У класичному романі Айзека Азімова «Самі боги» нікому не відомий хімік випадково натрапляє в 2070 р. на видатне відкриття всіх часів - електронний насос, який дозволяє даром отримувати необмежену кількість енергії. Його відкриття робить на життя людства негайне і глибоке дію. Автора оголошують найбільшим вченим всіх часів - адже він зумів вгамувати постійну спрагу енергії, яка володіє нашою цивілізацією. «Він став в очах усього світу Санта-Клаусом навпіл з лампою Аладдіна», - писав Азімов. Організована ним компанія миттєво витісняє з ринку нафта, газ, вугілля і ядерну енергетику і незабаром стає одним з найбагатших корпорацій планети.

Мир купається в дармової енергії і п'яніє від новообретенного могутності. Загалом святковому гомоні тоне тривожний питання самотнього фізика, звернений до самого себе: «Звідки береться вся ця безкоштовна енергія?» Через деякий час йому вдається відшукати відповідь і розкрити таємницю. Виявляється, ціна безкоштовної енергії жахлива. Енергія приходить до нас через дірку в просторі, яка з'єднує нашу Всесвіт з паралельної всесвіту, і несподіваний приплив енергії в нашу Всесвіт став спусковим механізмом для ланцюгової реакції, яка з часом знищить зірки і галактики, зверне Сонце в наднову і знищить Землю,

З незапам'ятних часів священним Граалем всіх винахідників, вчених, а також шарлатанів і шахраїв Землі був казковий «вічний двигун» - пристрій, здатний працювати нескінченно без всякого витрати енергії. Ще краще, зрозуміло, якщо це пристрій здатний виробляти більше енергії, ніж споживає, -як і робить у Азімова електронний насос, виробляючи безкоштовну енергію в необмежених кількостях.

У недалекому майбутньому, коли в нашому индустриализированном світі поступово закінчиться дешева нафта, виникне нагальна необхідність відшукати достатню кількість нових джерел чистої енергії, Швидкий зліт цін на бензин, падіння виробництва, забруднення навколишнього середовища - ці і багато інші фактори підживлюють відроджений останнім часом активний інтерес до енергетики.

Сьогодні дехто з винахідників, оседлавших цю хвилю, знову обіцяє енергію безкоштовно і в необмежених кількостях і пропонує продати свій винахід сотням мільйонів. Десятки інвесторів періодично стають у чергу, залучені сенсаційними заголовками фінансових ЗМІ, які часто звеличують цих пройдисвітів і оголошують їх новими Эдисонами.

Ідея вічного двигуна надзвичайно популярна. В одному з епізодів серіалу «Сімпсони» Лайза під час страйку вчителів будує власний вічний двигун. Гомер, дізнавшись про це, суворо перебиває її: «Лайза, слухай сюди... в цьому будинку всі підкоряються законам термодинаміки!»

У сюжетах комп'ютерних ігор, таких як Sims, Xenosaga I і II і Ultima IV, а також у мультсеріалі «Завойовник Зім» вічному двигуну теж відведена важлива роль.

Але якщо енергія так цінна, то можна реально оцінити наші шанси на створення вічного двигуна? Справді подібні пристрої неможливі чи можна припустити, що для їх створення потрібно переглянути закони фізики?
Історія в дзеркалі енергії

Будь цивілізації життєво необхідна енергія. Більше того, всю історію людства в принципі можна розглядати як історію енергетики. Протягом 99,9% часу існування людства примітивні спільноти вели кочове життя, з працею добуваючи їжу полюванням і збиральництвом. Життя людини була жорстокою і короткою. З енергії йому доступка була одна п'ята кінської сили - сила його власних м'язів. Дослідження кісткових останків наших предків говорить про те, що людині в ті часи, щоб вижити, доводилося витримувати величезні навантаження. Середня очікувана тривалість життя становила менше 20 років.

