Wieczystego ruchu dotyczy koncepcji ruchu okresowego (zazwyczaj) w systemie, który może trwać bez końca, z zewnętrznego źródła energii lub materiału ani nieodwracalnej transformacji układu.
Od czasów renesansu wynalazcy, ignorując zasady mechaniki , próbowali budować systemy mechaniczne zdolne do utrwalenia ich ruchu, wierząc, że mogą one stanowić nieograniczone źródło pracy .
Ich mechanizmy nie mogły funkcjonować zgodnie z ich oczekiwaniami, ponieważ ówczesna wiedza techniczna praktycznie nie pozwalała na znaczne ograniczenie zjawisk tarcia między częściami stałymi a ruchomymi.
Ruch wieczny nie może stać się źródłem energii: w istocie sprowadza się to do jej zużycia bez dodania, podczas gdy zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki nie można go ani stworzyć, ani zniszczyć, a jedynie przekształcić. Uzyskanie „perpetual motor”, źródła energii wykorzystującego perpetum mobile, jest zatem niemożliwe. Aby wytworzyć energię, konieczne byłoby, aby ciągły ruch powodował również ciągłe przyspieszenie swojego ruchu, bez którego nie może być źródłem energii innej niż własny ruch.
W świecie starożytnym wieczny ruch jest podstawową cechą gwiazd, świata supralunarnego i boskości. To rozróżnienie między światem supralunarnym i podklasycznym zostanie podważone od średniowiecza . Błędna koncepcja ruchu, który opisuje świat podksiężycowy zainaugurowany przez Arystotelesa , skłania do spoczynku każdego ciała. Gwałtowny ruch zawsze zostanie pochłonięty: „Nullum violentum potest esse perpetuum”. Nie można zatem prowadzić debaty nad ideą wieczystego ruchu.
Niemożność perpetuum mobile została uznana przez Simona Stevina (1548-1620), a następnie przez Galileusza , jako aksjomat odpowiedni do stworzenia pewnych demonstracji statyki ( clootcransbewijs ). Być może zaufali temu aksjomatowi w teoriach Girolamo Cardano, który pisząc przeciwko perpetuum mobile , podsumował tylko kilka rozproszonych notatek Leonarda da Vinci. Zegar, który sam się nakręcił, jest chimerą; zawsze ciężar, który ma największą siłę napędową, zacznie opadać, a gdy osiągnie koniec swojego biegu, zegar się zatrzyma; stąd wniosek Leonarda da Vinci : „Przeciw wiecznemu ruchowi. Żadna niewrażliwa rzecz nie będzie w stanie sama się poruszyć; dlatego też, jeśli się porusza, porusza się nierówną siłą, to znaczy nierównym czasem i ruchem lub nierównym ciężarem. A pragnienie, by pierwszy silnik ustał, drugi natychmiast ustanie ”. Argumentacja Leonarda da Vinci i Cardano zawsze wywodzi się z zasad dynamiki perypatetycznej , którą współczesna mechanika wkrótce zmieści.
List René Descartesa (1596-1650) do księdza Marina Mersenne z13 listopada 1629zawiera pierwsze sformułowanie tego, co stanie się zasadą bezwładności : „[...] po pierwsze, przypuszczam, że ruch, który raz odciśnięty jest w jakimś ciele, pozostaje tam na zawsze, jeśli nie zostanie usunięty z jakiejś innej przyczyny [...] ”. U Kartezjusza ruch, podobnie jak odpoczynek, jest stanem. To nowe podejście oznacza zerwanie ze scholastycznymi koncepcjami ruchu. W liście do Christiana Huygensa z 1643 roku: „W którym uważam, że natura ruchu jest taka, że kiedy ciało zaczyna się poruszać, wystarczy, aby potem kontynuował z tą samą prędkością i na tej samej linii. tak, dopóki nie zostanie zatrzymany lub zmieniony przez jakąś inną przyczynę. Ruch kołowy wywodzi się z tego, co Christian Huygens określi jako „vis centrifuga”. Zasady nauki o ruchu, po raz pierwszy uporządkowane przez Galileusza, Kartezjusza czy Huygensa, ostatecznie utorują drogę racjonalnej organizacji mechaniki przez Izaaka Newtona (1643-1727).
