Das Perpetuum Mobile, ein unmöglicher Traum

Es schien eine gute Idee zu sein: eine Maschine zu entwerfen, die die von ihr erzeugte Energie wieder in sich selbst investiert, um in Bewegung zu bleiben, so dass sie nach dem Start unbegrenzt weiterläuft und für immer kostenlose Energie liefert. Doch schon in der Antike gab es aufgeklärte Geister, die eine Falle witterten, auch wenn sie sie nicht genau benennen konnten. Im 19. Jahrhundert hatte die Thermodynamik erklärt, warum das Perpetuum Mobile, oder Perpetuum Mobile, einfach eine physikalische Unmöglichkeit ist, die mit den Naturgesetzen unvereinbar ist.

Mitte des 12. Jahrhunderts entwarf der große indische Mathematiker und Astronom Bhāskara II. ein Rad mit gebogenen Speichen, die teilweise mit Quecksilber gefüllt waren. Wenn sich das Rad drehte, bewegte sich das Quecksilber von einem Ende der Speichen zum anderen und hielt das Rad in ständiger Bewegung, da eine schwerere Seite die andere, leichtere Seite mitzog. Bhāskaras Rad, ein hypothetisches Design, wird oft als der erste dokumentierte Fall eines Perpetuum mobile angeführt, obwohl sein Design tatsächlich eine Modifikation eines früheren, im siebten Jahrhundert beschriebenen Modells war, und einige Autoren sehen die früheste derartige Idee im Westen in das erste Jahrhundert n. Chr.

Wie die Historikerin Lynn Townsend White Jr. schrieb, war das Konzept des Perpetuum Mobile in Indien „im Einklang mit dem hinduistischen Glauben an die zyklische und sich selbst erneuernde Natur aller Dinge und wurzelte wahrscheinlich darin.“ Als die Idee im Westen im 13. Jahrhundert – auch zur Zeit der ersten arabischen Schriften zu diesem Thema – an Bedeutung zu gewinnen begann, war die Inspiration eine Mischung aus Göttlichem und Menschlichem: Denn Gott hatte die ewige Bewegung der Himmelskörper erreicht , warum nicht versuchen, das Geheimnis zu entdecken und auszunutzen? Im Westen wird der erste Entwurf dem Franzosen Villard de Honnecourt zugeschrieben, dessen Werk nur aus einem Zeichnungsbuch bekannt ist, in dem er um 1230 ein Rad darstellte, das im Prinzip dem von Bhāskara ähnelte, jedoch das Quecksilber durch Gewichte ersetzte , ein wiederkehrendes Thema in späteren Versionen.

In den darauffolgenden Jahrhunderten wurden viele Versuche mit Rädern, Uhren, magnetischen Kugeln, Archimedes-Schrauben, Wind- und Wassermühlen unternommen ... Leonardo da Vinci bezweifelte die Machbarkeit des Moto Continuo, brachte aber mehrere Entwürfe hydraulischer Systeme und kugelgewichteter Räder hervor. zu dem Schluss kommen, dass die Idee nicht funktionieren könnte; In einer seiner Schriften rief er verächtlich aus, dass die Befürworter dieser Maschinen und ihrer „eitlen Pläne“ mit den „Goldsuchern“, den Alchemisten, in Kontakt treten sollten. Galilei seinerseits arbeitete nicht an der Idee, aber seine Notizen zeigen, dass er nicht an das Konzept glaubte, weil er spürte, dass es gegen die Naturgesetze verstieß.

Dennoch verführte die Idee des Perpetuum Mobile namhafte Wissenschaftler wie Robert Boyle – mit seinem „selbstfüllenden Kolben“ – Johann Bernoulli und sogar Nikola Tesla. Im 17. und 18. Jahrhundert konstruierten neben vielen anderen Erfinder wie Robert Fludd und Johann Bessler „Orffyreus“ clevere Konstruktionen für Maschinen, die lange, aber nicht dauerhaft laufen konnten. Im Jahr 1775 nahm die Französische Akademie der Wissenschaften aufgrund der Misserfolge keine Vorschläge für solche Maschinen mehr an. Es gab auch eklatante Betrügereien; 1812 profitierte der Amerikaner Charles Redheffer davon, indem er einen Perpetualgenerator vorstellte, der andere Maschinen antreiben konnte. Robert Fulton, dem die Entwicklung des ersten Dampfschiffs zugeschrieben wird, deckte den Schwindel auf: Von einem Zimmer im Obergeschoss aus bediente ein alter Mann eine Kurbel, die mit einer versteckten Schnur verbunden war.

Erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts brachten die Gesetze der Thermodynamik, die gemeinsame Arbeit mehrerer Wissenschaftler, diesen Maschinen den Nagel in den Sarg. Nach dem ersten Hauptsatz ist die Energie eines isolierten Systems konstant – es wird weder erzeugt noch zerstört – es ist also nicht möglich, ohne zusätzliche Eingabe mehr aus einem System zu extrahieren, als es verbraucht. Nach dem zweiten Hauptsatz nimmt die Entropie immer zu; Durch Reibung und andere Phänomene geht Energie in Form von Wärme verloren. Perpetuum mobile verstößt entweder gegen den ersten Hauptsatz der Thermodynamik (Perpetuum Mobile erster Art, das keine externe Energie benötigt) oder gegen den zweiten Hauptsatz (Perpetuum Mobile zweiter Art, Umwandlung sämtlicher Wärme in nutzbare mechanische oder elektrische Energie) oder gegen beide. Aber das sind unantastbare Gesetze.

Und wie wäre es mit einem Perpetuum mobile der dritten Art, ohne Reibung und im perfekten Vakuum, ohne nutzbare Energie zu produzieren? Es wird auch nicht funktionieren; Bewegte Atome geben ihre Energie mit der Zeit ab. Supraleitende Materialien ohne Widerstand benötigen mehr Energie als sie produzieren. Was oft als Perpetuum Mobile dargestellt wird, hat einen Fehler oder einen Trick: Der Trinkvogel nutzt die Energie aus der Verdunstung von Wasser und stoppt, wenn das Wasser ausgeht. Ein Maschinengewehr verwendet den Treibstoff Schießpulver; Der Patronengürtel aus Kugeln geht immer zu Ende, es unterscheidet sich also nicht vom Kraftstofftank eines Autos. Bestimmte Maschinen nutzen externe Sonnenenergie oder radioaktive Isotopenenergie, die ebenfalls verbraucht wird; Im Gegensatz zu den Klassikern ist die Bewegung des Himmels nicht ewig: Rotierende/umlaufende Objekte im Vakuum des Weltraums verbrauchen zwar Energie, aber sehr langsam.

All dies hat zahllose Erfinder nicht davon abgehalten, auch heute noch einer physikalischen Inkonsistenz nachzugehen, die nicht einmal funktioniert, wenn sie in fortgeschrittene neue Physik gekleidet wird: vor kurzem das Konzept der Zeitkristalle, Materialien, denen ursprünglich ein Atom zugeschrieben wurde Die Schwingung in einem Grundzustand, die mit einem winzigen Perpetuum Mobile verglichen wurde, hat unter Physikern Kontroversen ausgelöst. Aber auch das Konzept besteht den Test nicht und wurde neu formuliert, um den anerkannten Gesetzen der Physik zu entsprechen; Leider ist es, wie Galileo warnte, „unmöglich, die Natur zu täuschen“.