Ідея вічного руху і нестримне прагнення до створення пристроїв, які будуть здатні подолати другий закон термодинаміки, до сих пір розбурхує уяву тисяч винахідників. Perpetuum mobile займає в історії науки і техніки особливе і дуже помітне місце, незважаючи на те що винайти його так і не вдалося, і багато солідних вчених вважають, що зробити це не вдасться ніколи. Але сам парадоксальний інтерес до двигуна можна пояснити тим, що в пошуках неможливого можна знайти робочі закони фізики і енергії. Боротьба віруючих в вічний двигун і їх опонентів стала грунтом, де проросла сучасна механіка і термодинаміка. Але, навіть не дивлячись на те, що підручники вже написані, бажаючих знайти джерело вічної енергії нітрохи не поменшало.
Місячна сила
Вперше, ідея про пристрій, що могло б спонукати машини, не використовуючи ні мускульну силу людей і тварин, ні силу вітру і падаючої води, виникла в Індії в XII в. Але по-справжньому сильний інтерес до цієї теми проявився в пізньому Середньовіччі в Європі. Це було обумовлено практичною необхідністю. Кількість населення росло, споживання теж не стояло на місці, і ремісникам потрібні були двигуни, які могли б приводити в рух ковальські міхи, подавати повітря в сурми і печі, водяні насоси, крутити млина, піднімати вантажі на будівництвах. Середньовічна наука не була готова до того, щоб хоч якось допомогти цим пошукам. Звичних нам уявлень, пов'язаних з енергією і законами її перетворень, в той час ще не було. Природно тому люди, що мріяли створити універсальний двигун, спиралися передусім на те вічний рух, яке вони бачили в навколишній природі: рух сонця, місяця і планет, морські припливи і відливи, протягом річок. Таке вічний рух називалося «perpetuum mobile naturae» - природне, природне вічний рух. Існування такого природного вічного руху із середньовічною точки зору незаперечно свідчило про можливість створення і штучного вічного руху - «perpetuum mobile artificae». Треба було тільки знайти спосіб перенести існуючі в природі явища на штучно створені машини.
Люди, що мріяли створити універсальний двигун, спиралися передусім на те вічний рух, яке вони бачили в навколишній природі: рух сонця, місяця і планет, морські припливи і відливи, протягом річок.
В результаті такого перенесення слово «perpetuum» ( «вічний») придбало в цьому терміні дещо інший сенс. Стосовно до техніки воно вже означало не "нескінченний», а скоріше «безперервний», «постійно діючий». Було очевидно, що будь-яка штучна машина, створена людиною, не вічна, вона врешті-решт неминуче зноситься. Але поки двигун існує - він постійно повинен діяти. Таким чином, український термін «вічний двигун» не зовсім точно відображає поняття.
У Європі перші кроки по розробці вічного двигуна пов'язані з ім'ям Виллара д'Оннекура - французького архітектора та інженера. Як і більшість діячів того часу, він займався і цікавився багатьма справами; будівництвом соборів, створенням вантажопідйомних споруд, пили з водяним приводом, військової стінобитної машини і навіть дресируванням левів. Він залишив яка дійшла до наших днів «Книгу малюнків» - альбом із записами та кресленнями (бл. 1235-1240 р), який зберігається в Паризькій Національній бібліотеці. Цікавим є перш за все ту обставину, що в цьому альбомі наведено малюнок і опис першого з достовірно відомих проектів perpetuum mobile.
Текст, що відноситься до цього кресленням, говорить: «З деякого часу майстри сперечаються, як можна було б змусити колесо обертатися саме собою. Цього можна досягти за допомогою непарного числа молоточків або ртуті в такий спосіб ».
Ідея колеса з вантажами або важкою рідиною, нерівномірно розподіленими по колу колеса, виявилася дуже живучою. Вона розроблялася в самих різних варіантах багатьма винахідниками протягом майже шести століть і породила цілий ряд механічних двигунів.
вихід магніту
Друга, не менш цікава ідея вічного двигуна виникла теж у XIII в. і також породила велику серію винаходів. Йдеться про магнітне perpetuum mobile, запропонованому Петром Пілігримом з Мерікура 1269 р На відміну від практика-інженера д'Оннекура Петро Пілігрим все ж був більше «теоретиком», хоча займався і експериментами; тому його проект perpetuum mobile виглядає скоріше як принципова схема, ніж як креслення.
«Таємничі сили, що змушують магніт притягувати залізо, споріднені тим, які змушують небесні тіла рухатися по кругових орбітах навколо Землі. Отже, якщо дати магніту можливість рухатися по колу і не заважати йому, то він при відповідній конструкції реалізує цю можливість ».