Але близько 10 000 років тому, після закінчення останнього льодовикового періоду, люди відкрили для себе землеробство і одомашнили тварин, в першу чергу кінь. Поступово доступна людині енергія виросла до однієї або двох кінських сил. Це послужило поштовхом для першої великої революції в історії людства. Упряжное тварина-кінь чи бик - давало людині достатньо енергії, щоб поодинці зорати ціле поле, проїхати за день не один десяток миль, перевезти з місця на місце кілька сотень фунтів каміння або зерна. Вперше в історії у людей з'явився надлишок енергії - а в результаті виникли перші міста. Надлишок енергії означав, що суспільство вже може прогодувати цілий клас фахівців: ремісників, зодчих, будівельників та переписувачів. Розцвіли стародавні цивілізації. У джунглях і пустелі піднялися до неба великі піраміди, виникли імперії. Середня очікувана тривалість життя досягла приблизно 30 років.

Близько 300 років тому сталася друга велика революція в історії людства - на допомогу йому прийшов пар. З появою парових машин рівень енергії, доступний одній людині, підскочив до десятків кінських сил. Приборкавши силу пари і змусивши його крутити колеса, людина тепер міг за кілька днів перетнути цілий континент. Машини розорювали величезні поля і перевозили сотні пасажирів на тисячі кілометрів; машини дозволили нам побудувати величезні міста з висотних будівель. До 1900 р. очікувана тривалість життя в Сполучених Штатах майже досягла 50 років.

Сьогодні ми можемо спостерігати навколо третю велику революцію в історії людства - інформаційну. Вибухове зростання населення, ненаситна жага електрики і енергії призвели до того, що наша потреба в енергії підскочила до небес, а її джерела близькі до виснаження. Енергія, доступний окремій людині, тепер вимірюється тисячами кінських сил. Нам здається природним, що один-єдиний автомобіль може розвивати потужність, відповідну сотень кінських сил. Не дивно, що зростаюча потреба в енергії підігріває інтерес до нетрадиційних і невичерпним її джерел, включаючи і вічний двигун.
Вічний двигун в історії

Пошуками вічного двигуна люди займалися ще в глибоку давнину. Перша документально підтверджена спроба побудувати це диво техніки мала місце в Баварії у VIII ст. Винайдена тоді машина стала протягом наступного тисячоліття прототипом для незліченних варіантів. Основою конструкції служило колесо з підвішеними на ньому невеликими магнітами, що нагадують кабінки на колесі огляду. Саме це колесо поміщали над лежачим на підлозі набагато більш потужним магнітом. Передбачалося, що при обертанні колеса кожен магніт буде спочатку притягатися до нерухомого великим магніту, потім відштовхуватися від нього, змушуючи колесо обертатися і створюючи таким чином вічний рух.

Ще одна хитромудра схема була винайдена в 1150 р. в Індії. Філософ Бхаскара запропонував виготовити колесо, яке повинно було обертатися вічно. Передбачалося, що підвішені до обода додаткові незбалансовані вантажі будуть постійно розкручувати колесо, Опускаючись, вантаж зробить роботу і проверне колесо, а потім повернеться на своє місце. Нескінченно повторюючи цей цикл, стверджував Бхаскара, можна змусити колесо працювати необмежений час.

Баварська схема і схема Бхаскары, як і інші проекти вічного двигуна, багато в чому схожі; у всіх присутня колесо, що здатне без додатка енергії вчинити один оборот і зробити при цьому якусь корисну роботу. (Ретельне вивчення цих хитромудрих машин, як правило, показує, що насправді в кожному циклі спостерігається втрата енергії.)

