Proč je věčný stroj prvního nebo druhého druhu nemožný

Všichni víme, proč je nemožné vytvořit perpetum mobile, ale to nebrání vynálezcům přicházet s novými způsoby, jak tohoto snu dosáhnout.

Žádné zařízení nedokáže vyrobit více energie, než je mu dodáváno – proto není možné vytvořit perpetum mobile.

Patentové úřady v různých zemích například v nedávné historii vydaly několik patentů na stroje s věčným pohybem, což je v rozporu s jejich dlouhodobou politikou. Jedním z důvodů je možná to, že vynálezci jsou stále sofistikovanější. Nevyvážená kola a magnety ustupují hologramům a nutí vědce vytvářet spojení mezi poli, která by jinak nevznikla. Objevila se teorie věčného pohybu, která se snaží ospravedlnit nekonečnou exergii (mezní hodnotu) spíše než nekonečnou energii, a zdá se, že musí být zavedeny nové termodynamické zákony, které ji zakazují. Bez ohledu na to, jaké technologie budou v budoucnu, takový stroj je nemožný. Tento článek zkoumá nejen „vědu“ za perpetum mobile, ale také psychologické a filozofické základy toho, proč je nemožné vytvořit perpetum mobile.

Historie stroje na věčný pohyb

• Aristoteles si například představoval stroj s věčným pohybem, „primum movens“, který poskytuje sílu udržovat vesmír v pohybu, aniž by potřeboval něco dalšího. Tento stav pokračoval po celý středověk.
• Zdá se, že Koperník přijal tento koncept jako zdroj pohybu planet, i když ne nutně jako hlavní hybatel veškeré existence.
• Středověká teologie a sv. Zejména Tomáš Akvinský si pojem perpetum mobile přivlastnil jako atribut samotného Boha. To však neznamená, že stroje realizující tyto myšlenky byly v aktivním vývoji, protože energetické nároky té doby byly poměrně skromné.
• Musíme se vrátit do počátku 16. století a alchymisty Antonia Zimareho, abychom našli teoretický pokus vyvinout takový stroj tím, že by větrný mlýn pohyboval měchy, které vytvářejí vítr, který pohání samotný větrný mlýn.

Typy perpetum mobile

Jak renesance postupně ustupovala osvícenství, množily se návrhy na stroje s věčným pohybem. Tyto stroje lze zhruba rozdělit do tří skupin v závislosti na fyzikálním principu, který se údajně používá:

1. Voda teče do kopce (nebo fouká vzduch proti větru).
2. Nevyvážená kola a kyvadla.
3. Magnetické stroje.

Tyto tři druhy perpetum mobile odpovídají silám, které byly známy v době, než byly definovány, a jsou předmětem výpočtu (který ještě nebyl vynalezen).

• První skupina strojů předpokládala, že vodní kolo může produkovat dostatek energie k ovládání čerpadel, která zase zvednou vodu do původní výšky.
• Druhá skupina využívala toho, že by se rovnováha posunula, kdyby bylo na jednu desku položeno větší zatížení než na druhou; Trik spočíval v obratném pohybu závaží mezi deskami, podobně jako se kreslená postavička vyhýbala dopadu na zem tím, že na poslední chvíli opustila padající výtah.
• Konečně, tajemná schopnost magnetů přitahovat nebo odpuzovat jiná tělesa, často působící proti gravitaci, byla příliš lákavá na to, abychom ji nechali na pokoji.

Proč lidé pokračují ve vymýšlení, přestože je nemožné vytvořit perpetum mobile, i když věda schválila zákony, které je zakazují?

První a druhý druh perpetum mobile

Pojďme si zopakovat fyziku, jak ji známe dnes. Existují dva druhy perpetum mobile, z nichž ani jeden nemůže fungovat tak, jak jejich tvůrci zamýšleli.

První generace

1. Pohybují se a produkují více energie, než spotřebují. Tato kategorie zahrnuje všechny středověké stroje a všechny renesanční stroje. Nemohou fungovat kvůli principu zachování energie, známému také jako první zákon termodynamiky, který říká, že energii nelze vytvořit ani zničit.

Druhá generace

1. Tělesa se pohybují přeměnou tepla, které tvoří tepelný stav jejich okolí, na potenciální energii v konzervativním poli (tedy respektujícím první zákon) nebo jeho ekvivalentu. V práci jim brání druhý termodynamický zákon, který říká, že aby se energie jednoho druhu přeměnila na jiný, musí existovat teplotní rozdíl.

Oba principy lze vyjádřit společně něčím jako: „všechny energie jsou si rovny, ale některé energie jsou si rovnější než jiné“.

Patentové úřady po celém světě poslušně dodržovaly tyto zákony, které byly postupně formulovány v průběhu 19. století v dílech Carnota, Jouleho a dalších, brzy začaly vyžadovat důkaz práce, obvykle prostřednictvím funkčního prototypu, kdykoli chtěl vynálezce získat patent na perpetum mobile prvního nebo druhého druhu. Bylo to nutné, protože obrovské energetické potřeby průmyslové revoluce zplodily hordu potenciálních strojů s trvalým pohybem, které slibovaly neomezenou volnou sílu na podporu této revoluce. Protože tyto stroje byly zakázány fyzikálními zákony, byli vynálezci takových strojů považováni za vinné z podvodu, pokud nedokázali opak.

Někteří z nich dosáhli určité slávy, jako John W. Keely, vynálezce několika strojů, které porušovaly buď první nebo druhý zákon, nebo vynálezce šachového „automatu“ zvaného Turk, který hrál šachy, aniž by kdy potřeboval zdroj energie (jiný než malá osoba ukrytá uvnitř stroje).

Patentové úřady jsou pověřeny úkolem udělovat omezené monopoly osobám, které přispěly k blahu společnosti úplným odhalením nových, užitečných a nezřejmých metod nebo strojů. Patentoví zkoušející obecně důvěřují vynálezcům, pokud jde o užitečnost myšlenek, které chtějí patentovat, ale určují hranici, kde tyto nápady nemohou fungovat, jak tvrdí jejich vynálezci, protože porušují fyzikální zákon.

Patentové úřady zemí tak mají od incidentů v platnosti vnitřní pravidlo vyžadující funkční prototyp pro stroje typu I a typu II perpetuum mobile (zdá se, že stroje na cestování časem a antigravitační stroje lze stále patentovat, aniž by se ukázal funkční prototyp).

Nedělají to proto, že by bylo nemožné vytvořit perpetum mobile, ale je to svědectvím o užitečnosti zařízení nebo dokonce o velkých vynálezech lidstva, pokud může patentované zařízení skutečně nějak fungovat.