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紀元1159年ごろ
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バースカラ２世という数学者が
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曲線的な形をした水銀入り容器でできた
車輪の設計図を描きました
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彼は水銀が
各タンクの底に流れ込むことで
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常に車輪のある一方の側が重くなり
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この車輪が回り続けると説明しました
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釣り合いが崩れて
車輪が永遠に回転するというのです
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バースカラのスケッチは
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初期の永久機関の設計図のひとつで
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これは外部からのエネルギー供給なしで
永遠に機能するという装置です
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自分で風を作り出して
回転し続ける風車や
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発した光がそれ自身に電力供給を行う
電球を想像してみてください
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こういった装置は数多くの発明家の
想像力を刺激してきました
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人間とエネルギーの関係が
変わるかもしれないからです
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例えば 永久機関を製作して
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その完全に効率的なシステムの一部として
人間を組み込めれば
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生命を永遠に維持できるかもしれません
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問題がひとつあります
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どれも機能しないことです
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永久機関のアイディアはいずれも
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異なるエネルギー形態の間の関係を論ずる
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物理学の一分野である熱力学の法則を
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１つ以上破っているからです
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熱力学第一法則によるとエネルギーを
作り出したり失うことはありません
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外部から投入したエネルギー以上の
エネルギーを得ることはできないのです
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これらの法則から永久機関を
直ちに否定することができます
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機械は せいぜい外部から与えられた
エネルギー分までしか取り出せないからです
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自動車の動力や携帯電話の充電のための
余分なエネルギーは残っていません
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でも 機械を動かし続けるだけなら？
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発明家たちは数多くのアイディアを
提供してきました
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バランスの不均衡に基づく
バースカラ２世の車輪には
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転がる球や振り子に取り付けられたおもりなど
様々なバリエーションがありますが
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どれも機能しません
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車輪の片側をより重たくする可動部分は
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その重心を軸より下側に
移動させてしまいます
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重心が下がることで
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車輪はただ
振り子のように左右に揺れるだけで
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やがて停止します
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別のアプローチはどうでしょうか？
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17世紀にロバート・ボイルが
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自動給水ポットを思いつきました
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これは毛細管現象の理論に基づくものです
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これは液体と表面の間に働く力で
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細い管の中の水を引き上げることで
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器と管の間の水の循環が
続くというものです
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しかし 毛細管現象の力が
重力を上回ったとすると
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液体を吸い上げるかもしれませんが
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液体が器に落ちることも妨げます
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このように磁石と斜面を用いた
バージョンもあります
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頂点にある磁石に球が引き寄せられ
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穴から落下するという
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サイクルを繰り返します
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これは自動給水ポットと同様に失敗します
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磁石は頂点に達した球を
とらえたまま放しません
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何とか動き続けたとしても
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磁石の力は段々と弱まり
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やがて停止します
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これらの機械が動き続けるとしたら
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停止しないように
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熱力学の第一法則を破るような
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余分のエネルギーを
作り出すことになるでしょう
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一見 動き続けるように
見えるものもありますが
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実際には外部のエネルギー源から
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エネルギーを引き出しているのです
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たとえ エンジニアが
熱力学の第一法則を
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破らないような機械を設計できたとしても
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なおも第二法則により
実際に機能することはないのです
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熱力学の第二法則によると
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摩擦などにより
エネルギーは拡散してしまいます
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現実の世界にある機械は
可動パーツがあったり
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空気や液体の分子との
相互作用があったりして
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わずかながらも摩擦
そして熱が発生します
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これは真空中でも同じです
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熱はエネルギーを散逸させます
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エネルギーが熱として逃げ出すと
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システムで使用できるエネルギーが減少し
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やがて機械が停止します
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ここまでに見たとおり
これら２つの熱力学の法則は
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永久機関のあらゆるアイデアと
これが意味する完全な効率を持った
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エネルギー生成の夢を
危機に陥れました
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しかし 私たちは森羅万象を
理解しているわけではないので
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永久機関が作れないとは言い切れません
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熱力学の法則を
見直しを迫るような
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風変わりなタイプの新しい物質が
見つかるかもしれません
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もしくは極小の量子スケールでは
永久機関が存在するかもしれません
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私たちの探求は決して止まらないだろう
ということは間違いなさそうであり
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今のところ 永久に動き続ける唯一のものは
我々の探求心なのです
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