回复求真知网友的评论
戴榕菁
在贴出“多层虹吸低耗发电塔（MSDT)”一文后，万维名博求真知网友来留了如下的评论：
【Why doesn't Robert Boyle's perpetual flask work?
https://www.quora.com/Why-doesnt-Robert-Boyles-perpetual-flask-work】
本文后面的附录中有该文的英文原文及我用Google做的该文的英译中。下面我对求真知网友的评论进行公开回复。
求真知网友：
谢谢你的评论。我仔细阅读了你所推荐的文章，并用Google对该文进行了中译英。通常哲学文章不论是我写的，还是他人的文章，尤其是经典的著作（当然也是现代人翻译成英文的）很难用Google直接翻译，但是，你推荐的这篇文章用Google翻译后相当地信达雅，这就省去了我很多麻烦
。
该文的最主要的缺陷在于将波义耳的自流瓶现象与单摆做比较。单摆的唯一能量来源是最初的重力势能，因此在摩擦损耗的作用下，将被完全消耗殆尽。但是，在波义耳的自流瓶现象中，大气压的作功是持续的。
长期以来，对于波义耳的自流瓶现象的最大误解是将它称为流体静力悖论现象，甚至是流体毛细自流悖论。
将波义耳的自流瓶现象称为流体毛细自流悖论的错误在于：毛细现象是表面张力（由液体内聚力引起）和流体与器壁的粘附力的组合作用的结果，而波义耳的自流瓶现象的原理是虹吸，虹吸是由大气压产生的。
至于将波义耳的自流瓶现象称为流体静力悖论现象的问题主要不在于“悖论”二字，而在于将之称为静力现象。现今所有认为波义耳的自流瓶现象不可能的解释都是建立在用流体静力学对之进行的分析的基础之上的。很显然，如果流体停留在虹吸管中的任意一个部位的话，它确实符合流体静力学关系。但是，在虹吸现象形成了之后，它就成为流体动力问题，可以近似地用无粘稳定流动的流体动力学方程，即伯努利方程来表示：
P +(1/2) ρv2+ρgh=constant。
当我们用静力学来表示的话，因为与10万米以上的大气层厚度相比虹吸的落差可以被忽略，因此液体的重力成为唯一的驱动力。现在否认波义耳的自流瓶现象的论点之一是说虹吸现象发生的条件是出口必须低于入口，这就是根据流体静力学推出的结论。
但是，一旦流动产生了，虹吸管出口处的压力就不再是一个大气压，而是可以随着速度和高度的增加而减少的。据说Johann Bernoulli就认为波义耳的自流瓶现象是可行的[i]，而他的儿字便是推导出著名的流体（无粘稳定流动）的动力学方程伯努利方程的Daniel Bernoulli。下面的几个视频都表明，虹吸现象是可以将液体从低处引向高处的：
https://youtu.be/H_TtGCDyNNw
https://youtu.be/lvy5sKfHdzc
当然，你可以质疑视频的真实性。不过，如果只是一两个视频呈现出将流体由低处引向高处的虹吸现象，你确实可以对它的真实性进行质疑，但是如果有十多个不同的人做的视频，尤其是那种DIY的教学视频显示虹吸现象可以将液体从低处引向高处的话，那么它们的可信度便也随之大大增加。
当然，你也可以指出网上有大量的失败的例子。这里我就要引用被大量地用来反驳波义耳的自流瓶现象的热力学第二定律了：根据热力学第二定律我们可以得出一个普遍适用的社会定律：失败比成功更容易。相信作为科大的高材生的求真知网友应该能够接受对于热力学第二定律的这样一种运用吧。如果你能承认这一点，那么你也应该知道除非他们两者的条件完全一致，否则失败的例子只能说明他做得不够好，而不能用来否定成功的例子。
好，如果你能承认虹吸作用可以将液体从低处引向高处，那么就应该能承认在前面提到的伯努利方程被应用到前面的那些视频中的流动时，其中的P是可以小于流体静力学的P的，也就是可以小于一个大气压的。
那么下一个问题就是虹吸作用到底能将液体提升多高的问题，而这个问题又关系到伯努利方程中的P到底能比大气压小多少。这一点我还没有确切的答案。除非上面的所有视频都是作假（这种可能很小，尤其是那些DIY的视频，在明知别人可以很容易模仿的情况下作假的可能性基本不存在），根据视频中的显示，虹吸作用最大可以将液体提升到容器中深度的三倍左右。当然，虹吸的高度不能仅由相对值来判断，因为它存在着一个绝对的上限。这一点可以从前面的伯努利方程看出。由于在前面的伯努利方程中的三项之和为固定的，假如我们忽略容器表面较小的速度，并将其高度设为零，那么整个流动的总能量就是由该处的压力决定，而该处的压力为气体静压力，也就是一个大气压。所以，虹吸管内的流体的速度项与高度项之和一定是有极限的，小于一个大气压减去流体内的压力。而在这两项中，流体的速度越小，它的高度越大。
另外，为了要让虹吸流动成功，我们需要有一个较大的初始速度，一旦虹吸流动形成之后，虹吸管中的速度就可以减小到能够维持虹吸流动的量级。不过，至少目前仅从伯努利方程来看，我们没有理由认为虹吸的高度只能局限在视频中的几厘米的量级。
只要我们能做到将虹吸的上升高度达到三米以上，我所提出的“多层虹吸低耗发电塔的设想”就是可行的。当然，在实际证明它可行之前，它仍然只是一个设想。
另一方面，你所推荐的文章虽然因为忽略了持续做功的大气压而做出了不当的类比，它提出的摩擦损耗这一点还是在“多层虹吸低耗发电塔”的设计中需要注意的。因此，我对原文进行两点小小的改动[ii]：
