出的两种发电塔都对自然条件的要求很低。都基本上只要有一块空地，一定的建筑材料就能兴建。
综合上面对于两种发电塔的特点的比较，我们很容易看出，第一种发电塔有压倒性的优势。我这里之所以把两种发电塔都拿出来说，是因为毕竟这两种发电塔都是我在2021年提出的，而且先提出第二种发电塔，后提出第一种发电塔。尽管我对于第一种发电塔背后的原理的讨论最先也是在中文网站进行的，但是对于那种发电塔的设想却是在英文文章里首先提出的[i]，因为那是我在修改关于相关原理的英文讨论中想到的。
下面我就先来介绍那个100%可行的第一种发电塔的设想，然后再回顾一下在中文网站也曾引起很大争议的第二种发电塔的设想。
1. 永动发电机塔 （Perpetual Motion Power-generation Tower, 或 PMPT）
当初我提出第二种发电塔的设想时，也有人将之称为永动机，并以世界不会有永动机为理由宣称我的那种设想是不可能的。其实，在我这里介绍的两种发电塔中只有第一种才能称得上是真正意义上的永动机或者说是狭义的永动机，而那被他人叫做永动机的第二种发电塔只能算是广义的永动机。
第一种永动机所依据的现象是我曾在中文网站介绍过的那个Blackbird运动车（图一）所代表的被称为DDWFTTW一类的永动车。
图一. The Blackbird Sportive Vehicle (By Stephen Morris - Photo sent by Stephen Morris, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34916718)
所谓的DDWFTTW是英文的Direct Downwind Faster Than The Wind的缩写。意思是在顺风时可以超过风速。这里的关键是DDWFTTW车子是没有任何发动机，连脚踏车那样的驱动装置都没有，只凭着风力就可以超过风速。其实我在十多年前就在网上看到过北欧某国举办的类似DDWFTTW车的国际大学生比赛，只不过他们的比赛项目比图一中的DDWFTTW更不思议，他们是直接顶着风上行。也就是说，他们要驾着没有任何驱动力的车在风的吹动下逆风上行。当时我看了之后感到非常的震撼，想着日后有机会我也要做那么一台车，可是人生的坎坷使我并没有能得到这样的机会。
今年初我在网上看到了Derek Muller拍摄的他驾驶Blackbird的视频，其间他驾驶的Blackbird车速最高达到风速的2.8倍；时隔一段时间后，他又发布了与加州理工大学的物理系Kusenko教授的一万美金的公开打赌以证明DDWFTTW现象的真实性，且找来物理界的知名教授作证。最后，Muller赢得了那一万美金。再一次证实了DDWFTTW这种现象的真实性。
可以想见地，围绕着DDWFTTW现象的最大疑问是：难道它真的违背了热力学第二定律？
很不幸地，包括Blackbird的制作者，打赌赢了的Muller，以及迄今为止所有参与DDWFTTW现象研究的人员都铁口直断地说：DDWFTTW现象没有打破热力学第二定律！只有我一个人大声地说：是的，DDWFTTW现象打破了热力学第二定律！
我应该说，对我来说非常幸运地，除了我之外没有一个人敢说DDWFTTW是违背了热力学第二定律。你们马上就会看到这对他们来说是多大的损失！！！
其实，只要他们敢于说DDWFTTW违背了热力学第二定律，那么在DDWFTTW车子问世十多年后，在包括一流物理学家在内的大量人力物力投入之后，根本轮不上由我在2021年来提出世界上第一台真正意义上的可以源源不断地从大自然不需要额外能耗地提取“free”能量的永动机。这是因为，我所设想的永动机根本就是他们的DDWFTTW的直接的逻辑推理结果。
