En evighetsmaskin, eller på latin "perpetum mobile", är en hypotetisk maskin som skulle kunna fungera för evigt efter att ha gett den en initial impuls och utan att den behöver försörjas med energi i efterhand.
Termodynamikens lagar
För att förstå om en perpetummobil är möjlig eller omöjlig bör man komma ihåg termodynamikens två första lagar:
- Termodynamikens första lag säger: "Energi skapas varken eller förstörs, den kan bara övergå till olika tillstånd och former." Det vill säga, om arbete utförs på ett givet system eller om det utbyter värme med den yttre miljön, ändras dess inre energi.
- Termodynamikens andra lag. Enligt honom tenderar "universums entropi att öka med tiden." Denna lag indikerar i vilken riktning den termodynamiska processen kommer att fortgå spontant. Dessutom innebär denna lag att det är omöjligt att överföra energi från en typ till en annan utan förlust.
Perpetual motion-maskin av första och andra slaget
Perpetuum mobile, eller på latin perpetuum mobile, är av två slag:
- En evighetsmaskin av det första slaget är en maskin som ständigt arbetar utan tillförsel av extern energi och samtidigt gör en del arbete. Det vill säga, perpetummobilen av det första slaget motsäger termodynamikens första lag, vilket är anledningen till att den för övrigt kallades motorn av det första slaget.
- En evighetsmaskin av det andra slaget är vilken maskin som helst som arbetar med periodiska cykler och omvandlar en typ av energi till en annan, till exempel mekanisk till elektrisk och vice versa, utan några förluster i processen för denna omvandling. Det vill säga en evighetsmaskin (perpetuum mobile) av det andra slaget motsäger termodynamikens andra lag.
Omöjlighet att existera
En evighetsmaskin av det första slaget motsäger fysikens grundläggande lag om bevarande av energi i ett isolerat system, därför kan den inte existera. När det gäller perpetuum mobile av det andra slaget är det också omöjligt, eftersom i vilken motor som helst sprids energi på olika sätt, främst i form av värme.
Med tanke på att termodynamikens lagar har verifierats av flera århundraden av experiment och experiment och aldrig har misslyckats, kan vi med säkerhet säga att alla projekt med evighetsmaskiner är en bluff. Sådana projekt uppstår ofta i olika religiösa kretsar, där det finns föreställningar om oändliga energikällor och så vidare.
Dessutom olika mentala"paradoxer", som, det verkar, visar effektiviteten hos vissa perpetuum-mobiler. I alla dessa fall talar vi om fel i förståelsen av fysikens lagar, så sådana mentala "paradoxer" är lärorika.
Historiskt sökande efter evighetsmaskiner och deras betydelse för mänsklighetens utveckling
Termodynamikens lagar etablerades slutligen under andra hälften av 1800-talet. Enligt dem kan vilken maskin som helst inte kan överföra energi från ett tillstånd till ett annat med en verkningsgrad på 100 %, för att inte tala om den konstanta energitillförseln till andra system utan att tillföra den till själva maskinen.
Trots detta har många människor under historiens gång och till denna dag letat efter och fortsätter att leta efter olika konstruktioner av arbetande evighetsrörelsemaskiner, som kan jämföras med ett slags "ungdomselixir" i området mekanik.
Alla konstruktioner av sådana maskiner är baserade på användningen av olika vikter, vinklar, fysiska eller mekaniska egenskaper hos specifika ämnen som kan röra sig konstant och till och med skapa en överskottsmängd användbar energi. På tal om modern tid och dess enorma energibehov kan man förstå vikten av perpetummobilen, som skulle bli en verklig revolution i mänsklighetens utveckling.
När man går tillbaka i historien började de första kända designerna av evighetsmaskiner att dyka upp i det medeltida Europa. Man tror att motsvarande uppfinning i Bayern på 800-talet blev den första modellen av en evighetsmaskin.århundradet e. Kr.
