永动机不能实现的原因
能量守恒定律的限制
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而且能量的总量保持不变。这就是著名的能量守恒定律。第一类永动机试图不消耗能量而永远对外做功，这显然违背了能量守恒定律。例如，13世纪法国的亨内考设计的“魔轮”，他认为右边的球比左边的球离轴远些，产生的转动力矩大，轮子就会永无休止地转动。但实际上，右边每个球产生的力矩大，球的个数却少；左边每个球产生的力矩小，球的个数却多。最终由于力矩的平衡，轮子不会持续转动而对外做功。
热力学第二定律的约束
热力学第二定律有多种表述方式。克劳修斯表述为：不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文表述为：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。第二类永动机试图从单一热源吸热，同时不断对外做功，这违反了热力学第二定律。比如，有人曾设计一种机器，希望它从高温热库（例如锅炉）吸取热量后全部用来做功，不向低温热库排出热量，这种机器的效率看似能达到100%，但实际上是不可能制成的。因为机械能与内能的转化具有方向性，内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。
复杂的物理过程和损耗
在实际的物理过程中，存在着各种能量的损耗和转化。例如摩擦力会将机械能转化为热能，导致能量的散失。即使是看似精妙的设计，也难以避免这些不可避免的能量损失。
精确计算和平衡的制约
许多永动机的设计在理论上存在缺陷，通过精确的计算可以证明，总会达到一个平衡状态，使得机器无法持续运转。如达芬奇设计的类似装置，他本以为在两边重球不均衡的作用下会使轮子转动不息，但最终试验结果是否定的。
能量守恒定律与永动机
能量守恒定律的本质
能量守恒定律是自然界最基本的定律之一，它表明了不同形式的能量在传递与转换过程中的守恒特性。热力学第一定律就是能量守恒定律在热学中的具体体现，其表达式为△U=Q+W。这意味着物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所作的功的总和。在孤立系统中，能量永远守恒；系统经过绝热循环，其所做的功为零。
永动机与能量守恒定律的冲突
第一类永动机的构想直接违背了能量守恒定律。这类永动机试图创造能量，不消耗任何能源却能持续对外做功。然而，根据能量守恒定律，这种情况是不可能发生的。任何机械装置在运行过程中，必然会有能量的输入和输出，并且总能量保持不变。
对科学研究的指导意义
能量守恒定律为科学研究提供了重要的指导。它让科学家们能够准确地分析和预测各种物理过程中的能量变化，避免陷入永动机这种不切实际的幻想中，从而将精力集中在更有意义和可能实现的科学探索上。
以往永动机的尝试及失败案例
“魔轮”的失败
“魔轮”是历史上最著名的永动机之一。其设计者幻想圆轮一侧的小球总是距离圆心更远，力臂更长，能不断压迫魔轮旋转。这个设计在文艺复兴时代就已经广泛流传，达芬奇的手稿是其中最优雅的一个，移除了所有多余的配重。但最终因为魔轮两侧的球数量不等，力臂长的一侧球更少，力臂短的一侧球更多，这终将达到平衡，导致其无法持续转动而失败。
其他精巧设计的无果
有些人试图用更精巧的设计修复“魔轮”，比如用齿轮机构组成同心逆行的圆盘，认为钢珠压迫内轮旋转的同时，会把外轮上的钢珠送到高处。然而，内轮钢珠的力臂永远比外轮短，绝不可能有预期的效果，这类变体也都注定失败。
黄维的尝试
1956年，黄维在狱中目睹监狱管理当年取水的麻烦，决心开发“黄维永动机”。当然，结果是没有成功，毕竟黄埔军校没教热力学。
众多尝试的共性
这些永动机的尝试都有着相似的特点，即设计者们往往基于一些看似合理但实际上存在缺陷的原理进行设计，忽略了能量守恒定律和热力学定律的限制，以及实际物理过程中的能量损耗和平衡问题。
科学界对永动机的态度
坚决否定
科学界一直对永动机持坚决否定的态度。早在1775年，法国科学院就决议永远拒绝永动机的申请。美国的专利和商标局也禁止将专利证书给予永动机。因为永动机的构想从根本上违背了热力学第一定律和第二定律，是不可能实现的。
对民科的看法
民科对永动机一类的话题往往乐此不疲，但他们的研究往往不是基于科学的方法和逻辑。民科们通常拒绝学习和接受主流科学理论，坚持自己的空想，试图通过制造大新闻来获取关注。科学界认为，真正的科学精神应该是基于学习和怀疑，用科学的方法实验和论证，用科学的逻辑思考和讨论，而不是盲目地追求所谓的“重大发现”。
研究的价值
虽然永动机本身是不可能实现的，但人类对永动机的研究并非毫无价值。在研究过程中，激发了人们的创造力和想象力，产生了一些有价值的机械设计和科学发现，如棘轮机构、滚珠轴承等零件，以及虹吸原理、毛细现象等。同时，永动机的失败也促使科学家们发现了热力学第一、第二定律等重要的科学原理。