علم

آلات الحركة الدائمة: هل يمكننا يومًا أن نبني آلة "حقيقية"؟

آلات الحركة الدائمة: هل يمكننا يومًا أن نبني آلة


هل الحركة الدائمة ابتكار رائع إذا تم تحقيقه أم زيت الثعبان في الفيزياء؟ الإدراك المتأخر هو دائمًا 20/20 كما يقولون. من السهل علينا الضحك والسخرية من الادعاءات السابقة للأجهزة التي يُفترض أنها أجهزة حركة دائمة. غالبًا ما يضع التاريخ المشهور وصمة عار على أجهزة مثل الفضول الهندسي الغريب. هل هذا عادل بالنظر إلى معرفتنا الحالية بالعالم من حولنا؟ يجب أن نتذكر في جميع الأوقات ما عرفته الأجيال السابقة في ذلك الوقت. هذا صحيح بالنسبة للعديد من جوانب العلم والتكنولوجيا.

وخير مثال على ذلك هو آلة الحركة المغناطيسية الدائمة "بيشوب ويلكينز". غالبًا ما يُزعم أن هذا تم إنشاؤه كمناورة لإثبات المفهوم. ربما كان القصد منه بالفعل إثبات عدم جدوى البحث عن زيت الثعبان في الفيزياء. سننظر في هذا لاحقًا.

هل يمكننا صنع جهاز يعمل بدون أي فقد للطاقة على الإطلاق؟ لنلقي نظرة...

ما هي الحركة الدائمة؟

هذه الأنواع من الآلات هي ، في الواقع ، أجهزة تتحرك بشكل دائم ، ولا تتوقف أبدًا. إذا كان بإمكانك إنشاء واحدة اليوم ، فقم بتحريكها وتركها بمفردها ، من الناحية النظرية ، يجب أن تستمر في التحرك حتى نهاية الأيام. حتى ما يسمى بـ "التجميد الكبير" ، هذا وقت طويل جدًا بالفعل.

"التجمد الكبير" هو النهاية النظرية لكل شيء عندما يتوسع الكون كثيرًا لدرجة أنه يصل إلى حالة انعدام الطاقة الحرارية الديناميكية الحرة. في هذه المرحلة ، لن يكون الكون قادرًا على الحفاظ على الحركة ، وسوف تتفكك الذرات ، وعمومًا ، سيكون كل شيء ميتًا. الفضاء وكل شيء فيه سيصل إلى الصفر المطلق.

سيكون هذا وقت الظلام المطلق الأبدي الذي لا ينتهي. فكرة جميلة وهي على بعد حوالي 100 تريليون سنة فقط. هناك بالطبع عدد كبير من النظريات الأخرى لنهاية كل شيء لتختار منها ، لكن المفضل لدي هو Big Freeze. يبدو واقعيًا بشكل مناسب.

لكني استطرادا ، أهم شيء يجب ملاحظته هو أن مثل هذه الآلة ستعمل على الأقل حتى هذه اللحظة.

ليس كل ما يلمع هو الذهب أو الحركة الدائمة

من المحتمل أن تجد العديد من التصميمات الموجودة على "interweb" تدعي أنها نماذج أولية عاملة أو أدلة على الحركة الدائمة. من المؤكد أن بعض هذه التصميمات تبدو مقنعة عند الفحص الأول. ربما يمكنك تطوير تصميم بنفسك ، وإذا تم تصميمه بشكل صحيح ، فيمكنه أيضًا التحرك طوال الوقت.

إذا أمكن تحقيق ذلك ، فسيكون له تداعيات هائلة. قد تعتقد أنها يمكن أن توفر مصدرًا أبديًا للطاقة ، ليس فقط غير محدود ولكن أيضًا مجاني. أم يمكنهم ذلك؟

للأسف ، لدى العالم الحقيقي والفيزياء الأساسية أفكار أخرى لآلات الحركة الدائمة. هم ، بحكم التعريف ، مستحيلة. على الأقل بالنظر إلى معرفتنا الحالية بالفيزياء. قد يكون من الممكن أن تظهر الحقول والمعرفة الجديدة نفسها في المستقبل وتقلب فهمنا للفيزياء. يجب أن "لا نقول أبدًا أبدًا" ، خاصة في العلوم. من شأن مثل هذه الاكتشافات أن تثبت أن كل شيء نعرفه ببساطة خاطئ وسيجعل معظم ملاحظاتنا عن الكون غير منطقية.

