Etwa 1159 n. Chr.
entwarf ein Mathematiker namens Bhaskara der Gelehrte
ein Rad mit gewölbten Behältern,
die Quecksilber enthielten.
Sein Gedanke war, dass beim Drehen des Rades
das Quecksilber zum Boden jedes Behälters fließen würde,
wodurch eine Seite des Rades stets schwerer als die andere wäre.
Das Ungleichgewicht sollte das Rad ewig weiter drehen.
Bhaskaras Zeichnung war einer der ersten Entwürfe
eines Perpetuum mobile,
ein Gerät, das ohne externe Energiezufuhr ewig arbeiten kann.
Stell dir ein Windrad vor, das die zum Drehen benötigte Brise selbst erzeugt,
oder eine Glühbirne, deren Leuchten den eigenen Strom liefert.
Solche Geräte haben die Fantasie zahlreicher Erfinder beflügelt,
weil sie unsere Beziehung zur Energie verändern könnten.
Wenn man zum Beispiel ein Perpetuum mobile
mit Menschen als Teil seines völlig effizienten Systems bauen könnte,
könnte es unbegrenzt Leben erhalten.
Es gibt nur ein Problem:
Sie funktionieren nicht.
Alle Ideen für ein Perpetuum mobile
widersprechen mindestens einem Hauptsatz der Thermodynamik,
jenem Physikzweig, der das Verhältnis
zwischen unterschiedlichen Energieformen beschreibt.
Nach dem ersten Satz lässt sich Energie weder schaffen noch vernichten.
Es kommt nicht mehr Energie heraus, als man hineinsteckt.
Das schließt ein nutzbares Perpetuum mobile sofort aus,
da eine Maschine nur so viel Energie erzeugen wie verbrauchen kann.
Es würde nichts übrig bleiben, um ein Auto oder Telefon aufzuladen.
Was aber, wenn die Maschine nur sich selbst bewegen soll?
Erfinder haben viele Ideen vorgeschlagen.
Einige davon sind Variationen von Bhaskaras ungleichgewichtigem Rad
mit rollenden Kugeln oder Gewichten an schwingenden Armen.
Keine davon funktioniert.
Die beweglichen Teile, die eine Seite des Rades beschweren,
verschieben das Massenzentrum unter die Achse.
Mit einem tieferen Massenzentrum
schwingt das Rad nur hin und her wie ein Pendel
und hört dann auf.
Wie wäre es mit einem anderen Ansatz?
Im 17. Jahrhundert entwickelte Robert Boyle die Idee
einer sich selbst gießenden Schüssel.
Seine Theorie war, dass die Kapillarwirkung --
die Spannung zwischen Flüssigkeit und Oberfläche,
die Wasser durch dünne Röhren zieht --
es durch die Schüssel kreisen lassen könnte.
Ist die Kapillarwirkung stark genug, um Schwerkraft zu überwinden
und Wasser heraufzuziehen,
würde sie aber auch sein Zurückfallen in die Schüssel verhindern.
Es gibt auch Magnetversionen, wie dieser Rampensatz.
Die Kugel soll von dem Magneten hinaufgezogen werden,
durch das Loch hinunterfallen
und den Kreislauf wiederholen.
Sie scheitert wie die selbstgießende Schüssel daran,
dass der Magnet einfach die Kugel oben halten würde.
Selbst wenn die Bewegung irgendwie weiter ginge,
würde die Kraft des Magneten mit der Zeit abnehmen
und schließlich nicht mehr funktionieren.
Um die Bewegung aufrecht zu erhalten,
müssten sie zusätzliche Energie produzieren,
um das System über seinen Endpunkt zu schubsen,
was dem ersten Satz der Thermodynamik widerspräche.
Einige scheinen zu funktionieren,
tatsächlich aber beziehen sie stets Energie
aus einer externen Quelle.
Selbst wenn Ingenieure eine Maschine entwerfen könnten,
die nicht den ersten Satz der Thermodynamik verletzt,
würde sie dennoch wegen des zweiten Satzes nicht funktionieren.
Nach dem 2. Satz der Thermodynamik
tendiert Energie zur Ausbreitung durch solche Vorgänge wie Reibung.
Alle echten Maschinen hätten bewegliche Teile
oder Kontakt mit Luft- oder Flüssigkeitsmolekülen,
was eine geringe Reibung und Wärme erzeugt,
sogar im Vakuum.
Wärme ist fliehende Energie, die weiter ausströmt
und dabei die für die Bewegung verfügbare Energie mindert,
bis die Maschine schließlich anhält.
Bisher haben diese Sätze der Thermodynamik
jedes Konzept ewiger Bewegung verhindert
und damit den Traum einer völlig effizienten Energieerzeugung.
Aber wir können nicht ausschließen,
dass wir einmal doch ein Perpetuum mobile entdecken,
weil wir immer noch so vieles über das Universum nicht wissen.
Vielleicht stoßen wir einmal auf andere Formen der Materie
und wir müssen die Sätze der Thermodynamik überarbeiten.
Oder vielleicht gibt es ewige Bewegung in winzigen Quantengrößen.
Mit großer Sicherheit aber werden wir nie aufhören, danach zu suchen.
Das einzige bisher wirklich Ewige ist wohl unsere Suche.