【物理謎題】這組齒輪為何卡死不動？工程師也頭痛的機械難題

最近在Reddit論壇上，網友ILostMyselfInTime丟擲一個有趣的問題：「實在不知道該去哪問...這個裝置為什麼完全轉不動啊？」配圖中的機械結構乍看簡單，卻暗藏玄機。

由於原圖示不夠清晰，我們需要先做幾個假設：所有齒輪都確實嚙合，並透過皮帶提供足夠的摩擦力來帶動。在這些前提下，這個看似能運轉的裝置究竟卡在哪裡？

假設小齒輪轉速是大齒輪的3倍。當底部大齒輪「2」每分鐘轉1圈時，會帶動上方小齒輪以每分鐘3圈的速度旋轉。而這組小齒輪透過連桿與右側大齒輪「b」相連，理論上「b」也該保持每分鐘3轉。

但矛盾點出現了！大齒輪「b」與下方小齒輪「a」相互嚙合，按傳動比計算，「a」應該達到驚人的每分鐘9轉。問題是「a」又與左側大齒輪「2」連動，而我們早已設定「2」的轉速僅有每分鐘1轉。這就產生了1轉 vs 9轉的邏輯悖論，根本違反物理法則。

實際情況取決於齒輪間的摩擦係數：若咬合緊密，整個機構會完全卡死；假設在「a」「b」齒輪塗抹潤滑油勉強運轉，裝置可能產生間歇性跳動，但絕對無法流暢運作。只要存在些微摩擦力，當你轉動任一齒輪時，連桿與齒輪間的轉速衝突就會導致機械鎖死。

這類「永動機」式的設計終究只是幻想，不可能打破熱力學定律產生免費能源。本文前版曾於2025年4月發表，當時便引發工程界熱烈討論。