إذا لم تكن آلات الحركة الدائمة مستحيلة ، فيمكننا أن نقول على الأرجح أنها تقترب من العلم. دعونا بعد ذلك نلقي نظرة على بعض الأمثلة وكيف يمكن أن تعمل من الناحية النظرية.

حجر دائم الحركة لا يجمع الطحالب

نحن على يقين من أنك على دراية بالقانون الأول للديناميكا الحرارية. هذا هو قانون الحفاظ على الطاقة. يتم حفظ الطاقة دائمًا ولا يتم إنشاؤها أو تدميرها. ومع ذلك ، يمكنك تغيير شكله من واحد إلى آخر. لكي تستمر الآلة في تحريك الطاقة المعطاة للنظام ، يجب أن تظل داخل النظام دون أي خسائر. هذه الحقيقة وحدها تجعل فكرة آلات الحركة الدائمة موضع نقاش.

يجب أن تمتثل الآلة الحقيقية للحركة الدائمة لما يلي:

1. يجب القضاء على الاحتكاك. لا يمكن أن يكون هناك أجزاء متحركة تلمس بعضها البعض. يؤدي الاحتكاك إلى حرمان الآلة من الطاقة بفقدها كحرارة أو ضوء إذا ارتفعت درجة حرارتها بدرجة كافية. يمكنك أن تجعل أسطح الأجزاء ناعمة بقدر الإمكان ، لكن ستظل هناك عيوب مجهرية من شأنها أن تخلق احتكاكًا ، حتى لو كانت صغيرة جدًا. كلما احتك جزءان معًا ، إلى أي حد ، سيتم توليد الحرارة. وفقًا لقوانين الديناميكا الحرارية ، يتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية وفقدها من النظام. ليس رائعًا ، لا يقصد التورية ، لآلة الحركة الدائمة المقترحة.

2. يجب أن تعمل الآلة داخل فراغ ، أي لا يوجد هواء. سوف يحتك الهواء ، مثل الأجزاء المتحركة الأخرى ، بالآلة المتحركة ، ويحدث احتكاكًا ويحدث فقدًا صغيرًا ولكنه مهم للطاقة من الآلة. بمرور الوقت ، حتى لو كان هذا هو الاحتكاك الوحيد ، ستفقد الآلة كل طاقتها الحركية من هذا الاحتكاك. قد يستغرق هذا وقتًا طويلاً ولكن الماكينة ستتوقف قبل فترة طويلة من نهاية الأيام.

3. يجب أن تكون الآلة صامتة ، صامتة تمامًا. أي إنتاج صوتي هو أيضًا فقدان للطاقة من النظام. هذا ، مثل النقطتين الأخريين أعلاه ، من شأنه أن يسلب الآلة في النهاية طاقتها الحركية.

[مصدر الصورة: بيكساباي]

انظر إلى عجب الحركة الدائمة

حتى مع عدم القدرة المقترحة على الحركة الدائمة لكسر قوانين الفيزياء ؛ الفضول ، أو الغطرسة ، لم يمنع المخترعين الطموحين من محاولة تحقيق ذلك.

يكشف متحف Simanek عبر الإنترنت عن بعض الآلات الأولى التي صممها عالم الرياضيات والفلك الهندي Bhaskara في القرن الثاني عشر. كان التصميم من هذا القبيل الذي من المفترض أن يستمر في الدوران بسبب عدم التوازن الناتج عن حاويات الزئبق حول حافته. وتشمل الأمثلة الأخرى طواحين الهواء من القرن السادس عشر ، وسيفونات القرن السابع عشر ، وبعض تصاميم عجلات المياه.

وتجدر الإشارة إلى أن بعض تصميمات الماكينات تم تصميمها بصدق بروح الفضول والعلم. البعض الآخر ، من ناحية أخرى ، هو محاولات مباشرة للخداع لتحقيق مكاسب مالية. من المحتمل أن تكون خدعة تشارلز ريدفر من عام 1812 أشهر خدعة. المزيد عن هذا لاحقًا.

