Вечный двигатель (или perpetuum mobile) — это устройство, которое, по задумке, должно работать бесконечно, не требуя затратов энергии. Эта идея будоражит умы изобретателей уже более тысячи лет, но почему-то его до сих пор не создали. Разберём, почему учёные считают его невозможным, и зачем изобретатели всё равно пытаются.
Типы вечных двигателей
В погоне за "птицей счастья" люди придумали целую кучу вариантов «вечного движения», но все их можно разделить на два типа:
- Вечный двигатель первого рода - это устройство, которое должно производить работу без затрат энергии извне.
С этим совсем плохо, это нарушает первый закон термодинамики – закон сохранения энергии.
Ладно, говорят изобретатели, энергия - это святое, черпать ее из ниоткуда - это не комильфо. Но давайте хотя бы научимся ее использовать без потерь. Отсюда возникает идея про:
- Вечный двигатель второго рода - а это устройство должно теплоту полностью превращать в работу, т.е. просто иметь КПД 100%.
Увы, но это уже нарушение второго закона термодинамики. Он чуть сложнее первого и говорит, что в любой замкнутой системе беспорядок (энтропия) всегда растёт, а полезная энергия рассеивается. По-простому это значит, что любая машина теряет энергию на трение, нагрев, вибрацию и так далее, а рост энтропии – это движение процесса в одну сторону: от горячего к холодному (чай остывает), от порядка к хаосу (комната сама не убирается).
Вечный двигатель первого рода не тратит энергию, а нарушает физику. Второй род — не нарушает, но требует невозможного.
Отношение научного сообщества
Современные учёные давно поставили крест на вечных двигателях. Нобелевскую премию за такое "изобретение" не дадут, поскольку оно противоречит науке. С патентными бюро ситуация немного забавна. Во многих странах (включая США и РФ) в приме заявок вроде как не отказывают, но патенты на вечные двигатели не выдаются без рабочего прототипа. Известен случай, когда изобретатель подал заявку с пометкой «Работает на принципах, которые наука пока не открыла». Ответ бюро: «Приходите, когда наука откроет».
Однако в последние годы появились новые попытки, такие как заявления о «квантовых генераторах», извлекающих энергию из вакуума благодаря квантовым флуктуациям — это одно из самых загадочных явлений в физике, породившее множество спекуляций о «бесплатной энергии».
Действительно, согласно квантовой механике, даже в абсолютном вакууме существуют микроскопические колебания энергии или флуктуации т.е. вакуум — это не пустота, а «кипящий суп» из виртуальных частиц, которые постоянно рождаются и исчезают. Реальное проявление этих колебаний наблюдается, например, в эффекте Казимира - две незаряженные зеркальные пластины, находящиеся очень близко друг другу, начинают притягиваться в вакууме. Но мы говорим про хаотичные колебания, а не поток энергии, который можно «собрать». Любая попытка извлечь из этих флуктуаций энергию потребует больше затрат, чем даст (второй закон термодинамики).
Вывод
Вечный двигатель — это красивая сказка, но не реальность. Его идея нарушает законы физики, и, что не удивительно, ни один проект не прошёл проверку. Однако люди продолжают и будут продолжать поиски, потому что надежда на дармовую энергию не умрет (и на физиков, которые откроют новую физику), а кто-то готов зарабатывать на доверчивости.
P. S. Если бы вечный двигатель существовал, ваша стиральная машина уже работала бы без розетки.
Папа физик - проще о курьезном.