Stroj na věčný pohyb vzrušuje mysl vědců a vynálezců po celém světě. Nyní jsou jím mnozí posedlí v podstatě stejným způsobem, jako byli kdysi alchymisté posedlí myšlenkou výroby zlata z olova. Ten totiž, perpetum mobile, přinese spoustu výhod nejen v krátkodobém horizontu, ale i v daleké budoucnosti. Hlavní je pochopit, že perpetum mobile není přesně to, co si mnoho lidí představuje. To je mnohem pokročilejší věc, ale zároveň jednodušší, než se běžně věří. Existuje také několik konceptů pro takový motor. Podívejme se na některé z nich.
Perpetum mobile je něco, co je nemožné ani teoreticky. Protiřečí si.
Je možné patentovat perpetum mobile?
Za prvé stojí za to rozhodnout, že je nemožné patentovat perpetum mobile. To znamená, že pokud najdete způsob, jak oklamat fyzikální zákony, budete samozřejmě poděkováni, ale nebudete mít komerční práva na svůj vynález. Maximálně dostanete Nobelovu cenu a můžete počítat s celosvětovým respektem. Pokud jste s tímto spokojeni, stojí za to vyzkoušet a pracovat tímto směrem.
O patentech perpetum mobile se přestalo uvažovat už dávno. Například americký patentový úřad takové přihlášky neakceptoval více než sto let a pařížská akademie věd od roku 1775 o konstrukcích takových motorů neuvažuje.
Co je to perpetum mobile
Pokud se budeme bavit o tom, co je perpetum mobile obecně, tak všechny základní definice se scvrkají na to, že jde o imaginární zařízení, které funguje donekonečna. A hlavně musí mít účinnost vyšší než 100 %. To znamená, že množství energie, kterou vyrobí, musí být větší než množství, které spotřebuje na provoz. Tento perpetuum mobile prvního druhu.
V latině, perpetum mobile machine je Perpetum mobile
Existuje také koncept perpetuum mobile druhého druhu. Takový mechanismus musí přijímat teplo z jednoho zásobníku a zcela jej přeměnit na práci. Tento typ stroje na věčný pohyb je z definice nemožný, protože odporuje prvnímu a druhému zákonu termodynamiky.
Může se zdát, že prostor lze nějakým způsobem nazvat perpetum mobile, ale také to není pravda. Svítidla dříve nebo později zhasnou a planety, satelity a galaxie, které se pohybují ve vesmíru, se zdají být věčné. Ve skutečnosti svou kinetickou energii postupně rozptylují vlivem odporu slunečního větru, přitažlivosti jiných objektů, tepelného záření a dokonce i gravitačních vln.
Tato věc se otáčí sama od sebe už miliardy let, ale nelze ji považovat za perpetum mobile.
Ve vesmíru je to téměř nepostřehnutelné, protože vzdálenost a velikost těles jsou obrovské a odporové síly jsou minimální, ale stále dochází ke ztrátě energie. Jednoduše řečeno, pokud dáte naší planetě nekonečnou dobu rotace, vyjma změn jiných faktorů, dříve nebo později se prostě zastaví. Ve skutečnosti je vše trochu složitější a ve skutečnosti to bude přitahováno ke Slunci, ale máte představu.
Burácející motory a zákaz vycházení: jak SpaceX přinutila obyvatele Texasu prodat své domy
Můžeme říci, že motor se také dříve nebo později zastaví, pokud mu dáte nekonečně dlouhou dobu (stejně to nebudeme kontrolovat), ale právě proto existuje požadavek, aby perpetum mobile produkoval více energie než on spotřebuje. I když vyrobí o nepatrný zlomek procenta více energie, než přijme, bude si schopen zajistit „palivo“.
Trocha humoru na téma perpetum mobile. Tady je!
Jak vyrobit perpetum mobile
Po celém světě bylo učiněno nespočet pokusů vyrobit perpetum mobile. Byly navrženy různé návrhy, ale jedno měly společné – všechny neprošly testem a nestaly se skutečným strojem perpetum mobile. I když se na první pohled může zdát, že některé z níže navržených návrhů budou fungovat, ale to je omyl. Konstrukce magnetického motoru se může co nejvíce přiblížit skutečné koncepci perpetum mobile.