Епоха Відродження підстьобнула зусилля винахідників і примножила кількість запропонованих проектів. У 1635 р. був виданий перший патент на вічний двигун. У 1712 р. Йоганн Бесслер, вивчивши попередньо близько 300 схем, запропонував власну модель. (За легендою, його служниця пізніше викрила його машину як хитре шахрайство.) Вічним двигуном цікавився навіть великий художник і вчений епохи Відродження Леонардо да Вінчі. На людях він викривав проекти вічного двигуна, порівнюючи спроби його створення з пошуками філософського каменя, а крадькома малював в зошиті складні схеми саморушних машин, таких як відцентровий насос і самокрутящийся вертел.

К1775 р. було запропоновано стільки всіляких варіантів, що Королівська академія наук у Парижі ухвалила «не приймати більше і не розглядати заявки, що мають відношення до вічного руху».

Історик Артур Орд-Хьюм, вивчає проекти вічного двигуна, писав про фанатичній відданості винахідників своєї ідеї, про їхню неймовірну завзятість і порівняв їх із давніми алхіміками. Але, зауважив він, «навіть алхімік... розумів, коли треба визнати поразку».
Розіграші та підробки

Стимули до винаходу вічного двигуна були настільки сильні, що шахрайство і обман в цьому питанні стали звичайною справою. У 1813 р. Чарльз Редхеффер продемонстрував у Нью-Йорку машину, яка, на подив глядачів, виробляла дарову енергію в необмежених кількостях. (Але Роберт Фултон, ретельно обстеживши машину, виявив приховану ремінну передачу, за допомогою якої машина приводилася в рух. Передача йшла на горище, де захований чоловік крутив воріт.)

Вченим і інженерам теж траплялося ставати жертвою загального ентузіазму. У 1870 р. редактори журналу Scientific American теж були обмануті вічним двигуном, який побудував якийсь Е. Вілліс. Журнал помістив статтю під рєнсационным заголовком «Найбільше відкриття в історії людства». Тільки пізніше вдалося виявити, що у машини Вілліса теж був прихований джерело енергії.

У 1872 р. якийсь Джон Ернст Уоррел Келлі провернув саму сенсаційну і найвигіднішу аферу свого часу; він обібрав інвесторів на 5 млн дол. - величезну на ті часи суму. Його вічний двигун складався з камертонів, які резонували і, за твердженням автора, підтримували зв'язок з «ефіром». Звідти машина і черпала ніби свою енергію. Келлі не мав ніякого наукового досвіду; звичайно він запрошував потенційних інвесторів до себе додому і вражав їх своїм гидропневмовакуумно-пульсаційним двигуном, який при цьому дзижчав і крутився без всяких зовнішніх джерел енергії. Інвестори, здивовані видом саморушної машини, поспішали поповнити своїми грішми скарбницю винахідника.

Пізніше дехто з розчарованих інвесторів звинувачував Келлі в шахрайстві; він навіть провів деякий час у в'язниці, що не завадило йому померти багатим людиною. Після смерті винахідника інвестори відкрили хитромудрий секрет його машини. Коли будинок Келлі розібрали по цеглинці, в стінах і підлогах виявилися труби, за допомогою яких до машини з підвалу потайки подавався стиснене повітря.

Навіть ВМФ і президент США впали одного разу жертвою подібного обману. У 1881 р. Джон Гэмджи винайшов машину на рідкому аміаку. Випаровування холодного аміаку повинно було викликати розширення газів і рух поршня, а значить, і роботу машини за рахунок - ні багато ні мало - тепла земних океанів. Військових моряків так захопила ідея добувати необмежену кількість енергії прямо з океану, що вони схвалили конструкцію машини і показали зразок президенту Джеймса Гарфілда. Єдина проблема полягала в тому, що аміак не хотів належним чином конденсуватися і перетворюватися назад у рідину - тому цикл ніяк не вдавалося замкнути.