图二就是我所设想的永动机的基本示意图，其原理可以说是简单得不能再简单了。只要你承认目前国际上反复演示的，甚至已经由一万美金的公开打赌证实了的DDWFTTW车子的现象是真实的，那么你可以看出图二所示意的永动发电机的设想是100%可行的。图二所显示的是一部DDWFTTW车在一个圆形的轨道上运行。这里的运动将是我在十多年前在网上看到的逆风运动，而不是Muller在视频中演示的顺风超风速的运动，而这两种车子的原理完全一样。确切地说，一台能做顺风超风速运动的车子就一定能做逆风运行。只不过现在人们已经将这类车子统称为DDWFTTW车子，而不是按照在具体的环境中到底是做逆风运行还顺风超风速运行来称呼它们了。
图二中的车子与作为一般的运动车的DDWFTTW车子有两点不同：1）它将携带一块永久磁铁；2）它配有一个发动机。
图二中与圆形轨道的横截面上的短线代表的是金属线路。当其中的DDWFTTW车在圆形轨道上运行时，金属线路上便会因为切割磁力线而产生电流。
图二. 由带有磁铁的在缠绕着金属线路的圆形轨道上运行的逆风行驶的永动发电车示意图
图二中的设施需要建在不透风的室内；相应地，其中的DDWFTTW车子尾端需要装一个发动机，它的作用不是像一般的车子上的发动机那样来维持DDWFTTW车子运行的（既然是永动机，当然就不需要发动机来维持运动），它的作用只是用来产生初始的运动。一旦DDWFTTW车子获得了一定的初始速度之后，那台发动机就停止工作，这时DDWFTTW就可以象那台Blackbird一样持续地自行运动了。
几个要点：1）图二中DDWFTTW车子运行的圆形轨道上既可以有象火车轨道那样的实体轨道，也可以没有那样的圆形轨道而是由连接车子与圆心的绳索或直杆来使得车子在圆形轨道上运行；
2）因为现有的所有关于DDWFTTW运动的演示的成功案例，不论是逆风而行还是顺风超风速，都是在直线上进行的，因此为了保险起见，图二中的圆形轨道的半径需要远大于车身的长度，这样的话，在每一线段上，车子就如同行驶在直线上。考虑到现实中的DDWFTTW演示从来不是在理想平直的直线路面上进行的（因此无法避免实际路径的每一段都存在一定的曲率），只要圆的半径足够大，我们就可以认为是已经被现有的演示证实可行了的。不过，这并不代表较小的半径就一定不行。圆形轨道的半径与车身长度之比的下限可以由实验确定；
3）在一个圆形轨道上可以跑多辆车。因此，即便圆形轨道的半径需要远大于车身的长度，它可以不是远大于所有在其上运行的DDWFTTW车子的车身长度的总和；
4）说到现在还没有提到作为前面的关键词之一的“塔”字。为了提高土地运用效率，我们可以建筑一个多层的塔，每一层都有一个或几个上述的圆形轨道。以现代建筑水平，甚至可以建筑有几十层楼高的塔，这样就可以大大增加源源不断地生产的不需能耗的“free”电能。
看了上面的介绍后，几乎可以肯定有对热力学第二定律过敏者会跳出来说：“你这不是永动机，因为你用了磁铁。”
没关系。如果你实在害怕“永动机”这个名字，咱们就给它起个全面反映它的特征的名字：可以在室内不用持续消耗任何能源的前提下源源不断地发电的机器。
其实，用磁铁并不一定是让这里所设计的发动机无法成为完全严格意义上的“永动机”的最主要的因素。因为磁铁的寿命有可能比所用的DDWFTTW的部件或者轨道的路面质量的寿命还长。
但这又怎样（so what）？？？
这将是人类历史上第一次可以在不需要如目前任何一种发电机那样持续消耗能源的前提下一年四季源源不断地发电。只要所选用的（磁体，金属线路，路面，及车身）材料质量足够好，便可以在一次性投资后长期（几年或几十年）不需能耗成本地发电。在我看来，这就足以配得上“永动机”这个称号了。
另外，估计还会有人会因为磁铁与金属线路之间的作用力是DDWFTTW原型中所不需要克服的力来质疑这里的永动机发电的可行性。如果真有人会提出这样的质疑，那么就请他去看一下Muller的那个超风速2.8倍的视频，看看那里的环境有多差。所以，当我们将轨道设在室内平滑的地面上，所减少的路面的摩擦与颠簸的能耗就可以用来克服磁铁与金属线路之间的作用力了。
1.1. 与目前现有的发电形式的比较