Perpetum mobile s magnety
Konstrukce perpetum mobile pomocí magnetů se může zdát jednoduchá a důmyslná zároveň, ale je v ní jedno „ale“. Za prvé, magnet, i ten nejlepší, nemůže dodávat energii donekonečna a jeho síla magnetismu se časem sníží. V důsledku toho motor jednoduše přestane fungovat. I když zpočátku nápad opravdu není špatný.
Myšlenka perpetum mobile se v myslích vynálezců začala aktivovat s příchodem neodymových magnetů. Snažili se je použít kdekoli a Michael Brady dokonce vyrobil motor, který si nechal patentovat, i když ne jako věčný.
Takové věci jsou trochu fascinující:
Jde o to, že magnet přitahuje protičásti umístěné na rotujícím kole a uvádí konstrukci do pohybu. Konstrukce je jednoduchá a přímočará, ale i když nepočítáte se ztrátami třením nebo je jednoduše eliminujete umístěním systému do vakua, motor stejně nevydrží věčně. Už jen proto, že magnety časem ztrácejí své vlastnosti.
První perpetum mobile
V každém podnikání musí být někdo první. Byl zde také průkopník „konstrukce motoru s trvalým pohybem“ – indický matematik Bhaskara. Zmínka o perpetum mobile se nachází v jeho rukopisech, které pocházejí z XNUMX. století.
V těchto rukopisech matematik popisuje mechanismus, který je poháněn tokem rtuti nebo jiné kapaliny uvnitř trubek, které musí být umístěny po obvodu kola. Design vypadá slibně díky tomu, že kapalina je na jedné straně kola bude vždy dále od svého středu.
Tak vypadal koncept prvního perpetum mobile.
Ve skutečnosti takový systém nefunguje. Pokud uděláte jen dvě trubičky na různých stranách kola, tak to opravdu převáží, ale když jich je hodně, jiná poloha kapaliny v každé stejně vyrovná systém a nedojde k žádné rotaci.
Bhaskar měl následovníky, kteří navrhovali používat závaží, která mění jejich polohu místo kapaliny. Všechny tyto projekty byly samozřejmě odsouzeny k neúspěchu a postupně byl původní nápad na design perpetum mobile nahrazován jinými.
Jedna z variací na téma Bhaskarova stroje perpetum mobile.
Archimédův stroj na věčný pohyb
Ve skutečnosti Archimedes sám nevynalezl žádný druh perpetum mobile. Pouze formuloval zákon, podle kterého funguje následující systém. Každý, kdo někdy hodil míč, plovák nebo jiný nafukovací předmět do vody, tento zákon zná.
Vzhledem k tomu, že se jím vytlačí něco, co váží méně než voda, lze to také použít jako perpetum mobile a existují podobné koncepty. Můžete například zkusit umístit do systému kuličky, které vyplavou z vody a roztočí motor.
Tato konstrukce nezohledňuje skutečnost, že je nemožné udržet sání v nádrži, a i když je to možné, bude vyvíjet tlak na přicházející plováky takovou silou, že plovoucí plováky nemohou kompenzovat.
Problém je v tom, že v uzavřeném systému musí být „utracené“ kuličky znovu ponořeny do vody, což vyžaduje více energie, než se objeví při vyplavení. To je důvod, proč se systém téměř okamžitě dostane do rovnováhy a přestane se pohybovat. Pokud nevynutíte kapalinu, aby byla na jedné straně, nebude možné ji udržet bez ztráty. Pokud se bude neustále přidávat, pak už takový mechanismus nebude splňovat základní požadavky na perpetum mobile.
Největší ponorka a historie vzniku ponorek
Perpetum mobile na protizávažích
Další systém perpetum mobile zahrnuje použití ofsetového systému, ve kterém závaží zavěšená na řetězu musí táhnout celou konstrukci spolu s ním.
Takto by měl tento systém vypadat a točit se proti směru hodinových ručiček, ale velmi rychle se dostane do rovnovážného stavu.
