饮水鸟是一种永动机吗?

饮水鸟是一种永动机吗?
饮水鸟是一种永动机吗?

饮水鸟是一种永动机吗?
中国古代玩具“饮水鸟”类似永动机的状态曾经让大科学家爱因斯坦也惊叹不已.“饮水鸟”的形象最后一次公开出现是在上世纪30年代时一本国外的科普读物上,之后就销声匿迹了.这只神秘的“饮水鸟”发明于什么时候?不可考；民间是否还有流传?不知道.借助当时的一些资料,我们找到了一些关于这种玩具的零星记忆.希望有心的读者能帮我们寻找到或能“复活”这只神秘鸟,让更多的现代人分享古人的智慧. 2005年7月份开始的大型“中国古典物理玩具展”已经进入了紧张的筹备阶段,据北京玩具协会益智玩具委员会主任余俊雄老师介绍,他们正在急于寻找一个已经失传的叫做“饮水鸟”的玩具,或者希望能有有心人把这种玩具“复活”,以便这个神奇的“饮水鸟”可以在展览上与孩子们见面. 古老玩具是永动机? 与余老师一见面,他就兴奋地跟我描述起了这个传说中的玩具.据余老师介绍,这种古老的中国玩具外形就像一只鸟,主体由玻璃制成.它的身体是一根玻璃管,管的上端是一个小球,也就是鸟头,管的下端是一个大球,也就是鸟的尾部.球内装有液体,管的下端浸在液面下.整个鸟身是密闭的,架在一个类似鸟腿的座上.它的头部粘有尖尖的嘴,尾部粘有羽毛.为了让人不能看清鸟身体里的秘密,它的身体被涂上了黑色.而它的神奇之处就是,在鸟的面前放上一杯水,鸟就会俯下身去,把嘴浸到水里,“喝”了一口后,又直立起来.可是直立一会儿它又会俯下身去,等到鸟嘴浸到了水,“喝”了一口,有会直立起来.就这样,它不停地点头喝水,就像是一台永动机.但是永动机在科学理论上是不可能的,那么这到底是怎么回事呢? 爱因斯坦也称奇 这一点连当代最伟大的科学家爱因斯坦都为它吃惊.余老师说,根据前苏联著名的科普作家别莱利曼编著的《趣味物理学续编》中提到,曾有人将这个涂了颜色、看不见内部奥秘的“饮水鸟”赠送给爱因斯坦博士,并对他说,科学家不是说永动机是不可能的吗,现在就让你瞧瞧这台永动机.当爱因斯坦看过并明白其原理时,真的十分惊叹“饮水鸟”的设计巧妙.因此这个玩具就被别人叫做“爱因斯坦也吃惊的玩具”. 充满奥秘的冒牌永动机 当然这种玩具并不是永动机,它之所以能不停地点头喝水,是因为它包含着复杂的物理学原理.原来“饮水鸟”内的液体是乙醚一类易挥发的液体,在高温里很容易蒸发,而液体的饱和蒸汽所产生的压力又会随温度的改变而剧烈的改变. a.头部受冷,气压下降,尾部的液体因为吸力沿颈部上升.这样头的重量在增加,尾部的重量在减轻,重心位置发生变化,当重心超过脚架支点而移向头部时,鸟就俯下身到平衡位置.这个位置可以通过鸟嘴的重量来调试. b.头部降低,内部发生两个变化.一是“饮水鸟”的嘴浸到了水,这样鸟头被打湿.二是上下的蒸汽区域连通,两部分气体混合,没有了气压差,但由于吸收了周围空气的热量,蒸汽的温度略有上升.这时上升到头部的液体,在本身的重量作用下流向下端尾部. c.尾部变重,头部向上翘,液体全部集中到尾部,同时,头部的蒸汽因为刚粘到的水又开始冷却. 原来“饮水鸟”头部不断蒸发所吸收的周围空气的热量,就是这奇妙的“饮水鸟”能够活动的原动力.正是因为它使用的是周围察觉不到的能源,所以才会被人误认为是永动机. 失传原因不明 余老师说,他第一次听说这个玩具是几年前在美国.因为工作关系,余老师经常参加美国的一个“中国古典益智游戏基金会”所举办的游戏年会.在参加这些年会时,余老师发现美国人竟然对这个玩具很有兴趣,余老师后来在国内多方查找,但一直没能找到. 据余老师介绍别莱利曼是在1936年撰写的《趣味物理学续编》中提到这个玩具,另外日本东北大学教授酒井高南编著的《玩具与科学》中也提到过,也就意味着,这种“饮水鸟”至少是在上世纪30年代就已经存在了.但是它到底是谁发明的,在什么时候发明的,都没有文献记载. 