（1）太阳能：与这里的永动机发电比较接近的是太阳能板。毕竟它也是装上之后就不用持续能耗的发电装置。不过，它们之间有这样几点不同：
首先，DDWFTTW之所以被称为“永动机”是因为它所获取的能量是由它自身的运动产生的。而太阳能板所获取的能量是由阳光照射产生的；
第二，由于上面这个区别，太阳能板需要大面积铺设，而且要在难以维护的室外。而这里介绍的永动发电机可以在环境可控制的有限面积的室内进行；
第三，太阳能板的效率会随着阳光的强度发生季节性的变化。而永动发电机没有这个问题；
（2）风能，地热，水力发电：这三种绿色能源对自然环境的要求很高。而永动发电机没有这个问题；
（3）火力：污染太大，而且成本高。而永动发电机没有这个问题；
（4）核电：风险大。成本相对来说还是高。而永动发电机没有这个问题。
2. 多层虹吸低耗发电塔（Multifloor Siphon Power-generation Tower, 或MSPT）
上面之所以对永动发电机塔进行了比较详细的介绍是因为我还从未在中文网站对之进行过介绍。而第二种发电塔曾在这个网站介绍过，虽然有过修改，基本思路还是一样：基于波义尔当初的自流瓶的设想，借用化学手段把液体进行泡沫化之后，将其提升到一定的高度，然后泻下冲击发电机叶片（图三）。
这里的主要依据有几点：（1）目前所有对于波义尔自流瓶可行性的否认都是把水作为其中的液体为前提的。但是，我们其实并不知道作为现代化学之父的波义尔当初到底打算用什么样的液体；
（2）Ivanov在视频上显示，当他用可乐或啤酒进行实验时，即便用比波义尔自流瓶的条件差很多的细塑胶管都能产生自流现象；
（3）之所以要用塔，是因为虹吸现象的高度有上限，所以需要用中间的接力层。
图三. 多层虹吸低耗发电塔示意图
（4）因为通过化学手段将液体泡沫化是MSPT成功的最基本的条件，所以MSPT的运行是有一定的基本消耗，那就是所用的化学试剂。只不过化学试剂的成本会远低于其它发电形式的成本，因此可以被看做低耗发电。
（5）MSPT并不具备前面介绍的PMPT那样的由物体自身运动产生的能量来持续发电的特征，因此并不能被视为严格意义上的永动机。
3. 结束语
在本文所介绍的两种发电塔最根本都是从大气中获取能量。第一种发电机之所以被称作永动机是因为它实实在在地违背了热力学定律，而第二种发电塔并没有在任何意义上违背热力学定律。当然，在广义上我们也可以把第二种发电塔看作是永动机，只是它并没有违背热力学定律。
当然，也会有人找出各种不同的理由来和我说第一种机器也没有违背热力学定律。过去十多年人们一直试图用各种五花八门的理由来说明DDWFTTW没有违背热力学定律，结果是那么多人绞劲脑汁试图证明DDWFTTW没有违背热力学定律的十多年里，居然没有一个人稍微向前跨一步，而要等我来给出如何用DDWFTTW源源不断地生产“Free”能量的设计来。
相信仍然会有人一如既往地象过去十多年里的很多人一样画出各种图案，列出一大堆公式，甚至套用非平衡态热力学理论来告诉我DDWFTTW如何如何没有违背热力学定律。随他怎么说，爱怎么说怎么说，铁打的现实是：按照我这里的设计，人类可以得到一直被认为只有违背了热力学定律的永动机才能做到的不需消耗任何能源就可以分秒不断地一年四季生产的电能！这就够了。
如果今天以前你把这种现象称为违背热力学定律的永动机，而今天以后你改变了口味，认为这种现象不是违背热力学定律的永动现象，那也由得你。。。。。。
其实，我是在研究第一种发电塔所依据的自然原理的过程中接触到了第二种发电塔所依据的原理，当时还没有产生第一种发电塔的设想；而有关其背后原理的文章已经被包括世界顶级杂志在内的各杂志拒绝了五次，因此虽然当时已经确信那个原理是正确无误，仍然有极大的压力要将其论述得更加透彻。在对相关现象进行调研的过程中看到了第二种发电塔所依据的现象，结果把对第一种发电塔所依据的原理的研究耽搁了下来，其间又插入了其它的一些写作，使得对于第一种发电塔的设想的提出就晚了许久。