永動機，曾經(jīng)是很多人的夢想，因為有了永動機，意味著擁有無盡的能量。不過現(xiàn)有大自然法則表明，永動機是不存在的，相關(guān)專業(yè)機構(gòu)也早就停止了關(guān)于永動機的任何專利申請。

但是，縱觀我們周圍的世界，大到各種宇宙天體，小到微觀世界的分子和原子，都是一刻不停地在運動，尤其是分子，為什么會永不停息地做無規(guī)則運動？

首先讓我們來了解一下什么是永動機。

永動機其實可以分為兩類，而我們通常所講的永動機指的是第一類永動機，不需要外界能量輸入，就能持續(xù)對外做功的機器。

在相當長的一段時間里，人們對永動機的追求甚至達到了狂熱的地步，尤其是當永動機的概念傳到歐洲之后，引起極大的轟動，也掀起了制造永動機的狂潮。

但是結(jié)果無一例外，想制造出永動機的夢想都破滅了。那么為什么永動機不可能被制造出來呢？

先來說說第一類永動機，這類永動機其實違背了能量守恒定律，該定律告訴我們，能量不會憑空消失，當然也不會憑空產(chǎn)生，只能在不同的形式之間轉(zhuǎn)化，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，在這個過程中，總能量一直保持不變。

因此，如果沒有外界能量輸入，任何物體都不可能持續(xù)對外做功，因為任何機械運動在做功的過程中都會有摩擦，摩擦就會使得一部分機械能轉(zhuǎn)化為熱能。

還有第二類永動機，從大自然中的海水或者空氣中不斷吸取熱量然后持續(xù)不斷地轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，就是第二類永動機。

這類永動機雖然沒有違反熱力學第一定律，也就是能量守恒定律，但違反了熱力學第二定律。

熱力學第二定律有兩種表述方式。第一，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。第二，不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)化為有用功而不產(chǎn)生其他影響。

無論是第一類永動機還是第二類永動機，都有一個基本特點：做功。也就是說，判斷是否是永動機的關(guān)鍵一點就是做功，而非運動。說白了，運動與做功并沒有什么必然聯(lián)系，不要被“永動機”這三個字迷惑了，永動機并不是永遠轉(zhuǎn)動的機器。

明白了永動機的概念，我們再來看看分子為何可以永不停息地做無規(guī)則運動。

物理課上我們都學過，分子的這種無規(guī)則運動其實就是布朗運動，是由英國植物學家布朗在1826年發(fā)現(xiàn)的，他通過顯微鏡觀察水中花粉的運動，發(fā)現(xiàn)了這種不規(guī)則運動。

分子是能夠保持物體物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的最小顆粒，分子之間存在著間隙，間隙的大小與分子之間的引力和斥力有關(guān)。

一般來講，氣體分子之間的間隙較大，分子之間的作用力就比較小，因此氣體有很大的流動性，容易被壓縮。而液體分子的間隙相對較小，分子之間會表現(xiàn)為引力和斥力，分子會在平衡位置做無規(guī)則運動，分子的引力也很難約束分子的位置，所以液體通常都沒有固定形狀，如果液體分子的距離變小就會表現(xiàn)為斥力，所以液體很難被壓縮。

而固體分子的間隙很小，分子間的作用力很大，只能在固定位置最無規(guī)則運動，所以固體都有固定的形狀。

一旦物體受熱，就會吸收能量，于是分子的運動就會變得更劇烈，間隙也會隨之增大。所以，分子的無規(guī)則運動也是分子的熱運動。

而構(gòu)成物質(zhì)的分子都具有能量，單個分子的運動遵循力學規(guī)律，大量分子的運動遵循統(tǒng)計規(guī)律，是沒有規(guī)則的。

理論上分子，只有在絕對零度的狀態(tài)下，物體才會停止運動，也沒有能量。不過絕對零度只是理論上的最低值，現(xiàn)實中的任何溫度都是高于絕對零度的，所以組成物體的分子一直都擁有能量，當然也會一直運動。

剛才也講了，永動機并不等同于永遠在運動，說白了，永動機的概念與分子的無規(guī)則運動完全是兩碼事。

永動機與做功息息相關(guān)，與運動沒有直接關(guān)系，如果我們簡單粗暴地把永動機定義為永遠運動的機器，那么宇宙中任何物體，包括你我在內(nèi)，都是永動機。

其實這是對永動機的誤解。分子等微觀粒子的運動并不涉及到做功，只是在單純的做熱運動，因此與分子的無規(guī)則運動并不是永動機。

有人可能還有這樣的疑問，小到分子大到宇宙天體都具有能量，這些能量到底來自哪里呢？

追根溯源，宇宙中一切物體的運動都來自于宇宙誕生之初的純能量，也就是宇宙大爆炸釋放出來的超級能量。宇宙大爆炸之初就是純能量，逐漸冷卻之后開始形成基本粒子，然后是各種宏觀物體。

而按照科學家的預測，在熵增定律的支配下，極其遙遠的未來宇宙的熵會達到最大，屆時宇宙中所有物體都會衰變?yōu)楣庾雍洼p子，此時的宇宙會處于完全的熱力學平衡狀態(tài)，沒有任何能量交換，這種狀態(tài)其實也宣告了宇宙的死亡！