Бюро патентів і торгових марок США, завжди отримувала дуже багато проектів вічного двигуна, відмовилося видавати патенти, поки не буде представлена діюча модель машини. Іноді - в дуже рідкісних випадках, коли експерти не в змозі виявити в представленій машині ніяких дефектів, - патент все-таки видається. У правилах Бюро сказано: «За винятком тих випадків, коли мова йде про вічному русі, Бюро не вимагає обов'язкового подання моделі для демонстрації працездатності пристрою». (Недобросовісні винахідники іноді користуються цією лазівкою, щоб показати наївним інвесторам, що Патентне бюро офіційно визнає вічні двигуни; в цьому випадку інвестори охоче фінансують подібні винаходи.)

Проте з наукової точки зору пошуки вічного руху не були зовсім вже марними. Навпаки, хоча жодному винахіднику не вдалося представити світу вічний двигун, невпинна гонитва за цим казковим пристроєм - важко уявити, скільки часу і енергії було на це витрачено, - допомогла фізикам ретельно вивчити природу теплових двигунів. (Точно так само, як безплідні пошуки філософського каменя, здатного перетворювати свинець у золото, допомогли відкрити деякі фундаментальні закони хімії.)

Приміром, у 1760-х рр. Джон Кокс винайшов годинник, які насправді здатні працювати вічно, отримуючи енергію від змін атмосферного тиску. Ці зміни вловлює барометр, який потім передають енергію на обертання годинникових стрілок. Ці години цілком працездатні; такі моделі існують і сьогодні. Вони можуть йти вічно, так як отримують енергію ззовні у формі змін атмосферного тиску.

Вічні двигуни, подібні годинах Коксу, згодом привели вчених до думки про те, що машина-будь-яка машина може працювати вічно тільки в тому випадку, якщо отримує енергію ззовні; а це означит, що сумарна енергія зберігається. З цієї теорії бере початок перший закон термодинаміки; він полягає в тому, що сукупність речовини і енергії неможливо ні створити, ні знищити. Пізніше були встановлені три закону термодинаміки. Другий закон стверджує, що сумарна ентропія (кількість безладу) завжди зростає. (Грубо кажучи, цей закон говорить, що тепло може спонтанно передаватися тільки від більш гарячих об'єктів до більш холодним.) Третій закон стверджує, що досягти абсолютного нуля неможливо.

Якщо порівняти Всесвіт з грою, а метою гри оголосити вилучення енергії, то три закони термодинаміки можна сформулювати наступним чином:

«Неможливо отримати щось з нічого» (перший закон).

«Неможливо поділити порівну» (другий закон).

«Неможливо вийти з гри» (третій закон).

(Фізики дуже обережні; вони заявляють, що ці закони не обов'язково абсолютно вірні при будь-яких обставин. Тим не менш жодних відхилень від них до цих пір не виявлено. Кожному, хто захоче спростувати ці закони, доведеться виступити проти кількох століть ретельних наукових спостережень і експериментів. Ми ще обговоримо можливі відхилення від цих законів.)

Три закони термодинаміки, як і багато вищі досягнення науки XIX ст., відзначені не тільки тріумфом перемог, але й людською трагедією. Великий німецький фізик Людвіг Больцман, що зіграв значну роль у формулюванні цих законів, покінчив із собою - частково із-за протиріч, що виникли в зв'язку з їх появою.
Людвіг Больцман і ентропія

Больцман був невисоким чолов'ягою з бочкоподібним грудьми і величезної сплутаної бородою. Проте за значної і навіть страхітливою зовнішністю ховалася ранима душа; а ран, захищаючи наукові ідеї, йому доводилося отримувати багато. Хоча до XIX ст. принципи ньютонівської фізики вже міцно утвердилися в науці, Больцман розумів, що ніхто ще не намагався застосувати відомі закони до суперечливої концепції атомної будови речовини - концепції, яку тоді брали далеко не всі провідні вчені. (Ми іноді забуваємо, що всього сто років тому багато вчених вперто вірили, що атом зовсім не реальний об'єкт, а лише хитромудра пастка. Атоми настільки малі, вони стверджували, що, швидше за все, їх зовсім не існує.)