Tuto konstrukci navrhl holandský matematik Simon Stevin. 14 kuliček musí být spojeno do řetězu. Tento řetěz musí být prohozen přes trojúhelníkový hranol. Podle představy bude na jedné straně kuliček dvakrát tolik a budou táhnout celý systém. V tomto případě se koule, které visí zespodu, neúčastní procesu, protože jsou vyvážené a nesmí překážet v práci na hranolu.
Zní to skvěle a logicky, ale ta část systému, kde je kuliček dvakrát tolik, má plošší rovinu a složka gravitace kuliček na této straně bude menší. V důsledku toho se systém opět dostane do rovnováhy a rychle se zastaví.
Toto také není perpetum mobile, ale jen hračka, protože dojde ke ztrátě kinetické energie.
Proč je nemožné vytvořit perpetum mobile?
Za prvé vytvořit perpetum mobile je nemožné kvůli tomu, že porušuje mnoho fyzikálních zákonů, které byly formulovány a testovány po staletí (a tisíciletí). Je prostě nemožné generovat více energie v důsledku pohybu, než bylo vynaloženo na uvedení systému do pohybu.
Na druhou stranu bylo dříve mnoho věcí považováno za nemožné. Co když lidstvo stále nedokázalo najít zásadní chybu vědců minulosti? Pokud jste to chtěli zkusit, zkuste to! Pokud jste to nechtěli udělat, ale máte nápad, který jste připraveni sdílet, udělejte to v našem telegramovém chatu nebo v komentářích k článku.
Zdá se, že odvěký sen lidstva o perpetum mobile se stal skutečností. V jednom velmi rafinovaném experimentu fyzici získali více energie, než utratili. Mnohem více. Odhalujeme detaily senzačního zážitku, který změní náš život.
SLUNCE VE ZKOUŠCE
Zkušenosti lékaře Wang Su Chen (Xuchen Wang) a kolegů je koncepčně jednoduchý. Zde fyzici vysílají do nějakého prostoru velmi slabý laserový paprsek. Najednou se oslnivě rozzáří. Napumpovali jsme pár fotonů a získali umělé Slunce. Rozsviťte alespoň laboratoř! Odkud ta energie pochází? Od nikud. Zákony termodynamiky jsou očividně porušovány. Ve skutečnosti je věčný. ještě ne motor (ostatně nic se nehýbe), ale zdroj síly a síly. Ale nyní je jasné, jak vyrobit motor: světlo může napájet například solární baterii, která může vyrábět elektřinu.
Stůj, přestaň, nepohánějme koně. Zázrak je možný zatím jen v laboratoři. Od zkušenosti k věčné baterii pro vaši daču, která se prodává v zahradním obchodě, je cesta ještě dlouhá. Ale jak se vám to všechno podařilo?
Tajemství je v „prostoru“, kde byl laserový paprsek pumpován. Obsahuje časový krystal. Zní to fantasticky! Časový krystal je uměle vytvořený stav hmoty a my vám nyní prozradíme, jak tam vše funguje.
PŘESNÁ PŘEDPOVĚĎ
Když lidé slyší o časovém krystalu, myslí si o něm jako o lesklém „diamantu“, který vás zavede do minulosti nebo budoucnosti. Ale ačkoliv krystal času může vypadat jako diamant, jeho jméno je extrémně nešťastné, protože nemá nic společného se strojem času. Je to o perpetuum mobile. Nyní pochopíte, proč se tomu tak říkalo.
Vše začalo v roce 2012, kdy získal Nobelovu cenu Frank Wilczek předpověděl, že v přírodě by měl existovat zvláštní stav hmoty s velmi zajímavými vlastnostmi. Jedná se o systém, který by osciloval bez vnější energie a bez plýtvání vlastní. Navždy. Jak to?