Kända design av evighetsmaskiner under medeltiden
Tyvärr är ingenting känt om förekomsten av perpetummobila projekt i samhällen före medeltiden. Ingen information har bevarats om att de gamla grekerna eller romarna byggde sådana maskiner.
Den äldsta uppfinningen av evighetsmaskinen som mänskligheten känner till är det magiska hjulet. Även om inga bilder av denna uppfinning har bevarats, säger historiska skriftliga källor att den går tillbaka till tiden för det merovingiska imperiets existens på det moderna Bayerns territorium på 800-talet. Vissa historiker säger dock att den här maskinen inte riktigt existerade och att all information om den är en legend.
Bhaskara var en berömd indisk matematiker som är erkänd som medeltidens mest inflytelserika vetenskapsman på sin kontinent. Hans arbete med differentialekvationer föregår liknande arbeten av Newton och Leibniz med 5 århundraden. Runt 1150 uppfann Bhaskara ett hjul som var tänkt att snurra för alltid. Tyvärr konstruerades denna uppfinning aldrig, men det är det första otvivelaktiga beviset på försök att skapa evig rörelse.
Den första uppfinningen av en evighetsmaskin i Europa är bilen av den berömda franska frimuraren och arkitekten från 1300-talet Villard de Honnecourt. Det är inte säkert känt om hans uppfinning var konstruerad, men i Villard de Honnecourts dagböcker hittar de en bild av hans perpetuum mobile.
Legendarisk ingenjör och uppfinnare från Florens, Leonardo da Vinci skapade också flera maskiner - evighetsmaskiner, och i detta avseende var han flera århundraden före sin tid. Dessa maskiner visade sig naturligtvis inte fungera, och forskaren drog slutsatsen att maskiner för evig rörelse inte kan existera i fysiken.
Perpetual motion machines of the New Age
Med tillkomsten av modern tid blev uppfinningen av evighetsmaskinen ett populärt tidsfördriv, och många uppfinnare ägnade sin tid åt att skapa en sådan maskin. Denna boom beror främst på framgången med utvecklingen av mekanik.
Den italienske 1500-talsuppfinnaren Mark Zimara designade alltså en kvarn som ständigt fungerar, och holländaren Cornelius Drebbel dedikerade en av dessa uppfinningar till den engelske kungen. År 1712 analyserade ingenjör Johann Bessler mer än 300 sådana uppfinningar och bestämde sig för att skapa sin egen perpetummobil.
Som ett resultat utfärdade medlemmar av Royal Academy of Sciences i Paris 1775 ett dekret att de inte skulle acceptera några uppfinningar som är förknippade med ämnet för en evighetsmaskin.
Tankeexperiment
Inom teoretisk fysik används ofta tankeexperiment för att försöka testa grundläggande fysiska lagar. När det gäller ämnet evighetsmaskiner kan följande projekt nämnas:
Maxwells Demon. Vi talar om ett brott mot termodynamikens andra lag, när en hypotetisk demon separerar en blandning av gaser. Detta tankeexperiment tillåterförstå essensen av systemets entropi
Richard Feynmans evighetsmaskin som fungerar av termiska fluktuationer och därför kan köras för evigt. Faktum är att det fungerar så länge omgivningen har en högre temperatur än själva motorn
Är hoppet om att skapa en evighetsmaskin äntligen dött?
Vi kan inte med säkerhet säga att en mekanism som kan fungera för evigt aldrig kommer att uppfinnas, eftersom mänskligheten fortfarande inte vet mycket om universum där den lever. Kanske kommer en art av exotisk materia att upptäckas, som svart materia i rymden, som nästan ingenting är känt om. Beteendet i denna fråga kan tvinga oss att ompröva termodynamikens lagar. Dessa lagar är så grundläggande att varje förändring av deras omfattning kommer att likna inflytandet från Albert Einsteins teori på Isaac Newtons klassiska mekaniks lagar och på fysikens utveckling i allmänhet. Det är också möjligt att evig rörelse existerar i objekt vars beteende styrs av kvantmekanik.
