人們一直追求一種機器，能夠給一個初始動量，然後一直運動下去，人們將其稱為永動機。無數人在這個永動機上做嘗試，試圖製造出第一臺永動機，名垂青史。但是，人們付出了大量的腦力和體力，最後沒有得到永動機，反而從中總結出了一條定律——能量守恆。

能量守恆示意圖

有了這條定律，永動機基本上告別了，誰再宣揚永動機誰就是騙子。但是有人不服，既然能量守恆說不可能存在永動，那如何解釋地球的自轉？地球已經自轉了46億年，絲毫沒有停下來的跡象，按照能量守恆來說，這是不可能的。

人們這才發現，這麼些年兩撥人都在支援和反駁永動機，都沒發現，我們的地球已經孜孜不倦地自我旋轉了46億年。那麼它的能量哪裡來的？它會是我們苦苦尋找的永動機嗎？

地球的自轉

我們都知道地球圍繞太陽公轉，週期是一年365天，而地球公轉的能量來自太陽的引力。可是地球的自轉是怎麼回事？不僅是地球，太陽系的八大行星都在公轉的同時自轉。究竟是何方力量讓行星自轉的？

八大行星繞太陽公轉

要揭開地球乃至所有行星自轉的秘密，就要把時光退回到46億年前太陽系剛形成的時候。太陽系形成於一團星雲，這團星雲來自上一個恆星晚年的超新星爆炸。在形成太陽的過程中，一些比較大的星雲碎片開始因為太陽稚嫩的引力而圍繞它聚集起來，這便是最初的太陽系。隨著中心物質逐漸緊緻，幼年的太陽形成，而最初的八大行星也陸續誕生。

太陽形成過程

然而這個時候的太陽系是混沌的，各星體的引力紊亂，碎片在這混亂的體系裡亂飛，初期地球的引力將它們吸引，於是這些碎片紛紛撞向地球。早期地球經歷過無數次撞擊，甚至被一顆火星般大小的小行星撞擊過。這些撞擊為當時還沒有自轉的地球提供了巨大的角動量，於是在堆積到一定的數值後，地球開始了自轉。

太陽系乃至整個宇宙中的行星幾乎都是這種原因發生的自轉。根據估計，地球的自轉幾乎與它誕生的時間相當，也就是說地球已經自轉了46億年。地球憑藉最初的角動量自轉，卻一直沒有停下來，這不就是我們苦苦尋找的永動機嗎？

永動機

永動機的歷史很久遠，早在公元前1200年的古印度，就有人設想過一種永不停止運動的裝置，後來這個想法跟隨數字一起傳入了阿拉伯地區，又經阿拉伯人之手進入了歐洲。最早的永動機裝置在13世紀有了雛形，法國人亨內考設想的圓盤永動機。

這種永動機有一個車輪一樣的橫杆，上面連線著小球，轉動時，右邊的轉動力矩會大於左邊的力矩。這時給它一個初始動量，圓盤就會沿著初始力的方向轉動下去，並且永不止步。

這個設想激勵了很多人嘗試，但從未實現永動。通常情況下，旋轉幾周後圓盤就會停下來。文藝復興時期，達芬奇也試圖製作一個永動機，它按照這個設想復刻了一個裝置，結果依然失敗。

隨後，各國的工程師們對這個裝置進行改良，比如義大利的斯特爾試圖利用水流來帶動永動機。他設計了一個類似於中國水車的結構，希望利用第一縷流水帶動這個裝置轉動，每一次轉動會把下面水槽的水帶到最上面，然後繼續落下。然而它的裝置沒運動多久，運輸的水就越來越少，根本無法到達最頂端，最終失敗。

“水流”永動機

歐洲這群機械工程師們就在這個永動機上折騰了幾百年，直到熱力學定律誕生，人們才意識到了永動機根本不可能實現。歷史上人們搗鼓的永動機分兩種，第一種企圖利用機械手段，在沒有能量注入的前提下進行運轉。這違背了熱力學第一定律，即能量守恆定律。物體都會受到空氣阻力，因此在沒有外界供能的情況下，這個裝置的獲得的初始能量很快轉化為了空氣阻力消耗的能量。

人類製造的“永動機”之一

第二種永動機，是在保證能量守恆的情況下，試圖讓其的所有外部能量都轉換為機械能。這種永動機也不會存在，因為光是滿足第一定律是不夠的，還要滿足熱力學第二定律，即熵增的定律，任何體系都有自發地超熵增的方向發展，也就是能量無法做到百分百傳遞，最終有被消耗完的時候。

經過大約300多年的失敗，人類接受了永動機不存在，自己竹籃打水一場空的事情。

變慢的自轉

可依然有人不死心，他們認為，永動機的確在地球上不存在，但是在宇宙中肯定存在，畢竟宇宙比我們相信的複雜，很多地球上可以用科學理論解釋的事情，放在宇宙裡就不一定成立了。很顯然，宇宙中的永動機遠在天邊，近在眼前，就是地球。

然而經過天文學家們的觀察，地球並沒有46億年都維持一個速度自轉，它的速度正在逐漸減慢。比如地球剛誕生之初的自轉速度還是一圈6個小時，而現在自轉一圈的速度是大約24個小時。地球平均每3.5萬年自轉週期增加1秒。為什麼會出現自轉變慢的情況，按理說，宇宙中是真空，沒有空氣阻力，地球完全可以憑藉最初時的角動量，實現永遠自轉。