Je známo ze školy: molekuly a atomy se neustále pohybují, protože mají určitou teplotu (energii). Učili nás, že když teplota dosáhne absolutní nuly (minus 273 stupňů), pohyb se zastaví. Ale ne! Ve skutečnosti se hmota dál pohybuje, bez energie. Faktem je, že zastavení znamená „rychlost je nulová“. Kvantová mechanika však zakazuje, aby částice měla dobře definovaný stav. „Asi nula“ – ano, přesně „nula“ – ne. A tak pohyb pokračuje. Ale odkud ta energie pochází? Ano, z ničeho nic, prostě existuje. Věčný a nekonečný. Také říkají, že je to „energie vakua“. To jsou přírodní zákony. To vše je nám samozřejmě divné, protože jsme zvyklí pálit uhlí a dřevo, abychom se zahřáli. Ale Slunce – to svítí zbytečně, že? Stejně tak vakuum, pro nic za nic. Pouze Slunce vždy zhasne, ale vakuum nebude nikdy vyčerpáno.
Je důležité pochopit: ještě jsme neporušili zákon zachování energie. Tepelný pohyb částic je totiž chaotický. A chaos dává stejný nulový výstup. To znamená: každá částice se pohybuje samostatně. Ale obecně je systém „mrtvý“ a neprodukuje práci. Vibrace částic v jednom směru jsou kompenzovány vibracemi v druhém směru.
Wilczek si uvědomil, že občas produkuje. Vypočítal, že látka může být uvedena do zvláštního stavu, když se vibrace stanou konzistentními. Pravidelné netlumené oscilace již nejsou chaosem. Můžete z toho těžit. Tento stav hmoty nazval „časový krystal“. Jak jsem již řekl, termín je nešťastný, ale má logiku. V obyčejném krystalu je mřížka, jejíž struktura se v prostoru opakuje. A zde je také jasně organizovaná struktura oscilací, ale ne v prostoru, ale v čase. Je to, jako by samotný čas, smršťující se a rozšiřující, nechal „křišťál“ fungovat.
To vše bylo tak neobvyklé, že teoretici i praktici okamžitě přispěchali, aby to prověřili. Do roku 2015 se objevilo několik prací, které prokázaly nemožnost časového krystalu. A v říjnu 2016 Christopher Monroe obdržel v laboratoři časový krystal. Od té doby provedli fyzici asi sto experimentů. Časové krystaly se vytvářejí v plynu, kapalině a – ano, diamantovém krystalu. Nezáleží na tom, co použijete k vytvoření časového krystalu. Navenek může mít jakýkoli tvar. Hlavní věc je dát atomům zvláštní stav. To se provádí pomocí laserů, velmi nízkých teplot, silných magnetických polí – opět existuje mnoho způsobů.
Je úžasné, že nahá teorie, která se v roce 2012 zdála bláznivá, se stala realitou jen o čtyři roky později. A za deset let, tedy dnes, se „časové krystaly“ snadno vytvoří v každé laboratoři, kde je alespoň to nejvhodnější vybavení.
Úsvit nové éry
Hodnota zkušeností Wang Su Chena je obrovská. Tohoto fyzika čínského původu (ale působícího v Evropě) lze srovnat s Marconim, který uskutečnil první komerční rádiové komunikace. Před Marconi bylo rádio hračkou. Ital proměnil rádio v praktickou věc.
To samé s časovými krystaly. Ano, fyzici vyrobili látky, které samy vibrují. Ale na vytvoření samotné látky vynaložili spoustu energie. Ale vibrace uzamčené v krystalu nevycházely. Připomíná motor, který nemá žádnou osu, žádný hřídel. Sám o sobě hučí, funguje, točí se někde uvnitř krabice. S tím ale nic nepřipojíte. čínština – připojeno. Uhodl, že jen potřebuje propustit světlo skrz krystal. Energie krystalu vyšla k lidem. To je kolosální průlom.
Dalším úspěchem týmu Wang Su Chena je (relativní) snadnost implementace. Dříve fyzici vyráběli trojrozměrné krystaly. Číňané hádali, že stačí udělat to dvourozměrné. Jako skvrna od barvy na papíře. Funguje to stejně dobře a vyžaduje mnohem méně úsilí a nákladů.
ALE CO ZÁKONY OCHRANY?
Po staletí se lidé pokoušeli získat perpetum mobile a narazili na zákony zachování energie. Ale co je to vlastně za zákon?