كانت أمريكا في القرن التاسع عشر ، مثل أي مكان آخر ، موقعًا متميزًا للخدع من هذا النوع. في كتابه "المخادعون: صنع الأذى في العالم الحديث" ، يكشف لنا كيمبرو ماكليود أن الكثير من الناس قد مروا بجولة خلال عصر التنوير. كان هذا عصرًا للأشخاص الأكثر دقة في البحث عن الحقيقة من خلال المنهج العلمي ، بالنسبة للآخرين أكثر من وسيلة لكسب المال من خلال العلوم الزائفة. كان هذا وقتًا يتزايد فيه محو الأمية بإدخال أفكار أقدم ، غالبًا ما تكون مزيفة. تبدو مألوفة؟ مهم ، الأرض المسطحة. ماذا من قال ذلك؟

تعلم من التاريخ أو محكوم عليك بتكراره أو الاستمتاع به

جلب عصر التنوير أفكارًا رائعة للناس وهذا أثار اهتمامًا كبيرًا ، وهو أمر رائع. من المؤسف أن معظم هذا الاهتمام جاء بفهم ضئيل جدًا لها. تكتب باربرا فرانكو عن ذلك في كتابها "عملاق كارديف: خدعة عمرها مائة عام". بالنسبة لعامة القرن التاسع عشر ، كان من الصعب في كثير من الأحيان نشر التمييز بين التخصصات العلمية الجادة والشعبية. تم تغذية هذه العقول الفضوليّة والجائعة بالمحاضرات والمسارح ومتاحف الفضول والسيرك واجتماعات الإحياء.

سمة أخرى مثيرة للاهتمام للبشرية هي حبنا الظاهر للخداع. تسلط إيمي ريدينج الضوء على هذا في كتابها "علامة الداخل: احتيال كبير وانتقام ماكر وتاريخ صغير للخداع الكبير". يركز كتابها على الشعور الأمريكي بالمرح. ومع ذلك ، يمكن أن يمتد إلى معظمنا وشهوتنا على ما يبدو مستحيلة. تشرح أن الناس يحبون أن تنجذب إليهم قصة يعرفون أنها غير صحيحة. إنهم يحبون الوقوع في غرامها على أي حال ثم يبدون متفاجئين عندما يعلمون أنهم تعرضوا للخداع. ربما يمكنك التفكير في العديد من الأمثلة الأخرى في العالم الحديث. "Click Bait" هو أول ما يتبادر إلى ذهني.

أمثلة ، حسناً ، ليست أمثلة على الحركة الدائمة

كما ذكرنا سابقًا ، سوف تتعثر في العديد من الادعاءات المتعلقة بالأجهزة أو الآلات ذات الحركة الدائمة. سيبدو الكثير مقنعًا في البداية ، لكن الفحص الدقيق لهم سيكشف لهم ما هم عليه حقًا. زيت الثعبان في الفيزياء. مع أي ادعاء ، تأكد من أن تسأل نفسك ، "من أين تأتي الطاقة؟".

بدون مزيد من اللغط ، دعونا نلقي نظرة فاحصة على ثلاثة أمثلة سيئة السمعة ، يتم الاستشهاد بها غالبًا:

خدعة ريدهفر

كانت فيلادلفيا ونيويورك مفتونة بآلة الحركة الدائمة للسيد ريدهفر في عام 1812. وقد أكسبته عروضه آلاف الدولارات ، وهو مبلغ ضخم في ذلك الوقت. إذا كنت مهتمًا ، فإن القصة مغطاة بتفصيل كبير في كتاب WJD Ord-Hume "الحركة الدائمة: تاريخ الهوس". وفقًا لهيوم ، لا يعرف المؤرخون سوى القليل جدًا من تاريخ ريدهفر قبل الخدعة. ظهر لأول مرة على الساحة في عام 1812 ، وافتتح منزلًا بالقرب من نهر Schuylkill لاظهار آلة المعجزات الخاصة به.

ادعى Redheffer أن "gubbins" الآلة يمكن أن تستمر في الحركة إلى الأبد دون أن يتم لمسها أو مساعدتها.

