Stroj věčného pohybu, nebo latinsky „perpetum mobile“, je hypotetický stroj, který by mohl fungovat navždy poté, co mu dal počáteční impuls a bez potřeby následného dodávání energie do něj.
Zákony termodynamiky
Abyste pochopili, zda je perpetum mobile možné nebo nemožné, měli byste si zapamatovat první dva zákony termodynamiky:
- První zákon termodynamiky říká: "Energie se nevytváří ani neničí, může pouze přecházet do různých stavů a forem." To znamená, že pokud se na daném systému pracuje nebo si vyměňuje teplo s vnějším prostředím, mění se jeho vnitřní energie.
- Druhý zákon termodynamiky. Podle něj má „entropie vesmíru tendenci s časem narůstat“. Tento zákon udává, kterým směrem bude termodynamický proces probíhat samovolně. Kromě toho tento zákon implikuje nemožnost přenosu energie z jednoho typu na druhý beze ztrát.
Věčný stroj prvního a druhého druhu
Perpetuum mobile, nebo latinsky perpetuum mobile, je dvojího druhu:
- Věčný stroj prvního druhu je stroj, který neustále pracuje bez přísunu vnější energie a přitom vykonává nějakou práci. To znamená, že perpetum mobile prvního druhu odporuje prvnímu zákonu termodynamiky, a proto se mu mimochodem říkalo motor prvního druhu.
- Stroj věčného pohybu druhého druhu je každý stroj, který pracuje s periodickými cykly a přeměňuje jeden typ energie na jiný, například mechanickou na elektrickou a naopak, bez jakýchkoli ztrát v procesu této transformace. To znamená, že stroj na věčný pohyb (perpetuum mobile) druhého druhu odporuje druhému zákonu termodynamiky.
Nemožnost existence
Věčný stroj prvního druhu je v rozporu se základním fyzikálním zákonem o zachování energie v izolované soustavě, proto nemůže existovat. Co se týče perpetuum mobile druhého druhu, je to také nemožné, protože v každém běžícím motoru se energie rozptyluje různými způsoby, především ve formě tepla.
Vzhledem k tomu, že termodynamické zákony byly ověřeny několika staletími experimentů a experimentů a nikdy neselhaly, můžeme s jistotou říci, že jakékoli projekty perpetum mobile jsou podvod. Takové projekty často vznikají v různých náboženských kruzích, ve kterých panuje přesvědčení o nekonečných zdrojích energie a tak dále.
Navíc různé mentální„paradoxy“, které, jak se zdá, demonstrují účinnost některých perpetuum mobile. Ve všech těchto případech mluvíme o chybách v chápání fyzikálních zákonů, takže takové mentální „paradoxy“jsou poučné.
Historické hledání perpetum mobile a jejich význam pro rozvoj lidstva
Zákony termodynamiky byly konečně stanoveny ve druhé polovině 19. století. Podle nich žádný běžící stroj nedokáže přenést energii z jednoho stavu do druhého se 100% účinností, nemluvě o neustálém dodávání energie do jiných systémů, aniž by ji dodával samotnému stroji.
Přesto mnoho lidí v průběhu historie a dodnes hledalo a hledá různé konstrukce fungujících perpetum mobile, které lze přirovnat k jakémusi „elixíru mládí“v oblast mechaniky.
Všechny konstrukce takových strojů jsou založeny na použití různých hmotností, úhlů, fyzikálních nebo mechanických vlastností specifických látek, které se mohou neustále pohybovat a dokonce vytvářet nadměrné množství užitečné energie. Když mluvíme o moderní době a jejích obrovských energetických potřebách, lze pochopit důležitost perpetum mobile, které by se stalo skutečnou revolucí ve vývoji lidstva.
Vraťme se do historie, první známé konstrukce perpetum mobile se začaly objevovat ve středověké Evropě. Předpokládá se, že odpovídající vynález v Bavorsku v 8. století se stal prvním modelem perpetum mobile.století našeho letopočtu.