然而不要忘了，地球不是一個單獨的個體，它時刻都處在各種體系之中，比如它和自己的天然衛星月球。月球與地球之間存在一個潮汐鎖定，因此引起的潮汐會產生摩擦，減緩地球自轉的速度。此外地球自身會因為季節原因調整自己的自轉速度，可能與表面的洋流有關。

月球與地球的潮汐鎖定

人類發射的人造衛星也會消耗地球的自轉能量。一些衛星距離地球的距離很近，剛好貼近大氣層，這個時候，雙方會造成一定量的摩擦，減緩地球的自轉週期。宇宙雖然是真空，但並不代表它內部不存在消耗能量的物質。

永不止步

我們之所以會覺得地球永動，是因為這個角動量十分巨大，可以支撐地球自轉長達46億年，並且還將在未來繼續。可事實上，這股初始角動量終有消耗完的一天，屆時地球的自轉可能就會停止。

地月系統中也存在角動量

46億年對人類來說十分久遠，可是對於地球這樣的星體來說，根本就不值得一提。從地球的角度看，地球根本就沒有永動，它再因為其他物質消耗角動量而減速，依然符合熱力學第一定律，能量守恆。其實不只是地球，其他的行星也同樣如此。宇宙沒有絕對的永恆，一切物質都將會改變，這不過這個改變週期太長了，人類短暫的歷史很難遇到。

太陽是恆星，然而不要以為它就不會圍繞其他星體旋轉，太陽也在圍繞銀河系旋轉。銀河系也不是靜止的，它也會圍繞星體運動，至於圍繞的是什麼，人類目前還沒有結論。理論上，任何天體都在做圍繞運動，宇宙的中心有一股人類現在未知的力量，驅使著整個宇宙。

我們賴以為生的太陽，也不會永遠用陽光滋養地球。的確已經安穩燃燒了45億年，根據恆星的壽命來看，太陽還要燃燒50億年，在這期間，太陽的體積會變大。可能要不了幾億年，太陽的半徑膨脹到地球與太陽軌道半徑的大小時，地球很有可能被太陽吞噬。

宇宙不存在永恆，因此也就沒有永動機存在，相反，它更加詮釋了，能量會有消耗完的一天，不管是在地球上，還是在宇宙中，永動機永遠不可能存在。

地球的末日

如果地球消耗完了自轉的角動量，地球便會停止自轉，這個時候，地球再也沒有所謂的晝夜，面對太陽的一邊將會有很高的溫度，而背對太陽的一邊，將會成為新的極地。人類如果到時候還存在，就會躲去地球晨昏線附近生活，整個地球再也不能稱為生命的搖籃，相反，它會變成生命的地獄。

而地球也是有壽命的，它的壽命與太陽緊密相連。恆星的壽命與它的體積有關係，因為壽命都是以億年起步，人類不可能連續不斷地觀察一個恆星長達數億年之久。因此人類將宇宙中觀測到的各個階段的恆星串聯起來，總結出了太陽的壽命軌跡圖。此時的太陽還處在壯年時期，成為主序星，它的表面有足夠的氫發生核聚變反應，保障能量輸出。

核聚變反應

但太陽消耗完自己的氫後，它就會膨脹，成為一顆紅巨星，最後因為內部的密度過大引發坍塌，它會發生爆炸，最後只留下一顆白矮星，沒有光亮、沒有溫度，猶如一座墓碑，訴說這裡曾經有過一顆恆星。地球，可能早在太陽結束主序星膨脹時，就已經不復存在了。

所以，沒有什麼是永恆的，能量不會，星體物質也不會。

追尋永恆的意義

雖然人類試圖製造永動機失敗了，但這不應該成為人類避而不談的恥辱。的確，在沒有清楚認知世界認知自我的時候，人類犯了很多在現在看來很可笑的錯誤。

比如古人追求長生不老，然而現代醫學表明，細胞衰老是不可逆的過程，本質上只有延緩衰老，沒有抵抗衰老的方法，更不可能有永生。什麼喝永生之水，吃仙丹靈藥都是沒用的，反而會吃進去很多有害的物質，提前結束生命。

煉丹圖

再比如，人類希望得到永動機，生產永不眠，但最後結果是，哪怕脫離地球去往宇宙，也沒有永動機，看似地球不停自轉了46億年，其實它也在逐漸減慢，很當初大家的永動機實驗一樣。只是因為它減速的時間跨度太長，而人類的時間又太短，才會有它永遠旋轉的錯覺。

我們現代人當然可以站在科技的制高點嘲笑前人的愚昧無知，但疏忽了一點，如果沒有當初人們的“犯傻”，人類就不會意識到一些想法和理論是錯誤的。比如永動機的設想，早在3000多年前的古印度就存在，直到13世紀人們才開始嘗試，很快就發現了問題，於是只過了幾百年，人們便修正了永動機的錯誤，還總結得出了熱力學定律。

想象一下，如果人類不去試著製作永動機，這個錯誤可能會延遲更改，人類的科技會比現在晚一段時間。感謝曾經的人類，某種程度上說，他們的貢獻對人類來說是永恆的，因為會被歷史永遠記住。