Mūžīgās kustības mašīna jeb latīņu valodā "perpetum mobile" ir hipotētiska mašīna, kas varētu darboties mūžīgi pēc tam, kad ir devusi sākotnējo impulsu un bez nepieciešamības pēc tam tai piegādāt enerģiju.
Terodinamikas likumi
Lai saprastu, vai pastāvīgs mobilais ir iespējams vai neiespējams, jāatceras pirmie divi termodinamikas likumi:
- Pirmais termodinamikas likums saka: "Enerģija netiek ne radīta, ne iznīcināta, tā var tikai pāriet dažādos stāvokļos un formās." Tas ir, ja tiek veikts darbs pie noteiktas sistēmas vai tā apmaina siltumu ar ārējo vidi, tad tās iekšējā enerģija mainās.
- Otrais termodinamikas likums. Pēc viņa teiktā, "Visuma entropijai ir tendence ar laiku palielināties". Šis likums norāda, kādā virzienā termodinamiskais process noritēs spontāni. Turklāt šis likums paredz enerģijas pārnešanas neiespējamību no viena veida uz otru bez zudumiem.
Pirmā un otrā veida mūžīgās kustības mašīna
Perpetuum mobile jeb latīņu valodā perpetuum mobile ir divu veidu:
- Pirmā veida mūžīgā kustība ir mašīna, kas pastāvīgi darbojas bez ārējas enerģijas piegādes un tajā pašā laikā veic kādu darbu. Tas nozīmē, ka pirmā veida mūžīgais mobilais ir pretrunā ar pirmo termodinamikas likumu, un tāpēc, starp citu, to sauca par pirmā veida dzinēju.
- Otrā veida mūžīgās kustības mašīna ir jebkura mašīna, kas darbojas ar periodiskiem cikliem, pārvēršot viena veida enerģiju citā, piemēram, mehānisko par elektrisko un otrādi, bez zaudējumiem šīs transformācijas procesā. Tas nozīmē, ka otrā veida mūžīgās kustības mašīna (perpetuum mobile) ir pretrunā ar otro termodinamikas likumu.
Esamības neiespējamība
Pirmā veida mūžīgās kustības mašīna ir pretrunā ar fizikas pamatlikumu par enerģijas saglabāšanu izolētā sistēmā, tāpēc tā nevar pastāvēt. Kas attiecas uz otrā veida perpetuum mobile, tas arī nav iespējams, jo jebkurā darbojošā dzinējā enerģija tiek izkliedēta dažādos veidos, galvenokārt siltuma veidā.
Ņemot vērā, ka termodinamikas likumi ir pārbaudīti vairāku gadsimtu eksperimentos un eksperimentos un nekad nav cietuši neveiksmi, mēs varam droši teikt, ka jebkuri mūžīgo kustību mašīnu projekti ir mānīšana. Šādi projekti bieži rodas dažādās reliģiskās aprindās, kurās valda uzskati par nebeidzamiem enerģijas avotiem un tā tālāk.
Turklāt dažādas garīgās"paradoksus", kas, šķiet, demonstrē dažu perpetuum mobile efektivitāti. Visos šajos gadījumos runa ir par kļūdām fizikas likumu izpratnē, tāpēc šādi mentālie "paradoksi" ir pamācoši.
Vēsturiski meklējumi par mūžīgajām kustībām un to nozīme cilvēces attīstībā
Terodinamikas likumi beidzot tika izveidoti 19. gadsimta otrajā pusē. Pēc viņu domām, jebkura darbojoša mašīna nevar pārnest enerģiju no viena stāvokļa uz otru ar 100% efektivitāti, nemaz nerunājot par pastāvīgu enerģijas piegādi citām sistēmām, nepiegādājot to pašai mašīnai.
Nr. mehānikas joma.
Visas šādu mašīnu konstrukcijas ir balstītas uz konkrētu vielu dažādu svaru, leņķu, fizikālo vai mehānisko īpašību izmantošanu, kas var nepārtraukti kustēties un pat radīt lieku lietderīgās enerģijas daudzumu. Runājot par mūsdienām un tā milzīgajām enerģijas vajadzībām, var saprast perpetum mobile nozīmi, kas kļūtu par īstu revolūciju cilvēces attīstībā.
Atgriežoties vēsturē, viduslaiku Eiropā sāka parādīties pirmie zināmie mūžīgo kustību mašīnu modeļi. Tiek uzskatīts, ka atbilstošais izgudrojums Bavārijā 8. gadsimtā kļuva par pirmo mūžīgās kustības mašīnas modeli.mūsu ēras gadsimts.
Slavens mūžīgo kustību mašīnu dizains viduslaikos
Diemžēl nekas nav zināms par perpetum mobilo projektu pastāvēšanu sabiedrībās pirms viduslaikiem. Nav saglabājusies informācija, ka senie grieķi vai romieši būtu būvējuši šādas mašīnas.
