Aux alentours de 1159 ap. J.-C.,
un mathématicien appelé Bhaskara l'Érudit,
esquissa un modèle de roue contenant des réservoirs de mercure incurvés.
Il pensait qu'une fois la roue en mouvement,
le mercure coulerait au bas de chaque réservoir
laissant un côté de la roue perpétuellement plus lourd que l'autre.
Ce déséquilibre permettrait à la roue de continuer à tourner pour toujours.
L'esquisse de Bhaskara fut un des premiers modèles
de machine à mouvement perpétuel,
un appareil qui peut fonctionner indéfiniment,
sans aucune source d'énergie extérieure.
Imaginez un moulin à vent qui créerait la brise
dont il a besoin pour continuer à tourner,
ou une ampoule dont l'éclat lui fournit sa propre électricité.
Ces appareils ont capturé l'imagination de beaucoup d'inventeurs
parce qu'ils pourraient transformer notre rapport avec l'énergie.
Par exemple, s'il était possible de créer une machine à mouvement perpétuel
qui inclurait des hommes dans son système parfaitement efficace,
elle pourrait maintenir la vie indéfiniment.
Il y a juste un seul problème :
elles ne fonctionnent pas.
Toutes les idées de machines à mouvement perpétuel
violent une ou plusieurs lois fondamentales de la thermodynamique,
la branche de la physique décrivant les relations
entre différentes formes d'énergie.
La première loi de la thermodynamique
dit que l'énergie ne peut être créée, ni détruite.
L'énergie sortante ne peux pas être supérieure à l'énergie entrante.
Cela écarte toute possibilité de machine à mouvement perpétuel profitable,
parce qu'une machine peut seulement produire
la quantité d'énergie qu'elle consume.
Il ne resterait rien pour alimenter une voiture ou recharger un téléphone.
Et si vous vouliez juste que la machine
continue à se mouvoir par elle-même ?
Les inventeurs ont proposé pleins d'idées.
Plusieurs sont des variations de la roue en déséquilibre de Bhaskara
avec des balles roulantes, ou des poids sur des bras pivotants.
Aucune d'elles ne fonctionne.
Les parties en mouvement rendant un côté de la roue plus lourd
déplacent aussi son centre de gravité vers le bas, sous l'axe.
Avec un centre de gravité bas,
la roue ne fait que se balancer d'un côté à l'autre, comme un pendule,
puis s'arrête.
Pourquoi pas une approche différente ?
Au 17ème siècle, Robert Boyle eut l'idée
d'un pot auto-irriguant.
Il émit l'hypothèse que l'action capillaire,
- l'attraction entre les liquides et les surfaces
qui pousse l'eau à travers de minces tubes -
pourrait permettre à l'eau de continuer à circuler en cycle autour du pot.
Mais si l'action capillaire était assez forte pour surpasser la gravité
et faire remonter l'eau,
elle l'empêcherait aussi de tomber de nouveau dans le pot.
Il existe aussi des versions avec aimants, comme ce jeu de rampes.
La balle est supposée être tirée vers le haut par l'aimant au sommet,
retomber à travers le trou,
puis répéter le cycle.
Celle-ci ne marche pas car, comme le pot auto-irriguant,
l'aimant maintiendrait simplement la balle au sommet.
Même si elle continuait à se mouvoir malgré tout,
la force de l'aimant diminuerait au fil du temps
et s'arrêterait finalement de fonctionner.
Pour que toutes ces machines continuent à se mouvoir,
elles doivent créer de l'énergie supplémentaire
pour pousser le système au-delà du point d'arrêt
ce qui briserait la première loi de la thermodynamique.
Certaines semblent continuer à se mouvoir
mais, en réalité, il s'avère qu'elles puisent invariablement de l'énergie
d'une source extérieure quelconque.
Même si les ingénieurs pouvaient inventer une machine
qui ne viole pas la première loi de la thermodynamique,
elle ne pourrait toujours pas marcher dans la réalité, à cause de la deuxième loi.
La deuxième loi de la thermodynamique
nous dit que l'énergie a tendance à s'éparpiller
dans des procédés tels que la friction.
Toute machine réelle posséderait des parties mobiles
ou des interactions avec l'air ou les molécules liquides
qui génèreraient des quantités infimes de friction et de chaleur,
même dans le vide.
Cette chaleur est de l'énergie qui s'échappe,
et elle continuerait à s'échapper,
réduisant l'énergie disponible pour faire mouvoir le système lui-même
jusqu'à ce que la machine s'arrête inévitablement.
Jusqu'à présent, ces deux lois de la thermodynamique
ont entravé toutes les idées de mouvement perpétuel
et les rêves de générer de l'énergie
de façon parfaitement efficace qu'elles impliquent.
Pourtant, il est difficile de conclure que nous ne découvrirons jamais
une machine à mouvement perpétuel,
car il y a encore tant de choses que nous ne comprenons pas sur l'univers.
Peut-être découvrirons-nous de nouvelles formes exotiques de matière
qui nous forcerons à revisiter les lois de la thermodynamique.
Ou peut-être existe-t-il un mouvement perpétuel
aux infiniment petites échelles quantiques.
Ce dont nous pouvons raisonnablement être sûrs,
c'est que nous ne nous arrêterons jamais de chercher.
Pour le moment, la seule chose qui semble vraiment perpétuelle,
c'est notre quête !