Μια μηχανή διαρκούς κίνησης, ή στα λατινικά "perpetum mobile", είναι μια υποθετική μηχανή που θα μπορούσε να λειτουργεί για πάντα αφού της δώσει μια αρχική ώθηση και χωρίς την ανάγκη μεταγενέστερης παροχής ενέργειας σε αυτήν.
Οι νόμοι της θερμοδυναμικής
Για να καταλάβει κανείς εάν ένα perpetum mobile είναι δυνατό ή αδύνατο, θα πρέπει να θυμάστε τους δύο πρώτους νόμους της θερμοδυναμικής:
- Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής λέει: "Η ενέργεια ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται, μπορεί να περάσει μόνο σε διαφορετικές καταστάσεις και μορφές." Δηλαδή, εάν γίνεται εργασία σε ένα δεδομένο σύστημα ή ανταλλάσσει θερμότητα με το εξωτερικό περιβάλλον, τότε αλλάζει η εσωτερική του ενέργεια.
- Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής. Σύμφωνα με τον ίδιο, «η εντροπία του σύμπαντος τείνει να αυξάνεται με το χρόνο». Αυτός ο νόμος υποδεικνύει προς ποια κατεύθυνση θα προχωρήσει αυθόρμητα η θερμοδυναμική διαδικασία. Επιπλέον, ο νόμος αυτός συνεπάγεται την αδυναμία μεταφοράς ενέργειας από τον έναν τύπο στον άλλο χωρίς απώλειες.
Μηχανή Perpetual motion πρώτου και δεύτερου είδους
Perpetuum mobile, ή στα λατινικά perpetuum mobile, είναι δύο ειδών:
- Μια μηχανή αέναης κίνησης πρώτου είδους είναι μια μηχανή που λειτουργεί συνεχώς χωρίς την παροχή εξωτερικής ενέργειας και ταυτόχρονα κάνει κάποια εργασία. Δηλαδή, το perpetum mobile του πρώτου είδους έρχεται σε αντίθεση με τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, γι' αυτό, παρεμπιπτόντως, ονομάστηκε κινητήρας του πρώτου είδους.
- Μια μηχανή αέναης κίνησης δεύτερου είδους είναι κάθε μηχανή που λειτουργεί με περιοδικούς κύκλους, μετατρέποντας έναν τύπο ενέργειας σε άλλο, για παράδειγμα, μηχανική σε ηλεκτρική και αντίστροφα, χωρίς απώλειες στη διαδικασία αυτού του μετασχηματισμού. Δηλαδή, μια μηχανή αέναης κίνησης (perpetuum mobile) δεύτερου είδους έρχεται σε αντίθεση με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής.
Αδυναμία ύπαρξης
Μια μηχανή αέναης κίνησης του πρώτου είδους έρχεται σε αντίθεση με τον θεμελιώδη νόμο της φυσικής σχετικά με τη διατήρηση της ενέργειας σε ένα απομονωμένο σύστημα, επομένως δεν μπορεί να υπάρξει. Όσο για το perpetuum mobile δεύτερου είδους, είναι επίσης αδύνατο, αφού σε κάθε κινητήρα που λειτουργεί, η ενέργεια διαχέεται με διάφορους τρόπους, κυρίως με τη μορφή θερμότητας.
Δεδομένου ότι οι νόμοι της θερμοδυναμικής έχουν επαληθευτεί από αρκετούς αιώνες πειραμάτων και πειραμάτων και δεν απέτυχαν ποτέ, μπορούμε με ασφάλεια να πούμε ότι οποιαδήποτε έργα μηχανών αέναης κίνησης είναι φάρσα. Τέτοια έργα προκύπτουν συχνά σε διάφορους θρησκευτικούς κύκλους, στους οποίους υπάρχουν πεποιθήσεις για ατελείωτες πηγές ενέργειας και ούτω καθεξής.
Επιπλέον, διάφορα ψυχικά«παράδοξα», τα οποία, όπως φαίνεται, καταδεικνύουν την αποτελεσματικότητα ορισμένων perpetuum mobiles. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, μιλάμε για λάθη στην κατανόηση των νόμων της φυσικής, επομένως τέτοια νοητικά «παράδοξα» είναι διδακτικά.