Ньютон показав, що рух будь-яких об'єктів визначають механічні сили, а не духи і не бажання людей. Больцман скористався цим і елегантно вивів багато законів для газів за допомогою простого припущення: він вважав, що гази складаються з крихітних атомів, які рухаються подібно більярдним кулям і підпорядковуються ньютоновым законами сил. Для Больцмана кімната, наповнена газом, була подібна коробці з трильйонами крихітних сталевих кульок, кожен з яких відскакував від стінок коробки і від інших кульок згідно ньютоновым законам руху. Больцман (і незалежно від нього Джеймс Клерк Максвелл) зробив найбільший науковий прорив, коли математично показав, як з цього простого припущення можна вивести вражаючі нові закони. Тим самим він поклав початок новому напрямку у фізиці - статистичної механіки.

Раптово виявилося, що за допомогою декількох базових принципів можна пояснити багато властивості речовини. Оскільки закони Ньютона вимагали, щоб енергія зберігалася навіть у додатку до атомів, кожне зіткнення між атомами повинно було проходити з збереженням загальної енергії; це, в свою чергу, означало, що для газу в кімнаті, зі всіма всі його трильйонів атомів, енергія також зберігалася. Виходило, що закон збереження енергії тепер можна не тільки отримати експериментальним шляхом, але і теоретично вивести з базових принципів, а саме ньютоновского руху атомів.

Але в XIX ст. саме існування атомів все ще було під сумнівом; навіть видатні вчені (наприклад, філософ Ернст Мах) не вважали негожим оскаржувати і нерідко навіть висміювати теорію атомної будови речовини. Больцман, людина вразливий і схильний до депресії, раптом виявив себе отаким загальним громовідводом, головною мішенню для атак, нерідко дуже злих, всіх супротивників атомної теорії. Для них все, що можна виміряти, - в тому числі і атоми - просто не існувало. До приниження Больцмана додавалося ще й те, що редактор відомого німецького фізичного журналу відкидав багато його статті; редактор цей наполягав, що атоми і молекули являють собою скоріше надзвичайно зручний теоретичний інструмент, ніж реальні існуючі в природі об'єкти.

Не витримавши всіх цих нападок, у тому числі і суто особистих, у 1906 р. Больцман повісився, вибравши час, коли його дружина з дитиною були на морі. Дуже сумно, що цей видатний чоловік так і не зрозумів, що рік тому зухвалий молодий фізик на ім'я Альберт Ейнштейн зробив неможливе: він написав першу статтю, наочно доводить існування атомів.
Сумарна ентропія завжди зростає

Праці Больцмана та інших фізиків допомогли прояснити природу вічного двигуна і навіть розбити всі існуючі схеми їх на два типи. Вічний двигун першого типу порушує перший закон термодинаміки; це означає, що він просто виробляє більше енергії, ніж споживає. У кожному з подібних вічних двигунів фізикам при ретельному дослідженні фізики вдавалося виявити приховані зовнішні джерела енергії. Це могло бути як свідомим шахрайством, так і результатом помилки винахідника.

Вічний двигун другого типу - штука складна. У цих машинах дотримується перший закон термодинаміки, тобто зберігається енергія, але порушується другий закон. Теоретично у вічному двигуні другого типу[31] немає втрат тепла, тому він ефективний на 100%. Але другий закон термодинаміки говорить, що така машина неможлива - втрати тепла повинні бути обов'язково, а кількість безладу у Всесвіті, інакше ентропія завжди зростає. Якою б ефективною не була машина, частину тепла неодмінно втрачається, підвищуючи таким чином ентропію Всесвіту.

Той факт, що сумарна ентропія завжди зростає, лежить в самому серці людської історії, так і матері-природи тсжтобто по суті другий закон говорить нам, що руйнувати набагато простіше, ніж будувати. Іноді те, що створювалося тисячі років, як, наприклад, велика імперія ацтеків у Мексиці, може бути зруйноване за кілька місяців; саме так сталося, коли пошарпана банда іспанських конкістадорів з кіньми і вогнепальною зброєю потрясла основи імперії і повністю зруйнувала складний механізм.