古老玩具代表传统文化 余老师说,现在有很多人提倡弘扬中国的传统文化,中国古老的玩具就是一个极好的代表.我国有很多富有科学知识的古老玩具.跟现在的电子游戏相比,它们一样有趣,并且不会使孩子们成天闷在房间里,对身体健康和性格的形成都有好处.让孩子们在玩这些玩具的同时,能知道一些科学知识. 让爱因斯坦惊讶的玩具（2006.5） -------------------------------------------------------------------------------- 央视国际 www.cctv.com 2006年08月02日 09:54 来源：CCTV.com 它是一种充满神秘色彩的古代玩具.它曾经困惑了一代物理学大师爱因斯坦,半个世纪以来它却销声匿迹.现代人能否找到它的踪迹呢?半个世纪的悬疑能否被揭开谜底呢? 请跟着我们的脚步,一起来孜孜不倦地寻找——让爱因斯坦惊讶的玩具. 孜孜不倦寻找线索的余俊雄 饮水鸟,现实中的传说 2005年6月以来,北京市玩具协会的余俊雄老师就没歇过.按照计划,中国古玩具展览即将在同年8月开幕.作为筹备委员的余俊雄一直在忙着为这次展览四处搜集展品.到了7月初,计划中的各种展品大都就位,但余俊雄依然忧心忡忡,因为一件非常重要的展品还没有眉目. 余俊雄到底在寻找什么呢? 原来他寻寻觅觅着一种叫“饮水鸟”的玩具. 饮水鸟是一种充满神秘色彩的玩具鸟,据说只要在它的面前放上一点水,它就会不知疲倦地摆动不停.但是半个世纪以来,它却销声匿迹于茫茫人海中,无论是于俊雄和他的同事,还是其他人,谁都没有见过这种玩具鸟的庐山真面目. 余俊雄对饮水鸟的最初印象,来自于一本苏联物理书——《趣味物理学》.书作者,当时苏联的科普作家别兰迪曼,在书上记载着这样一种鸟：只要有水喝,它就能不停地运动下去.于是从上个世纪70年代开始,余俊雄就踏上了寻找这神奇小鸟之路.他在寻找过程中发现,关于饮水鸟的记载和描述,大多出自国外研究者之手,而且他们都明确地称之为“中国饮水鸟”. 这种玩具鸟究竟是什么样子?它是否真的源自中国,是中国古人智慧的结晶?如果真是这样,为什么国内没有相关的史料记载呢? 饮水鸟 30年来,余俊雄查找了大量古籍资料,但始终没能找到饮水鸟诞生的确切年代.在漫长的追寻中,他又听到一个让人称奇的事情.东京大学教授写的《科学与玩具》一书中,将饮水鸟和爱因斯坦联系在了一起.书中指出,当年有人将饮水鸟送给爱因斯坦,这位极具智慧的大师对这只神奇的小鸟爱不释手,还大吃一惊道：“永动机出现了!”后来还专门搜集过这样的饮水鸟. 既算不上是精美工艺品,也不是什么高科技产品的小鸟,偏偏引起了一位现代物理学大师的关注.这个神奇玩具曾在爱因斯坦手中辗转,它因此有了一个响当当的别称；“让爱因斯坦也吃惊的玩具”.从那时起,饮水鸟就已经名声在外,有人叫它“来自中国的永动机”. 众所周知,能量守恒原理已经被现代物理学反复验证,成为一条公认的原理.但饮水鸟听上去似乎在挑战这一理论：它既不用借助机械等外力,也不用现代的电、磁等能量帮忙,只要面前放上普通的水,它就能运动不停…… 可饮水鸟究竟靠什么实现运动?饮水鸟的制作工艺是否流传下来?现代还有人会做这种玩具吗?余俊雄一直被这样的疑问困扰着. 饮水鸟 饮水鸟,千呼万唤始出来 眼看着开展的日子一天天临近,寻找这件古老玩具的工作却丝毫没有进展,余俊雄真是心急如焚.虽然不断有同事劝他,不要再为这件玩具费心,但他还是不愿意就此放弃.情急之下,余俊雄想到了一个办法：借助网路、报纸等媒体,扩大搜寻面. 果然,寻找饮水鸟的消息很快有了反馈,大量的信件和电话纷至沓来,其中一个网友发来的消息让余俊雄喜出望外,这位网友曾经在华北电力大学学习时,在实验室看到过饮水鸟.于是,余俊雄第二天快马加鞭地赶往位于河北保定的华北电力大学.在这所大学的物理实验室中,他终于看到了这只梦寐以求的小鸟. 