1）我将原文中的【3）正常运转能耗】这一段中的【由于塔顶泻下的液体直接流入底部的大池子中，因此，需要有动力持续地将液体从大池子中输入到最底层的小池中以维持其中的蓄液量。当然，如果我们将最下面的“小”池子与底部大池直接相连，我们便可省去这个能耗。】改为【由于塔顶泻下的液体直接流入底部的大池子中，因此，需要有动力持续地将液体从大池子中输入到最底层的小池中以维持其中的蓄液量。】，删去了【当然，如果我们将最下面的“小”池子与底部大池直接相连，我们便可省去这个能耗。】这句；
相应地，将原文中的【可见，多层虹吸低耗发电塔利用虹吸原理以用来补充一层蓄液量的极低的能耗将液体引入到几十米甚至几百米的高度。更何况我们还可以通过将最底层的小池直接与底部大池子相通而彻底省去所有的正常运作能耗，也就是以基本为零的能耗来实现持续的发电。】这段改为【可见，多层虹吸低耗发电塔利用虹吸原理以用来补充一层蓄液量的极低的能耗将液体引入到几十米甚至几百米的高度。】，删去了【更何况我们还可以通过将最底层的小池直接与底部大池子相通而彻底省去所有的正常运作能耗，也就是以基本为零的能耗来实现持续的发电。】这句。
2）我加入了下面这段：
【要素8）为了减少粘性摩擦损耗，所有的虹吸管内壁都涂有与所用液体相斥的涂料（如果液体为水的话，就用疏水涂料）。】
那么，如果虹吸作用确实可以将液体提升三米以上的话，我所提出的多层虹吸低耗发电塔的概念有什么好处呢？答案其实很简单，它只消耗将水提升一层（假设为一米）的持续能量通过虹吸的作用将水提升到几十米甚至数百米。这就是它的发电原理。这里的关键是虹吸的高度极限。只要能将液体提升三米以上，这个概念就是成功的。具体的设计还请看原文：多层虹吸低耗发电塔（MSDT）的设想。当然，如果虹吸的高度只能维持在一米一下，那么的多层虹吸低耗发电塔设想就如同当年波义耳的自流瓶的设想一样不具实际应用意义。
非常感谢求真知网友的交流，让我对多层虹吸低耗发电塔的概念有了更深刻的思考。
附录求真知网友所推荐的Quora的文章[iii]及中译英：
中译文：
【不是因为损失太高。如果您通过添加泵来替换损失，它将起作用。它类似于振荡器的工作方式。烧瓶类似于摆动的钟摆。如果您消除损失，您可以让钟摆永久摆动。您可以通过在完全真空中操作摆锤并将轴承更换为磁性轴承来实现。即便如此，它仍然会停止摆动，因为损失是不可避免的。烧瓶也是如此。如果您在真空中操作，并使用流经管时没有阻力的流体，流体将继续流动。您可以通过泵送流体使其吸收大量动能来增加时间。由于不可避免的损失，当其动能变为零时，流体将停止流动。如果你从流动的流体中提取能量，减速的速度会更高。
总之，烧瓶因高损耗而无法工作。但是，如果采取足够的努力，可以减少损失。作为发电机，它只能产生与最初给予的能量减去到目前为止的损失一样多。】
【Profile photo for Othman Ahmad
Othman Ahmad
, works at Universiti Malaysia Sabah
Answered May 30, 2017
It does not because loss is too high. If you replace the loss by adding a pump, it will work. It is similar to how oscillators work. The flask is similar to a swinging pendulum. If you remove the loss, you can have the pendulum swinging for perpetuity. You can do it by operating the pendulum in complete vacuum and the bearing replaced with a magnetic bearing. Even then, it will still stop swinging, because loss is inevitable. Similarly for the flask. If you operate in vacuum, and use fluid that has no resistance when it flows through the tube, the fluid will continue flowing. You may increase the time, by pumping the fluid so that it picks up a lot of kinetic energy. The fluid will stop flowing when it's kinetic energy becomes zero due to the inevitable loss. The rate of slowing will be higher if you extract energy from the flowing fluid.
In conclusion, the flask does not work because of high loss. However loss can be reduced if sufficient efforts are taken. As a generator, it can only generate as much as whatever energy was initially given minus the loss so far.】