Slavné konstrukce perpetum mobile ve středověku
Bohužel není nic známo o existenci projektů perpetum mobile ve společnostech před středověkem. Nedochovaly se žádné informace o tom, že by takové stroje stavěli staří Řekové nebo Římané.
Nejstarším vynálezem perpetum mobile, který lidstvo zná, je magické kolo. Přestože se nedochovaly žádné obrázky tohoto vynálezu, historické písemné prameny uvádějí, že pochází z doby existence Merovejské říše na území moderního Bavorska v 8. století. Někteří historici však říkají, že tento stroj ve skutečnosti neexistoval a že všechny informace o něm jsou legendou.
Bhaskara byl slavný indický matematik, který je na svém kontinentu uznáván jako nejvlivnější vědec středověku. Jeho práce na diferenciálních rovnicích předcházejí podobnou práci Newtona a Leibnize o 5 století. Kolem roku 1150 vynalezl Bhaskara kolo, které se mělo věčně otáčet. Bohužel tento vynález nebyl nikdy sestrojen, ale je prvním nepochybným důkazem pokusů vytvořit perpetum mobile.
Prvním vynálezem perpetum mobile v Evropě je auto slavného francouzského svobodného zednáře a architekta 13. století Villarda de Honnecourta. Není s jistotou známo, zda byl jeho vynález zkonstruován, ale v denících Villarda de Honnecourta našli obrázek jeho perpetuum mobile.
Legenardní inženýr a vynálezce z Florencie Leonardo da Vinci také vytvořil několik strojů – strojů s věčným pohybem a v tomto ohledu předběhl dobu o několik století. Tyto stroje se samozřejmě ukázaly jako nefunkční a vědec dospěl k závěru, že stroje s věčným pohybem nemohou ve fyzice existovat.
Stroje na věčný pohyb New Age
S příchodem moderní doby se vynález perpetum mobile stal oblíbenou zábavou a mnoho vynálezců trávilo čas vytvářením takového stroje. Tento boom je způsoben především úspěchem ve vývoji mechaniky.
Italský vynálezce Mark Zimara ze 16. století tedy navrhl stále fungující mlýn a Holanďan Cornelius Drebbel věnoval jeden z těchto vynálezů anglickému králi. V roce 1712 analyzoval inženýr Johann Bessler více než 300 takových vynálezů a rozhodl se vytvořit vlastní perpetum mobile.
V důsledku toho v roce 1775 členové Královské akademie věd v Paříži vydali dekret, že nebudou akceptovat žádné vynálezy, které jsou spojeny s předmětem perpetum mobile.
Myšlenkové experimenty
V teoretické fyzice se myšlenkové experimenty často používají ke zkoušení základních fyzikálních zákonů. K tématu perpetum mobile lze zmínit tyto projekty:
Maxwellův démon. Mluvíme o porušení druhého termodynamického zákona, kdy hypotetický démon odděluje směs plynů. Tento myšlenkový experiment umožňujepochopit podstatu entropie systému
Věčný stroj Richarda Feynmana, který funguje na základě teplotních výkyvů, a proto může běžet navždy. Ve skutečnosti bude fungovat, pokud bude mít prostředí vyšší teplotu než samotný motor
Je naděje na vytvoření stroje perpetum mobile konečně mrtvá?
Nemůžeme s jistotou říci, že mechanismus schopný fungovat věčně nebude nikdy vynalezen, protože lidstvo stále mnoho neví o Vesmíru, ve kterém žije. Možná bude objeven druh exotické hmoty, jako je černá hmota ve vesmíru, o které se téměř nic neví. Chování této hmoty nás může donutit přehodnotit zákony termodynamiky. Tyto zákony jsou natolik zásadní, že jakákoliv změna jejich rozsahu bude podobná vlivu teorie Alberta Einsteina na zákony klasické mechaniky Isaaca Newtona a na vývoj fyziky obecně. Je také možné, že věčný pohyb existuje v objektech, jejichž chování je řízeno kvantovou mechanikou.