Senākais cilvēcei zināmais mūžīgās kustības mašīnas izgudrojums ir burvju ritenis. Lai gan šī izgudrojuma attēli nav saglabājušies, vēstures rakstītie avoti vēsta, ka tas datēts ar Merovingu impērijas pastāvēšanas laiku mūsdienu Bavārijas teritorijā 8. gadsimtā. Tomēr daži vēsturnieki apgalvo, ka šī mašīna patiesībā neeksistēja un visa informācija par to ir leģenda.
Bhaskara bija slavens Indijas matemātiķis, kurš ir atzīts par ietekmīgāko viduslaiku zinātnieku savā kontinentā. Viņa darbs pie diferenciālvienādojumiem ir pirms Ņūtona un Leibnica līdzīga darba 5 gadsimtus. Ap 1150. gadu Bhaskara izgudroja riteni, kuram vajadzēja griezties mūžīgi. Diemžēl šis izgudrojums nekad netika konstruēts, taču tas ir pirmais neapšaubāmais pierādījums mēģinājumiem radīt mūžīgu kustību.
Pirmais mūžīgās kustības mašīnas izgudrojums Eiropā ir slavenā franču brīvmūrnieka un XIII gadsimta arhitekta Villard de Honnecourt automašīna. Nav droši zināms, vai viņa izgudrojums tika uzbūvēts, taču Viljara de Honkurta dienasgrāmatās viņi atrod viņa perpetuum mobile attēlu.
Leģendārais inženieris un izgudrotājs no Florences Leonardo da Vinči radīja arī vairākas mašīnas – mūžīgās kustības mašīnas, un šajā ziņā viņš bija vairākus gadsimtus priekšā savam laikam. Šīs mašīnas, protams, izrādījās nedarbojamas, un zinātnieks secināja, ka mūžīgās kustības mašīnas fizikā nevar pastāvēt.
Jaunā laika mūžīgās kustības mašīnas
Līdz ar moderno laiku iestāšanos mūžīgās kustības mašīnas izgudrošana kļuva par populāru izklaidi, un daudzi izgudrotāji veltīja savu laiku šādas mašīnas radīšanai. Šis uzplaukums galvenokārt ir saistīts ar panākumiem mehānikas attīstībā.
Tādējādi 16. gadsimta itāļu izgudrotājs Marks Zimara projektēja pastāvīgi strādājošas dzirnavas, un holandietis Kornēlijs Drēbels vienu no šiem izgudrojumiem veltīja Anglijas karalim. 1712. gadā inženieris Johans Beslers analizēja vairāk nekā 300 šādus izgudrojumus un nolēma izveidot pats savu pastāvīgo mobilo tālruni.
Tā rezultātā 1775. gadā Parīzes Karaliskās Zinātņu akadēmijas locekļi izdeva dekrētu, ka viņi nepieņems nekādus izgudrojumus, kas ir saistīti ar mūžīgās kustības mašīnu.
Domu eksperimenti
Teorētiskajā fizikā domu eksperimentus bieži izmanto, lai mēģinātu pārbaudīt fiziskos pamatlikumus. Runājot par mūžīgo kustību mašīnu tēmu, var minēt šādus projektus:
Maksvela dēmons. Mēs runājam par otrā termodinamikas likuma pārkāpumu, kad hipotētisks dēmons atdala gāzu maisījumu. Šis domu eksperiments ļaujsaprast sistēmas entropijas būtību
Ričarda Feinmena mūžīgā kustība, kas darbojas termisko svārstību dēļ un tāpēc var darboties mūžīgi. Faktiski tas darbosies tik ilgi, kamēr apkārtējā temperatūra ir augstāka nekā paša dzinēja temperatūra
Vai cerība izveidot mūžīgo kustību mašīnu beidzot ir beigusies?
Mēs nevaram droši apgalvot, ka nekad netiks izgudrots mehānisms, kas spēj darboties mūžīgi, jo cilvēce joprojām neko daudz nezina par Visumu, kurā tā dzīvo. Iespējams, tiks atklāta kāda eksotiskas matērijas suga, piemēram, melnā viela kosmosā, par kuru gandrīz nekas nav zināms. Šīs vielas uzvedība var likt mums pārskatīt termodinamikas likumus. Šie likumi ir tik būtiski, ka jebkuras izmaiņas to darbības jomā būs līdzīgas Alberta Einšteina teorijas ietekmei uz Īzaka Ņūtona klasiskās mehānikas likumiem un fizikas attīstību kopumā. Ir arī iespējams, ka pastāvīgā kustība pastāv objektos, kuru uzvedību nosaka kvantu mehānika.
