黄油猫悖论与永动机
黄 油 猫
不知道大家有没有听说过这么两条“趣闻”？
猫在半空中落下时，永远是脚先着地。
一面涂着黄油的吐司被扔上半空后，落地的时候涂了黄油的一面总是朝向地面的。
由此产生了一个非常有趣的玩笑式的悖论：
如果把猫和黄油吐司绑在一起（猫的背贴着没有黄油的那一面，简称黄油猫），会发生什么事情呢？
如果说我们确定以上的两条趣闻中的事实是成立的，那么最符合的推断就是黄油猫在下落的过程中会慢慢减速并且转动，最终达到一个恒稳状态，与地面保持一定距离高速转动来避免猫背或者吐司涂了黄油的那面与地面接触。
黄油猫这种看似正确实质荒谬的物体就正如——永动机。
永 动 机
永动机一词起源于印度，那么永动机到底是什么呢？
第一类永动机是指一类不需要外界输入能量便能够不断运动并且对外做功的机器。
一个听起来就让人心生向往的词，永远可以工作的机器，多好啊！
无数科学家对永动机的研究是狂热的，因此历史上出现了多种类型的第一类永动机。
亨内考之“魔轮”
据记载，欧洲早期最著名的永动机设计方案是十三世纪时法国的亨内考提出的“魔轮”。
如图所示，亨内考当时设计的装置为圆轮结构，他在圆轮结构每个轮子的边缘上等距地安装12根活动短杆，杆端分别套上一个重球。
无论轮子转到什么位置，右边的各个重球总比左一个重球离轴心更远一些。
亨内考设想这样就会使轮子按顺时针的方向永不停息地旋转下去，但实际上轮子转动一两圈后就停了下来。
根据杠杆平衡条件我们发现，虽然右边每个球产生的力臂大，但是球的个数少，左边每个球产生的力臂虽小，但是球的个数多。
经过计算得出，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用恰好相等，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用恰好相互抵消，使轮子达到平衡而静止下来。
因此在这个永动机当中，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下之后停顿下来。
达芬奇之“滚珠”
文艺复兴时期，意大利的达芬奇也设计了一个类似的装置。滚珠永动机是利用格板的特殊形状，使一边重球滚到比另一边的距离轮心远些的地方。
如图所示，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息。
但实验结果表明，这种想法也是错误的。（跟上述永动机一样，无法消除摩擦力的影响，并且总有一个平衡位置）。
达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。（PS：果然牛人就是牛人，不只是我们以为的画家哟）
泰斯尼尔斯之“磁石”
1570年，意大利的泰斯尼尔斯提出用磁石的吸力可以实现永动机。
他设想，A是一个磁石，铁球C受磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。
（PS：大概那时候他跟现在的同学们一样，还没有学过高中物理中的库仑定律，不知道所谓磁力大小与距离的平方是成反比的，而不是一个恒力）。
斯特尔之“浮力”
在16世纪70年代，意大利的机械师斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。
他在设计时认为，由上面水槽流出的水冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时水轮，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。
他想，整个的水重新提升到上面的水槽中装置可以这样不停地运转下去，并有效地对外做功。实际上，流回水槽的水越来越少，很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池，轮机也就停止了转动。
第一类永动机可能制成吗？
答案是肯定不可能制成永动机的。
除了上述提到的几个模型外，还有很多科学家对此进行了大量的研究，最后却都发现永动机是无法实现的。
终于在19世纪中叶，一系列科学工作者正确认识热功能转化和其它物质运动形式相互转化关系，不久后伟大的能量守恒和转化定律被发现了。
人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。
如果说永动机的“发明”对人类有点益处的话，那就是人们可以从中吸取教训：
毕竟失败是成功之母嘛，而永动机这个失败却没有母亲，只是科学界的“孙猴子”！