Відзначаючи глибинну природу другого закону термодинаміки, астроном Артур Еддінгтон одного разу сказав: «Мені здається, що закон зростання ентропії стоїть вище інших законів природи.,, якщо виявляється, що твоя нова теорія суперечить другому закону термодинаміки, залиш надію; перед цим законом залишається тільки принижено пащу».

Навіть сьогодні підприємливі інженери (і талановиті шарлатани) продовжують час від часу винайти вічний двигун. Не так давно Wall Street Journal попросив мене висловити свою думку про роботу одного винахідника, який вже встиг переконати інвесторів вкласти в винайдену ним машину мільйони доларів. У великих фінансових газетах з'явилися захоплені статті; журналісти, нічого не тямлять в науці, з придихом писали про те, що це винахід здатне змінити світ (і, зрозуміло, принести попутно інвесторам казкову, немислиму прибуток). «Геній чи божевільний?» - кричали заголовки.

Інвестори радісно поспішали вкласти гроші в нову машину, а вона, між іншим, порушувала базові закони фізики і хімії, які вивчаються в середній школі. (Мене шокувало навіть не те, що хтось намагався обдурити необережних і залишити їх з носом - подібними речами люди займалися споконвіку. Дивно інше: як легко вдалося цього винахіднику обдурити багатих інвесторів і як погано більшість людей розуміє елементарну фізику.) Я відповів журналу відомим прислів'ям: «Дурень легко розлучається з грошима» і улюбленим афоризмом Фінеаса Барнума: «щохвилини на Землі народжується простак». Напевно, не варто дивуватися тому, що Financial Times, the Economist і Wall Street Journal дружно надрукували великі редакційні статті про різних винахідників і їх чудових вічних двигунах.
Три закони термодинаміки і симетрія

Але все вищесказане народжує і більш глибоке питання: а чому, власне, повинні працювати ці непогрешимые закони термодинаміки? Ця загадка займала вчених з того самого моменту, коли ці закони були вперше сформульовані. Не виключено, що, знаючи відповідь на це питання, ми могли б відшукати в законах термодинаміки лазівки і зробити нові неймовірні відкриття та винаходи, здатні перевернути світ.

У старших класах школи я пережив справжнє потрясіння, коли дізнався нарешті справжню причину збереження енергії. Виявляється, один з фундаментальних принципів фізики (відкритий математиком Еммі Нетер в 1918 р.) говорить: якщо система володіє симетрією, в ній обов'язково діє якийсь закон збереження. З припущення про те, що закони Всесвіту не змінюються з часом, слід вражаючий результат: енергія в системі повинна зберігатися. (Далі, якщо закони природи залишаються незмінними, в якому б напрямку ви рухалися, то зберігається не тільки енергія, але й імпульс у будь-якому напрямку. А якщо закони природи залишаються незмінними при обертанні, то зберігається ще й кутовий момент.)

Це буквально приголомшила мене. Я раптом зрозумів, що, аналізуючи зоряне світло, що дійшов до нас від далеких галактик з самої околиці видимої Всесвіту, ми переконуємося, що спектр цього світу нічим не відрізняється від спектрів, які можна виявити на Землі. У світлі, народжене за мільярди років до появи і Землі, і Сонця, ми спостерігаємо ті ж незаперечні спектральні «відбитки» водню, гелію, вуглецю, неону і т. п., які бачимо сьогодні і на Землі. Іншими словами, основні закони фізики не змінилися за мільярди років і однакові по всій Всесвіту, до її кордонів.

Я зрозумів, що теорема Нетер означає як мінімум, що енергія, ймовірно, буде зберігатися якщо не вічно, то не один мільярд років. Наскільки нам у даний момент відомо, ні один з фундаментальних законів фізики з часом не змінювався, і тому закон збереження енергії працює.