余俊雄面前的这只小鸟,无论是外形还是运动情况,都和史料中描述的非常相似.可它的内部结构是否也和古代饮水鸟一致呢?由于华北电力大学只有这么一个收藏,老师们从没舍得打开过,其内部的结构自然也就不得而知了.但余俊雄明白,只有了解了小鸟肚子里装的究竟是什么,才能清楚饮水鸟不停摆动的秘密. 尽管于俊雄还是心存不解,不过能找到这样一只玩具鸟已算是相当幸运了.既然学校不愿意饮水鸟被带走,那么拍张照片带回北京也行.可就在余俊雄离开华北电力大学回到家中时,他接到一个让他既兴奋又吃惊的电话.华北电力大学一位上了年纪的老师提供了这样一条线索：饮水鸟是学校从一位叫孙贵的沈阳老工艺人那里收购来的.紧接着,沈阳的孙贵打来电话说,饮水鸟是他做的. 这真是“柳暗花明又一村”啊!可孙贵真的就是饮水鸟的制作者吗?他和当年流传世界的饮水鸟之间又有什么关系呢?找到他,饮水鸟的秘密就能大白于天下吗? 饮水鸟 饮水鸟,终现庐山真面目 来自沈阳的电话让余俊雄半信半疑,但展出的日子迫在眉睫.为了不放过任何一点希望,他第二天一早就动身赶往沈阳. 一走进孙贵的家,余俊雄好像进入了一个玩具鸟的世界.屋里屋外,上上下下,都摆满了五颜六色的玩具鸟.它们就是传说中的饮水鸟吗?孙贵就是饮水鸟的制作者吗? 孙贵指着这些玩具鸟告诉余俊雄,这些鸟和他在华北电力大学见到的一样,是他这些年断断续续制作出来的饮水鸟.琳琅满目、样式各异的饮水鸟,大量的文字材料,以及孙贵对制作时间的描述,都让余俊雄相信孙贵就是这些饮水鸟的制作者.可孙贵的手艺又出自何处? 孙贵告诉余俊雄,这门手艺来源于幼年时对父亲手艺的零星回忆.那个时候的孙贵家,到处弥漫着股乙醚味,孙贵就是凭借着这些记忆,一边回忆,一边摸索制作饮水鸟. 孙贵和他制作的饮水鸟 饮水鸟绝不是什么永动机,它实际上是巧妙利用了物理学里的热力学原理.由于乙醚很容易挥发,而饮水鸟一头一尾的温度差异,能让玻璃管里的乙醚蒸汽的分布发生变化,从而改变饮水鸟的重心.而饮水鸟不断喝水,又会被水不断打湿头部,头部水分的蒸发吸收了周围空气的热量,再次产生温度差异,这就促使饮水鸟能够不停地活动. 随后的试验中,孙贵还发现：无论是加乙醚还是酒,甚至普通的水,饮水鸟都能运动不停.只不过乙醚的挥发性更强,饮水鸟的运动会更频繁.这就很容易判断出,古人在没有乙醚的情况下很可能是加水或者酒制作的. 两段玻璃管,一点乙醚,一些普通的棉花,就能制作出一只不知疲倦的小鸟.这听上去简单,可要让它不停歇地运动并不容易.为了从记忆中复原这只小鸟,孙贵倾注巨大的心血,克服了许多困难.比如,饮水鸟平衡的难以掌握,加入乙醚份量的难以确定.当年的尝试非常不顺利,最初做出的小鸟有些运动持续时间非常短,有些则根本无法动弹.为了解决这些难题,孙贵不得不反复试验并求助一些物理老师,找规律,创平衡. 通过20多年的努力,孙贵终于掌握了一些制作窍门.要让小鸟动起来,一是要把握好鸟儿身体里乙醚的量,过多会让身体太重,过少则无法带动身体摆动.二是要找好小鸟身体的平衡点,最佳的支点才能保证小鸟运动自如. 由于空气中湿度、温度的变化,都会影响到饮水鸟头部水分的蒸发速度,因此这只小鸟还成了一名气象预报员. 根据孙贵的回忆以及事先搜集到的历史资料,余俊雄推断,至少在清代中期饮水鸟就已经诞生了.清楚了小鸟身体的具体构造,以及里面蕴藏的东西,所有的谜团似乎慢慢清晰起来. 饮水鸟终于出现的展会上 此时,时间已接近2005年7月下旬,为了保证在8月的中国古玩具展览上,人们能看到样式各异的饮水鸟,孙贵特地赶制出一批新的玩具鸟.8月15日,这种曾经让爱因斯坦也吃惊的神奇玩具终于在展会上露面,成为展会上最引人注目的一件展品. 参考： http://baike.baidu.com/view/752866.htm?fr=ala0_1
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