W 1775, Królewska Akademia Nauk w Paryżu zajmuje3 majarozdzielczość „aby nie badać wszelkie rozwiązanie Problemy z powielanie kostkę , Trysekcja kąta lub kwadratura koła , ani żadna maszyna reklamowane jako perpetum mobile” .
Jeden przedstawienie atom jest to, że elektrony krążą wokół jądra w atomem (planetarnej modelu lub Rutherford modelu ); jest to niemożliwe, ponieważ wówczas promieniowałyby one energią jak antena radiowa (dowodzą tego równania Maxwella ); mechaniki kwantowej pokazuje to, że elektrony utworzenia „chmury” elektronicznego wokół rdzenia, która nie generuje promieniowanie.
W skali człowieka trajektoria planet wydaje się być ciągłym ruchem (modyfikacje okresów są wykrywalne, ale naprawdę bardzo słabe).
Prawdą jest, że ruch planet wokół gwiazdy jest wieczny, o ile system nie podlega żadnej modyfikacji, ale nigdy tak nie jest: przypływ na Ziemi rozprasza energię układu Ziemia / Księżyc w tempie 3,75. terawaty , z których część można wykorzystać jako energię pływów . Ten rodzaj perpetuum mobile (jeśli zaniedbamy tarcie) nie jest sprzeczny z prawami zachowania energii, ponieważ nie zapewnia pracy .
Pozornie użycie wspomagania grawitacyjnego do przyśpieszania statku kosmicznego wydaje się być wyjątkiem od poprzedniego zdania, ale pobierana energia jest znikoma dla takiego układu (niemożliwe jest też zmierzenie jej wpływu na masywne ciało).
W przypadku rzeczywistych systemów nie można dokładnie przewidzieć, jak długo będą stabilne. Dwie odizolowane gwiazdy byłyby w ciągłym ruchu wokół środka masy (patrz problem z dwoma ciałami ).
Chodzi tutaj o to, aby maszyna posiadająca ruch cykliczny, dająca więcej energii niż otrzymuje, do wykorzystania jako silnik. Wiedząc, że cykliczne podnoszenie i opadanie ciężarka lub pływaka nie daje energii, ani cykliczne ściskanie i dekompresja sprężyny, jest oczywiste, że takie maszyny są niemożliwe. Argument z rezonansu również nie wytrzymuje, ponieważ rezonans również nie wytwarza energii.
Jedna z pierwszych relacji opisujących koło perpetuum mobile przypisuje się indyjskiemu matematykowi Bhāskara II ( 1114 - 1185 ). Koło z rurkami wypełnionymi cieczą, której kształt nie jest do końca znany .
Pierwszy znany schemat wytwarzania perpetuum mobile jest podany w szkicowniku Villarda de Honnecourta , tablica IX, opatrzonym w ten sposób adnotacjami: „Maint ior se sunt maistre spór de faire torner une ruee par li tylko Ves ent ci con en puet made by non siatek lub rtęci ” . „Wiele dni walczyło o to, aby samemu obrócić koło. Oto, jak możemy to zrobić nierównomiernym młotkiem lub rtęcią .
Leonardo da Vinci oferuje kilka kandydatów do perpetum mobile, małe szkice, które można szybko wyrzucić bez komentarza. Jednak, jak wspomniano wcześniej, Leonardo wiedział, że wieczny ruch jest niemożliwy.
Johann Bessler (1681-1745) zaproponował pełny bęben wydrążony z wnęk, w których przechylały się ciężarki, napędzające koło. Kształt wnęk jest tak zaprojektowany, że ciężarki zbliżają się do osi obrotu podczas wynurzania i oddalają się od niej podczas zejścia. Jednak rygorystyczne obliczenia z zastosowaniem praw Newtona (podane w 1687 r.) Pokazują, że koło nie może uzyskać żadnej prędkości obrotowej, a jedynie odzyskać tę samą prędkość po obrocie, zakładając, że nie ma tarcia (ani w osi obrotu, ani w przemieszczeniu kulki), co jest całkowicie niewykonalne.