Теорема Нетер має для сучасної фізики найбільше значення. Яку б нову теорію не придумали фізики і про що б не йшла в ній мова - про походження Всесвіту, про взаємодію кварків і елементарних часток, про антиречовину, - ми обов'язково починаємо з розгляду симетрії, якій підпорядковується система. Взагалі кажучи, в даний час симетрія вважається провідним фундаментальним принципом у розробці будь-якої теорії. В минулому на симетрію дивилися як на побічний результат теорії - приємно, але не має великого значення. Сьогодні ми розуміємо, що симетрія - дуже суттєва і навіть визначальна риса будь-якої теорії. Розробляючи щось нове, ми, фізики, починаємо з симетрії, а потім вже вибудовуємо навколо неї теорію.

(Сумно, але Еммі Нетер, як до неї Больцману, доводилося боротися за визнання не на життя, а на смерть. Ні один з провідних інститутів не був готовий прийняти на постійну роботу жінку-математика. Наставник Нетер, великий математик Давид Гільберт, розлючений черговою невдалою спробою влаштувати Нетер на викладацьку посаду, вигукнув: «зрештою, ми хто, університет або товариство любителів лазні?»)

У зв'язку з цим виникає тривожне питання. Якщо енергія зберігається тільки тому, що закони фізики не змінюються з часом, то чи не може бути, що в якихось незвичайних, рідкісних обставин ця симетрія все-таки порушується? Якщо в несподіваних і екзотичних місцях симетрія наших законів дійсно порушується, то і закон збереження енергії в космічних масштабах може порушуватися.

Подібна ситуація може виникнути, зокрема, якщо закони фізики змінюються в часі або з відстанню. (У романі Азімова «Самі боги» симетрія порушується через просторової діри, що з'єднала наш Всесвіт з паралельної всесвіту. В околицях цієї діри закони фізики змінюються - і виникає можливість порушення законів термодинаміки. Точно також, якщо існують просторові дірки, тобто кротові нори, може порушуватися і закон збереження енергії.)

Крім того, в даний час гаряче обговорюється питання, чи може енергія з'являтися з нічого; цей момент теж може виявитися зручною лазівкою.
Енергія з вакууму?

Ось болюче питання: чи можна витягти енергію з порожнечі? Фізики лише недавно зрозуміли, що насправді «порожнеча» вакууму зовсім не порожня, в ній кипить невичерпна активність.

Одним з активних прихильників і пропагандистів цієї ідеї[32] був ексцентричний геній XX ст. Нікола Тесла - гідний суперник Томаса Едісона. Крім того, він був одним з прихильників «енергії з порожнечі», тобто ідеї про те, що вакуум може містити в собі неймовірні кількості енергії. Якщо це правда, то вакуум стане уособленням «безкоштовного сиру» - «чарівним горщиком», здатним акумулювати енергію в будь-яких кількостях буквально нізвідки. Вакуум, який раніше вважали порожнім і позбавленим всякого речовини, виявиться бездонним джерелом енергії.

Тесла народився в маленькому містечку на території нинішньої Сербії і в 1884 р. прибув в Сполучені Штати без єдиного цента в кишені. Незабаром він став помічником Томаса Едісона - помічником настільки блискучим, що перетворився в суперника. Протистояння цих двох знаменитостей історики охрестили «війною струмів». Едісон вважав, що світ можна електрифікувати за допомогою машин постійного струму, тоді як Тесла першим ввів змінний струм і успішно продемонстрував, що його методи набагато ефективніше методів Едісона і допускають менші втрати при передачі електрики на більшу відстань. Сьогодні майже вся планета забезпечується електрикою на базі патентів Тесли, а не Едісона.