من الواضح أن الآلة عملت من خلال المبدأ المفترض للحركة الدائمة من خلال القوة المستمرة لأسفل على مستوى مائل. هذا ، كما قيل ، سينتج مكون قوة أفقية مستمرة. وفقًا لأورد هيوم ، بنى ريدهفر آلة تعمل من خلال بندول مدفوع بالجاذبية مع ترس أفقي كبير في الأسفل. هذا متشابك مع ترس آخر أصغر. تم تدوير هذه التروس المزدوجة والعمود المرتبط بها بشكل منفصل. تم وضع منحدرين على الترس الأكبر وعلى المنحدرات كانت أيضًا أوزانًا. هذه الأوزان ، كما قيل ، دفعت الترس الكبير بعيدًا عن العمود. يؤدي الاحتكاك الناتج إلى دوران الترس والعمود.

ستعمل أداة الغزل هذه على تشغيل الترس الأصغر إذا تمت إزالة الأوزان ، فستتوقف الآلة. كان ريدهفر مسرورًا جدًا بآلته لدرجة أنه ضغط على ولاية بنسلفانيا لبناء واحدة أكبر. أرسلت الدولة ، بحكمة إلى حد ما ، مفتشين للتحقيق في الاستثمار المحتمل. هذا هو المكان الذي بدأت فيه مؤامرة Redheffer بالانهيار.

[مصدر الصورة: ويكيميديا ​​المشاع الإبداعي]

كذاب دائم في الحركة

عندما وصل المفتشون وجدوا الآلة في غرفة مقفلة بباب مغلق. كانت آلة Redheffer مرئية فقط من خلال النافذة. كما أحضر ناثان سيلر ، أحد المفتشين ، ابنه معه. لاحظ نجل المفتش أن التروس الموجودة في الآلة لا تعمل بالضبط كما هو معلن. يبدو أن التروس والتروس تم ارتداؤها في الجانب الخطأ. قد يعني هذا أن العمود والأوزان والعتاد لم تكن تعمل على تشغيل الترس الأصغر على الجانب. يبدو ، في الواقع ، أن العكس هو الصحيح.

صدق ناثان ابنه وقرر أن الآلة كانت خدعة. بدلاً من الكشف عن حدسه ، قام بتعيين أشعيا لوكنز ، مهندس محلي ، لبناء نسخته الخاصة من الآلة. كان الاختصاص هو أن يبدو و "يعمل" كما كان من المفترض أن يفعل Redheffers. نجح Lukens في بناء جهاز مشابه بقاعدة تبدو صلبة وقطعة زجاجية مربعة في الأعلى. كان للجهاز أربعة تيجان خشبية كان من المفترض أن تكون مزخرفة أعلى الزجاج متصلة بأعمدة خشبية.

لا يزدهر الكذابون أبدًا

وضع Lukens محرك الساعة في القاعدة. في الواقع ، كانت إحدى هذه النهايات عبارة عن جهاز لف. يمكن أن يوفر الطاقة للمحرك طوال اليوم. يقوم هذا المحرك بإدارة العمود وبالتالي تشغيل التروس. عرض Lukens على Redheffer آلة النسخ المتماثلة ، التي كانت غارقة في رؤية أنها تعمل ، وعرضت المال لمعرفة كيفية عملها. سمح البائعون و Lukens بنشر أخبار الخدعة بدلاً من مواجهة Redheffer على الفور.

تم فضح الجهاز للمرة الثانية ، وبعدها اشتم الحشد على رائحة الدم. إدراكًا لذلك ، ذهب الحشد إلى الباليستية ودمر عمل Redheffer. Redheffer ، قام بخروج سريع لأسباب مفهومة ، ولن يتم رؤيته مرة أخرى. هذا نموذج قيد التشغيل ، على الرغم من أنه تم تعديله قليلاً عن التصميم الأصلي. هذه الآلة هي مثال جيد للتحذير من التاريخ بشأن مزاعم إنشاء آلة دائمة الحركة.

جهاز الحركة الدائمة المطران جون ويلكينز

قام الأسقف جون ويلكينز ، المؤسس والسكرتير الأول للجمعية الملكية البريطانية بتأليف كتاب عن "السحر الرياضي". تزامن عمله مع فترة في التاريخ حيث تم استبدال "الفنون السحرية" بالمنهج العلمي خلال عصر التنوير. عصر بالكاد يمكننا فهمه الآن حيث تم استبدال الأساطير بالعقل.