Ιστορική αναζήτηση για μηχανές αέναης κίνησης και η σημασία τους για την ανάπτυξη της ανθρωπότητας
Οι νόμοι της θερμοδυναμικής θεσπίστηκαν τελικά στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα. Σύμφωνα με αυτούς, κάθε μηχάνημα που λειτουργεί δεν μπορεί να μεταφέρει ενέργεια από τη μια κατάσταση στην άλλη με απόδοση 100%, για να μην αναφέρουμε τη συνεχή παροχή ενέργειας σε άλλα συστήματα χωρίς να την παρέχει στο ίδιο το μηχάνημα.
Παρόλα αυτά, πολλοί άνθρωποι κατά τη διάρκεια της ιστορίας και μέχρι σήμερα αναζητούσαν και συνεχίζουν να αναζητούν διάφορα σχέδια μηχανών αέναης κίνησης, τα οποία μπορούν να συγκριθούν με ένα είδος «ελιξιρίου νεότητας» στο το πεδίο της μηχανικής.
Όλα τα σχέδια τέτοιων μηχανών βασίζονται στη χρήση διαφορετικών βαρών, γωνιών, φυσικών ή μηχανικών ιδιοτήτων συγκεκριμένων ουσιών που μπορούν να κινούνται συνεχώς και ακόμη και να δημιουργούν υπερβολική ποσότητα χρήσιμης ενέργειας. Μιλώντας για τη σύγχρονη εποχή και τις τεράστιες ενεργειακές ανάγκες της, μπορεί κανείς να καταλάβει τη σημασία του perpetum mobile, που θα γινόταν μια πραγματική επανάσταση στην ανάπτυξη της ανθρωπότητας.
Γυρίζοντας πίσω στην ιστορία, τα πρώτα γνωστά σχέδια μηχανών αέναης κίνησης άρχισαν να εμφανίζονται στη μεσαιωνική Ευρώπη. Πιστεύεται ότι η αντίστοιχη εφεύρεση στη Βαυαρία τον 8ο αιώνα έγινε το πρώτο μοντέλο μηχανής αέναης κίνησης.αιώνα μ. Χ.
Διάσημα σχέδια μηχανών αέναης κίνησης στον Μεσαίωνα
Δυστυχώς, τίποτα δεν είναι γνωστό για την ύπαρξη έργων perpetum mobile σε κοινωνίες πριν από τον Μεσαίωνα. Δεν έχει διασωθεί καμία πληροφορία ότι οι αρχαίοι Έλληνες ή οι Ρωμαίοι κατασκεύαζαν τέτοιες μηχανές.
Η πιο αρχαία εφεύρεση της μηχανής αέναης κίνησης που είναι γνωστή στην ανθρωπότητα είναι ο μαγικός τροχός. Αν και δεν έχουν διατηρηθεί εικόνες αυτής της εφεύρεσης, ιστορικές γραπτές πηγές αναφέρουν ότι χρονολογείται από την εποχή της ύπαρξης της Μεροβίγγειας Αυτοκρατορίας στην επικράτεια της σύγχρονης Βαυαρίας τον 8ο αιώνα. Ωστόσο, ορισμένοι ιστορικοί λένε ότι αυτό το μηχάνημα δεν υπήρχε στην πραγματικότητα και ότι όλες οι πληροφορίες σχετικά με αυτό είναι ένας θρύλος.
Ο Bhaskara ήταν ένας διάσημος Ινδός μαθηματικός που αναγνωρίζεται ως ο επιστήμονας με τη μεγαλύτερη επιρροή του Μεσαίωνα στην ήπειρό του. Η εργασία του για τις διαφορικές εξισώσεις προηγείται παρόμοιας εργασίας των Newton και Leibniz κατά 5 αιώνες. Γύρω στο 1150, ο Bhaskara εφηύρε έναν τροχό που υποτίθεται ότι θα γυρνούσε για πάντα. Δυστυχώς, αυτή η εφεύρεση δεν κατασκευάστηκε ποτέ, αλλά είναι η πρώτη αναμφισβήτητη απόδειξη προσπαθειών δημιουργίας αέναης κίνησης.
Η πρώτη εφεύρεση μιας μηχανής αέναης κίνησης στην Ευρώπη είναι το αυτοκίνητο του διάσημου Γάλλου Τέκτονα και αρχιτέκτονα του 13ου αιώνα Villard de Honnecourt. Δεν είναι γνωστό με βεβαιότητα αν η εφεύρεσή του κατασκευάστηκε, αλλά στα ημερολόγια του Villard de Honnecourt βρίσκουν μια εικόνα του perpetuum mobile του.