Najsłynniejszym rockers koła został zbudowany przez markiza Worcester, którzy dokonali demonstrację do Karola I st Anglii w 1638 roku: to mierzy 4,30 m średnicy i zawierał czterdzieści wadze 23 kilogramów. Sama waga koła była więc znaczna, do tego stopnia, że sama jego bezwładność pozwalała mu pozostawać w ruchu obrotowym przez dość długi czas, dając złudzenie perpetuum mobile .
Starym marzeniem o darmowej energii jest użycie nieustannie obracającego się koła (którego tarcie mechaniczne udało nam się utrzymać na znikomym poziomie) jako źródła energii elektrycznej za pomocą indukcji elektromagnetycznej , czyli, powiedzmy, umieszczenie dynamo w ruchu ciągłym koło. Ale pokazujemy, że siła Laplace'a zachowuje się wtedy dokładnie jak siła tarcia. Całkowita dostarczona energia elektryczna (po zatrzymaniu koła) odpowiada wtedy dokładnie energii kinetycznej dostarczonej przez użytkownika pierwotnie (i ponownie, idealnie: nawet w najlepszym możliwym systemie straty i tarcie muszą zostać usunięte).
Mechanizmy mogą dawać iluzję wiecznego ruchu. W rzeczywistości ruch jest zawsze utrzymywany przez źródło energii mniej lub bardziej trudne do wykrycia.
Opisane powyżej maszyny to pierwszorzędne maszyny, łamiące pierwszą zasadę termodynamiki . Maszyny drugiego rzędu naruszałyby drugą zasadę termodynamiki . Na przykład, można sobie wyobrazić łódź, która pobiera wodę morską, odzyskuje entalpię syntezy i wrzuca uzyskany lód do morza.
Przykładami pozornego naruszenia drugiej zasady są demon Maxwella lub koło zapadkowo - zapadkowe Feynmana . Uważa się, że takie mechanizmy są w stanie przekształcić ciepło w pracę podczas cyklu monotermicznego. W związku z tym podnoszą kwestię słuszności drugiej zasady (tj. Hipotezy monotonicznego wzrostu makroskopowej entropii układów „izolowanych”). W rzeczywistości te dwa mechanizmy w żaden sposób nie pozwalają na wykazanie, że druga zasada nie jest przestrzegana. Rzeczywiście, spadek entropii gazu osiągnięty na przykład w wyniku działania demona Maxwella (poprzez otwarcie i zamknięcie w odpowiednim momencie małych drzwi w przegrodzie oddzielającej zbiornik gazu na dwie szczelne komory) jest możliwy bez naruszenia. Drugiego zasada termodynamiki. Biorąc pod uwagę równoważność entropii makroskopowej / braku informacji od obserwatora makroskopowego wystarczy, aby uszanować założenie monotonicznego wzrostu entropii układów „izolowanych”, aby temu spadkowi entropii gazu towarzyszyła większa lub równa utrata posiadanych przez demona informacji o stanie gazu i jego własnym stanie.
Wiemy zatem dzisiaj, że eksperyment myślowy odpowiadający demonowi Maxwella nie pozwala na obalenie hipotezy, zgodnie z którą druga zasada termodynamiki ma charakter fundamentalny. Dzisiejsi fizycy przestali szukać wyjątków od pierwszej zasady termodynamiki i nie wierzą, że dzięki postępowi w nanotechnologii w przyszłości będzie możliwe złamanie drugiej zasady termodynamiki .
Powieść The Night czasu z René Barjavel wystawił zaginionej cywilizacji, dla których perpetum mobile nie ma tajemnic.
W Ekstrawaganckiej podróży młodego i cudownego TS Spiveta , filmie napisanym, wyprodukowanym i wyreżyserowanym przez Jean-Pierre'a Jeuneta , wydanym w 2013 roku, młody bohater wymyśla perpetuum mobile, która tak naprawdę nie jest jedną, ponieważ jest utrzymywana przez magnetyczny siła, której nie można użyć do wytworzenia energii.