Téměř všechny stroje na věčný pohyb havarovaly kvůli tření. Zdá se, že vše funguje, ale pak se to zastaví kvůli tření. Tření převádí pohyb na „hloupé“ teplo. Pamatujete si, když jsme řekli, že chaotické pohyby na výstupu dávají nulu? Teplo je chaos (nebo, jak se také říká, entropie). Když se u auta roztočí ozubená kola, zahřejí se a z toho tepla nic nedostanete. Již na počátku XNUMX. století si uvědomili, že „hloupé“ teplo nevratně spotřebovává část energie jakéhokoli motoru. Objevil se slavný třetí termodynamický zákon. Říká: chaos (entropie) v průběhu času roste a dříve nebo později se celý vesmír dostane do „hloupého“ vedra. Svět zahyne. Hvězdy nebudou zářit. Srdce živých bytostí nebudou bít. Žádná produktivní práce. Jen horká změť věcí, která nefunguje.
Ve dvacátém století panovalo podezření, že tomu tak není. Entropie (chaos) Vesmíru se musí zvýšit. Ale ve skutečnosti je to naopak. Tento raný vesmír byl horká, hloupá polévka. Pak to bylo složitější (hvězdy), pak další (planety), objevil se život a my lidé vytváříme stále složitější mechanismy. Vesmír je stále složitější!
Tento paradox vysvětlila kvantová mechanika. Zákony „velkého“ světa (planety, hvězdy, lidé) nefungují na úrovni elementárních částic. Čas tam plyne pozpátku a „hloupé“ teplo není tak hloupé a vakuum, tedy prázdnota, samovolně generuje hmotu a energii. Ale říkali, že mezi mikrosvětem a naším je neprostupná zeď. Časové krystaly (stejně jako kvantové počítače) tuto zeď ničí. Nejen mikrokosmos se ukazuje jako zvláštní, ale i náš svět.
Časové krystaly samozřejmě porušují zákon zachování energie. Ale není to neustále před našima očima porušováno? Uvedu hrubý, ale jasný příklad. Tady je kus papíru. Můžete to spálit v kamnech a získat trochu tepla. Je tohle všechno, co list dokáže? Ale jsou na něm napsané pokyny pro odpálení rakety. Člověk, který neví, jak ovládat raketu, si přečte návod a vydá kolosální množství energie. Dá se říci, že tato energie byla obsažena v listu papíru, ve speciálně organizovaných místech tiskové barvy (písmen). Někteří fyzici proto začali říkat, že informace je také energie.
V jistém smyslu je to pravda. Ale je to mnohem hlubší. Vesmír, jeho struktura, způsob uspořádání prostoru – to jsou informace, které nevytvořil člověk, ale sama příroda. Právě tato struktura je zdrojem nekonečné energie. K tomuto zdroji jsme se dostali až nyní.
No, myšlenka perpetum mobile byla správná, ale prostě nebylo dost technologie? Ukazuje se, že ano. Magnety, misky s vodou, ozubená kola a další drsné věci prostě nedokázaly vydolovat to, co se v zásadě vytěžit dalo. Svět je na pokraji energetické revoluce a její důsledky budou kolosální.
Přečtěte si také
Věková kategorie webu 18 +
Online publikace (webová stránka) je registrována Roskomnadzorem, certifikát El č. FS77-80505 ze dne 15. března 2021.
ŠÉFREDAKTOR OLESIA VYACHESLAVOVNA NOSOVÁ.
ŠÉFREDAKTOR STRÁNEK – KANSKY VICTOR FYODOROVICH.
AUTOREM MODERNÍ VERZE EDICE JE SUNGORKIN VLADIMIR NIKOLAEVICH.
Příspěvky a komentáře čtenářů webu zveřejněny bez úprav. Redakce si vyhrazuje právo je ze stránek odstranit nebo upravit, pokud jsou tyto zprávy a komentáře zneužitím svobody médií nebo porušením jiných požadavků zákona.
Nakladatelství JSC Komsomolskaja Pravda. DIČ: 7714037217 PSRN: 1027739295781 127015, Moskva, Novodmitrovskaya d. 2B, Tel. +7 (495) 777-02-82.