Ο θρυλικός μηχανικός και εφευρέτης από τη Φλωρεντία, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι δημιούργησε επίσης αρκετές μηχανές - μηχανές αέναης κίνησης, και από αυτή την άποψη ήταν αρκετοί αιώνες μπροστά από την εποχή του. Αυτά τα μηχανήματα, φυσικά, αποδείχθηκε ότι δεν λειτουργούσαν και ο επιστήμονας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι μηχανές αέναης κίνησης δεν μπορούν να υπάρχουν στη φυσική.
Μηχανές Perpetual motion of the New Age
Με την έλευση της σύγχρονης εποχής, η εφεύρεση της μηχανής διαρκούς κίνησης έγινε δημοφιλές χόμπι και πολλοί εφευρέτες αφιέρωσαν το χρόνο τους δημιουργώντας μια τέτοια μηχανή. Αυτή η έκρηξη οφείλεται κυρίως στην επιτυχία στην ανάπτυξη της μηχανικής.
Έτσι, ο Ιταλός εφευρέτης του 16ου αιώνα Mark Zimara σχεδίασε ένα μύλο που εργαζόταν συνεχώς και ο Ολλανδός Cornelius Drebbel αφιέρωσε μία από αυτές τις εφευρέσεις στον Άγγλο βασιλιά. Το 1712, ο μηχανικός Johann Bessler ανέλυσε περισσότερες από 300 τέτοιες εφευρέσεις και αποφάσισε να δημιουργήσει το δικό του perpetum mobile.
Σαν αποτέλεσμα, το 1775, μέλη της Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών στο Παρίσι εξέδωσαν ένα διάταγμα ότι δεν θα αποδεχόντουσαν καμία εφεύρεση που σχετίζεται με το θέμα μιας μηχανής αέναης κίνησης.
Πειράματα σκέψης
Στη θεωρητική φυσική, τα πειράματα σκέψης χρησιμοποιούνται συχνά για να δοκιμάσουν τους θεμελιώδεις φυσικούς νόμους. Όσον αφορά το θέμα των μηχανών αέναης κίνησης, μπορούν να αναφερθούν τα ακόλουθα έργα:
Ο Δαίμονας του Μάξγουελ. Μιλάμε για παραβίαση του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής, όταν ένας υποθετικός δαίμονας διαχωρίζει ένα μείγμα αερίων. Αυτό το πείραμα σκέψης επιτρέπεικατανοήσουν την ουσία της εντροπίας του συστήματος
Η μηχανή αέναης κίνησης του Ρίτσαρντ Φάινμαν που λειτουργεί με θερμικές διακυμάνσεις και επομένως μπορεί να λειτουργεί για πάντα. Στην πραγματικότητα, θα λειτουργεί όσο το περιβάλλον έχει υψηλότερη θερμοκρασία από τον ίδιο τον κινητήρα
Είναι τελικά νεκρή η ελπίδα δημιουργίας μιας μηχανής αέναης κίνησης;
Δεν μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι δεν θα εφευρεθεί ποτέ ένας μηχανισμός ικανός να λειτουργεί για πάντα, αφού η ανθρωπότητα δεν γνωρίζει ακόμα πολλά για το Σύμπαν στο οποίο ζει. Ίσως ανακαλυφθεί ένα είδος εξωτικής ύλης, όπως η μαύρη ύλη στο διάστημα, για την οποία σχεδόν τίποτα δεν είναι γνωστό. Η συμπεριφορά αυτού του θέματος μπορεί να μας αναγκάσει να επανεξετάσουμε τους νόμους της θερμοδυναμικής. Αυτοί οι νόμοι είναι τόσο θεμελιώδεις που οποιαδήποτε αλλαγή στο πεδίο εφαρμογής τους θα μοιάζει με την επίδραση της θεωρίας του Άλμπερτ Αϊνστάιν στους νόμους της κλασικής μηχανικής του Ισαάκ Νεύτωνα και στην ανάπτυξη της φυσικής γενικότερα. Είναι επίσης πιθανό να υπάρχει αέναη κίνηση σε αντικείμενα των οποίων η συμπεριφορά διέπεται από την κβαντική μηχανική.