صدر كتاب ويليام جيلبرت "de Magnete" في أوائل عام 1600. عُرض على القراء وصفًا رائعًا لتجارب جيلبرت مع أحجار المغناطيس المغناطيسية ومقدمة إلى مجال المغناطيسية الجديد. أثار هذا حماسًا واهتمامًا كبيرين في هذا المجال الجديد من التجارب. لكن الكثيرين أساءوا فهم هذه الظاهرة الغامضة. حاول يوهانس كبلر تطبيق النظرية لشرح حركة الكواكب ، ولكن لاحقًا تجاهلها.

لعب كبلر بأفكار مفادها أن الشمس كانت مغناطيسًا ضخمًا تؤثر حقوله على مدارات الكوكب ، ثم ألقى بها جانبًا. اعتقد أنطون ميسمر أنه ربما أثرت المغناطيسات على جسم الإنسان ، معتقدة أنها قد تخلق تأثيرًا مغناطيسيًا داخل الناس. يُعتقد أن عمل أنطون صاغ عبارة "المغناطيسية الحيوانية" و "السحر".

العودة إلى الجهاز

ناقش ويلكينز صعوبة تحقيق الحركة الدائمة. لقد اعتبر بالتفصيل جهازًا غالبًا ما ينسبه شوت إلى يوهانس تايسنييروس. يتألف هذا الجهاز من منحدرين مائلين وكرة حديدية وحجر مغناطيسي عالق في الأعلى. كان حجر المغناطيس عبارة عن قطعة كبيرة من الحجر الطبيعي مغطاة بكرة حديدية.

تم سحب الكرة أعلى المنحدر باتجاه حجر الأساس ، حيث سقطت لاحقًا من خلال فتحة باتجاه منحدر سفلي. من هنا ، تدحرجت من خلال ثقب آخر إلى المنحدر المستقيم حيث تم سحبها مرة أخرى. من الواضح أن هذا المفهوم الأساسي يحتاج إلى مزيد من العمل والتنقيح. كيف يمكنك إيقاف الكرة في مكانها على المنحدر بواسطة المغناطيس على سبيل المثال؟ سيكون من الصعب علينا اليوم أن نفهم سبب أخذ هذا الجهاز على محمل الجد في ذلك الوقت. حتى يومنا هذا ، لا يزال هذا المفهوم الأساسي يُنظر إليه في حلول الحركة الدائمة المعاصرة ، والتي تسمى المحركات المغناطيسية.

نظر ويلكينز في الجهاز وعرض مناقشة مفصلة وصعوبات عملية للجهاز. اعتبرت مناقشته صعوبة كبيرة تتمثل في أن الكرة لن تسقط على طول الطريق إلى المنحدر السفلي بل ستثبت في مكانها بواسطة المغناطيس. ربما يصعد حتى من المنحدر السفلي.

تُعد آلة ويلكين مثالًا جيدًا على الكيفية التي يجب أن ندرك بها أن بعض المقترحات يمكن أن تحذرنا من عدم جدوى هذا المسعى.

الطائر الشارب

الطيور التي تشرب أو تحتسي الطيور أو الطيور التي لا تشبع مهما كان ما تريد تسميتها ، فهي أجهزة مثيرة للاهتمام. في البداية ، قد يبدو هذا منافسًا جيدًا بتصميمه المختلف عن معظم "المحركات" الدائمة الحركة. هذه الحيل الصغيرة المبهجة لها ذراع على شكل طائر "تأخذ" مشروبًا ثم تعود إلى الوضع الرأسي وهكذا.

كيف تفعل هذا؟ يبدو بالفعل أنه في حركة دائمة. يتضمن التصميم الأساسي لهذه "الألعاب" مصباحين زجاجيين مرتبطان بطول أنبوب زجاجي. تمتلئ أكثر من نصف المساحة داخل المصابيح والأنبوب الزجاجي بسائل ولا هواء ، وعادة ما يكون ملونًا. عادة ما يكون هذا السائل عبارة عن ثنائي كلورو ميثان أو كلوريد الميثيلين ، وله نقطة غليان منخفضة جدًا.