Всього у Тесли налічується більше 700 винаходів і патентів, деякі з яких є найважливішими історичними віхами сучасного електрики. Історики вважають цілком імовірним, що Тесла придумав радіо раніше, ніж це зробив Гульєльмо Марконі, офіційно визнаний винахідником радіо, і працював з рентгенівськими променями ще до їх офіційного відкриття Вільгельмом Рентгеном. (І Марконі, і Рентген пізніше були удостоєні Нобелівської премії за винаходи, які Тесла, ймовірно, зробив на кілька років раніше.)

Тесла вважав, що можна витягувати енергію з вакууму в необмежених кількостях, але, на жаль, не навів у своїх записках докази цього твердження. На перший погляд здається, що «енергія порожнечі» (або енергія, яка міститься у вакуумі) порушує перший закон термодинаміки. Немає жодних сумнівів у тому, що енергія вакууму порушує закони ньютоновой механіки, але недавно питання про неї знову виник на науковому обрії, але вже з абсолютно нового напрямку.

Проаналізувавши дані з супутників, які в даний час знаходяться на орбіті, зокрема з супутника WMAP, вчені дійшли вражаючого висновку: не менше 73% Всесвіту складається з темної енергії - енергії чистого вакууму. Це означає, що вакуум, що розділяє галактики, є одночасно найбільшим резервуаром енергії Всесвіту. (Ця темна енергія настільки колосальна, що відштовхує галактики геть один від одного і може з часом розірвати Всесвіт на частини.)

Темна енергія наповнює весь Всесвіт, всі її куточки, в тому числі наші будинки й наші тіла теж. Кількість темної енергії в космосі воістину астрономично і перевершує енергію всіх зірок і галактик, разом узятих. Можна також розрахувати кількість темної енергії на Землі; виявиться, що її дуже мало-надто мало, щоб підживлювати вічний двигун. Тесла був прав: темна енергія існує, тим не менш щодо кількості такої енергії на Землі він помилявся.
А може, ні?<br />
Один з найбільш неприємних прогалин сучасної фізики полягає в тому, що ніхто не може теоретично розрахувати кількість темної енергії, яке ми вимірюємо за допомогою супутників. Якщо проводити розрахунок з позицій сучасної атомарної фізики, то отримане число розійдеться з експериментальним результатом на 120 порядків! Це одиниця зі 120 нулями! Без сумніву, це саме значна розбіжність між теорією і експериментом за всю історію фізики.

Суть в тому, що ніхто не знає, як порахувати енергію порожнечі». Це один з найважливіших питань фізики (адже з часом відповідь на нього визначить долю Всесвіту!), але поки ми не уявляємо, як можна розрахувати кількість цієї енергії. Жодна з теорій не пояснює темної енергії, хоча експериментальні докази її існування очевидні.

Отже, у вакуумі дійсно укладена енергія, як і підозрював Тесла. Але щільність цієї енергії, швидше за все, занадто мала, щоб її можна було витягати і використовувати. У величезних міжгалактичних просторах повно темної енергії, а ось на Землі її вміщується лише трохи. Але найнеприємніше, що ніхто не знає, звідки взялася ця енергія і як можна розрахувати її кількість.

Я переконаний, що закон збереження енергії обумовлений глибинними космологічними причинами. Будь-яке порушення цього закону неодмінно означало б серйозні зрушення в наших уявленнях про еволюцію Всесвіту. І загадка темної енергії змушує фізиків робити нові й нові спроби вирішити це питання.

Оскільки створення цього вічного двигуна може зажадати перегляду фундаментальних законів фізики на космологическом рівні, я схильний віднести вічний двигун до III класу неможливості; це означає, на мій погляд, що такий двигун дійсно неможливий, або нам доведеться повністю переглянути наші уявлення про фундаментальної фізики в космологическом масштабі - тільки в цьому випадку така машина може отримати право на існування. Що ж стосується темної енергії, то вона залишається однією з найбільших незакінчених глав сучасної науки.