在人类对科学的探索历程中，永动机的构想无疑是一个极具吸引力却又充满争议的话题。
而对分子热运动的研究，则为我们打开了理解微观世界的新窗口。
1827 年，英国植物学家罗伯特·布朗在研究花粉在植物受精过程中的作用时，意外发现了花粉微粒呈现出不规则的运动。
这一发现，后来被正式命名为“布朗运动”。
永动机，这个看似美好的梦想，从理论上可分为两大类，但它们都与重要的科学定律背道而驰。第一类永动机试图在不消耗任何能量的情况下，持续对外输出功率。
这种设想明显违背了能量守恒定律，也就是热力学第一定律。该定律表明，能量不会凭空产生或消失，只能在不同形式或物体之间进行转化和转移，且总量保持不变。
曾有人设想一种装置，中间有个轮子连接着多个重物，期望通过轮子转动使重物在特定轨道中不断运动，以实现永动机的持续运转。但实际情况是，轮子两侧的力矩相等，根本无法实现永恒转动。
这个结果给那些追求第一类永动机的人带来沉重打击，也让人们更加深刻地认识到能量守恒定律的不可违背性。
第二类永动机则打算在没有温度差的条件下，从自然界的海水或空气中不断吸取热量，并将其转化为机械能。尽管这种想法看似符合能量守恒定律，实则违反了热力学第二定律。
德国物理学家克劳修斯指出，“热不能自发地从低温物体转移到高温物体”，英国物理学家开尔文也强调，“不可能从单一热源提取热量并将其完全转化为有用功而不产生其他影响”。例如，有人曾设想制造一种机器，能够从周围环境中无限制地吸收热量，并将其全部转化为机械能来驱动其他设备。
然而，在热量转化为机械能的过程中，必然会产生一些无法避免的能量损耗，导致整个系统无法持续运转。分子，作为构成物质的基本单元，其热运动蕴含着丰富的科学奥秘。分子热运动的本质是分子的无规则运动。
分子由原子组成，在热能的作用下，它们在空间中自由碰撞、交换能量和动量，形成各种不同的排列方式和速度分布。这种热运动是物质热性质的基础，决定了物质的许多特性。
热膨胀现象就是一个典型例子，当物体受热时，分子的热运动加剧，分子间的距离增大，进而导致物体的体积膨胀。分子间存在相互作用，同时它们之间也有一定的间隙。当分子间距离较小时，主要表现为斥力；当距离增大时，则表现为引力。
气体分子之间的距离较大，作用力较小，所以气体具有较强的流动性，容易被压缩。液体分子间的距离相对较小，分子间的相互作用力既有引力也有斥力，分子在平衡位置附近进行无规则振动，因此液体没有固定形状，但不易被压缩。
固体的分子间隙极小，作用力又很强，固体分子只能在固定位置附近进行无规则振动，这使得固体具有固定的形状，且难以被压缩。分子能够持续进行无规则运动，是因为构成物质的分子本身具有能量，即机械能。从微观角度看，每个分子都因拥有能量而处于运动状态。
单个分子的运动遵循力学规律，而大量分子的集体运动则遵循统计规律，表现为无规则的运动状态。在日常生活中，即使是看似静止的物体，其内部的分子也在不停地进行着无规则运动。
比如，桌上的一杯水，水分子在杯内不断地运动、碰撞。永动机与分子的无规则运动虽然都涉及“运动”，但二者在本质上有极大的区别。永动机的核心在于“做功”，它追求的是在没有外部能量输入或仅依靠单一热源的情况下，能够持续不断地对外输出功。
比如，一些人设想的永动机模型，期望通过某种特殊的装置或原理，让机器输出有用的功，如驱动其他机械或提升重物等。但这种想法违背了能量守恒定律和热力学第二定律，在现实中无法实现。
而分子的无规则运动是一种热运动，它并不涉及对外做功。分子的运动源于其自身所具有的能量，在微观层面上，分子之间不断碰撞和能量交换，从而呈现出无规则的运动状态。
这种运动是物质的固有属性，与外界是否提供能量无关，也无法被人类直接利用来做功。