الشرب للنسيان

وعادة ما يتم تغطية الرأس باللباد الذي يمتص الماء لأنه "يشرب". يؤدي تبخر هذه المياه إلى خفض درجة حرارة الرأس ، مما يؤدي إلى تكثف ثنائي كلورو ميثان في قسم الرأس. هذا يخلق انخفاضًا في الضغط في هذا الجزء من الجهاز وفقًا لقانون الغاز المثالي. يدفع الضغط الأعلى في نهاية الذيل السائل إلى أعلى الرقبة مما يجعل الجزء العلوي من الرأس ثقيلًا. يشرب الطير ثم المحاور ويلامس الرأس السائل. عندما يحدث هذا ، يرتفع قسم الذيل فوق سطح السائل.

يتساوى الضغط مع ارتفاع فقاعة من البخار "الدافئ" من الرأس إلى الذيل ، مما يؤدي إلى إزاحة السائل أثناء سيره. هذا يزيد من وزن الذيل ويعود الطائر إلى وضعه الرأسي ، ويكون جاهزًا لبدء العملية برمتها من جديد. فهل هي آلة الحركة الدائمة؟ تذكر ، من أين تأتي الطاقة؟ هذا صحيح درجة حرارة الهواء المحيط. لا ، هذه ليست آلة حركة دائمة ، هذا يعلمنا أن نبحث دائمًا عن مصدر الطاقة إن لم يكن واضحًا على الفور.

هذه نهاية الطريق - جالفاترون

لذا ها أنت ذا. نأمل أن نكون قد قدمنا ​​لك نظرة عامة جيدة على العالم الرائع للحركة الدائمة. لقد اكتشفنا ما تحتاجه هذه الآلة لتحقيقه وألقينا نظرة على بعض المقترحات. من الواضح أن هناك العديد من الأمثلة الأخرى ونحن نشجعك على مشاركة أغرب وأغرب الأمثلة التي يمكنك العثور عليها.

التاريخ مليء بالمخادعين وبائع زيت الأفعى وبعض الأفراد الحقيقيين ذوي النوايا الإيثارية. يجب أن نتحلى بعقل متفتح عند النظر في المقترحات المستقبلية ولكن يجب أن نكون على دراية بالمطالبات السابقة. ربما في يوم من الأيام سيتم إلغاء قوانين الفيزياء من خلال ابتكار مستقبلي في التكنولوجيا. يجب فحص هذه التكنولوجيا بشكل كامل بدلاً من أخذ كلمة منشئها ، فنحن نعلم أنك لن تفعل ذلك أبدًا بالطبع.

لقد رأينا أنه من المحتمل أن يُغفر للجيل الماضي لقبوله الادعاءات السابقة بأمثلة عملية. إن فهمنا للعالم من حولنا أمر نادر في تاريخ البشرية. لقد استغل الأقل كرامة في الماضي "حاجتنا" الفطرية للحيرة وهذا ينبغي أن يكون بمثابة تحذير لنا جميعًا ونحن نمضي قدمًا. للبقاء على هذه النقطة ، يجب أن نكون جميعًا متيقظين لهذا الاحتمال ولكن نستمتع بتسلية "السحر". التنوع هو بالفعل نكهة الحياة.

حتى تتمكن من بناء آلة "متحركة إلى الأبد" ، اجعلها تتحرك من خلال تزويدها بالطاقة وماذا بعد ذلك؟ هذه هي كل الطاقة التي ستتمكن من جنيها منها ولن تولد طاقة "جديدة" من أجلك. لذا ، ما هي الفائدة ، لنكن صادقين ، من آلات الحركة الدائمة؟

نأمل أن تكون قد استمتعت بهذا المقال! نرحب بأي اقتراحات لأمثلة رائعة لآلات الحركة الدائمة التي يمكنك العثور عليها. لماذا لا تحاول بناء واحدة بنفسك؟

المصادر:جامعة LockHavenFuturism ، Makezine ، LiveScience

راجع أيضًا: Li-Fi: تقنية لاسلكية تعتمد على الضوء أسرع 100 مرة من شبكة Wi-Fi


شاهد الفيديو: Man sees with bionic eye