Олександро Капра з Кремони (Італія) описав ще один варіант perpetuum mobile в вигляді колеса з вантажами. Двигун був колесо з 18 розташованими по колу рівними вантажами. Кожен важіль, на якому закріплений вантаж, забезпечений опорної деталлю, встановленої під кутом 90 градусів до важеля. Тому вантажі на лівій стороні колеса, що знаходяться по горизонталі на більшій відстані від осі, ніж справа, повинні завжди повертати його за годинниковою стрілкою і змушувати безперервно обертатися. Трохи пізніше з'явилися і perpetuum mobile третього виду - гідравлічні. Ідеї, покладені в їх основу, що не були новими і спиралися на досвід античних водопідйомних споруд і середньовічних водяних млинів.
століття гідравліки
Гідравлічні двигуни були широко поширені в середньовічній Європі. Водяне колесо служило, по суті, основною базою енергетики середньовічного виробництва аж до XVIII ст. В Англії, наприклад, по земельній опису було 5000 водяних млинів. Але водяне колесо застосовувалося не тільки в млинах; поступово його стали використовувати і для приводу молота в кузнях, воріт, дробарок, повітродувних міхів, верстатів, лісопильних рам і т. д. Однак «водяна енергетика» була прив'язана до певних місць річок. Тим часом техніка вимагала двигун, який міг би працювати скрізь, де він потрібен. Цілком природною тому була думка про водяному двигуні, що не залежному від річки. Дійсно, половина справи - як використовувати напір води - була ясна.
Способи безперервно подавати воду знизу вгору були відомі ще з античних часів. Найдосконалішим з потрібних для цього пристроїв був архимедів гвинт. Якщо з'єднати такий насос з водяним колесом, цикл замкнеться. Треба тільки для початку залити водою басейн нагорі. Вода, стікаючи з нього, буде крутити колесо, а насос, що приводиться від нього, знову подасть воду вгору. Таким чином, виходить гідравлічний двигун, що працює, так би мовити, «на самообслуговуванні». Ніякої річки йому не потрібно; він сам створить необхідний натиск і одночасно приведе в рух млин або верстат. Для інженера того часу, коли поняття про енергію і законі її збереження ще не було, в такій ідеї не було нічого дивного. Безліч винахідників працювало, намагаючись втілити її в життя. Тільки деякі великі уми розуміли, що це неможливо, і одним з перших серед них був універсальний геній - Леонардо да Вінчі. У його зошитах було знайдено ескіз гідравлічного perpetuum mobile.
Машина складається з двох пов'язаних між собою обертових пристроїв A і B, між якими встановлена чаша, що заповнюється водою. Пристрій А являє собою архимедів гвинт, що подає воду з нижнього резервуара в чашу. Пристрій У обертається, що приводиться в рух водою, що зливається з чаші, і крутить насос А - архимедів гвинт; відпрацювала вода зливається знову в резервуар.
Направлення на космос
Середньовічна ідея застосування для створення двигуна сил тяжіння не зникла з часом - вона дожила до XX століття і була використана в самому передовому напрямку техніки - для космічних польотів. Правда, це сталося в фантастичному романі Г. Уеллса «Перші люди на Місяці» (1901 г.). Його герой Кейвор винайшов надзвичайний матеріал - «кейворіт», зроблений з «складного сплаву металів і якогось нового елемента - здається, гелію». Цей матеріал був непроникний для тяжіння. «Які чудеса, який переворот у всьому!» - вигукує інший герой книги - Бедфорд. «Наприклад, для підняття тяжкості, навіть самої величезної, досить було б підкласти під неї лист нового речовини і її можна було б підняти соломинкою». Неважко уявити собі, що саме звичайне колесо, навіть без хитрих вантажів, стало б саме обертатися зі страшною швидкістю, якби під одну його половину покласти лист «кейворіта». Половина його, яка зберегла вага, завжди перетягувала б іншу, що стала невагомою.
Борці з Ньютоном
Принцип космічного двигуна EmDrive дуже простий. Магнетрон (аналогічний тим, що стоять в наших мікрохвильовки) генерує електромагнітні хвилі, які розповсюджуються по волноводу - тому самому «відру» з кришками по торцях.
Якщо взяти хвилевід циліндричний, то поширення хвиль в обох його кінцях було б однаковим. Але якщо змінити форму хвилеводу, зробити цю трубу конічної, то станеться цікава річ - в найширшій частині кванти мікрохвиль будуть рухатися вільніше, ніж у вузькій частині, де вони будуть частіше відбиватися від стінок хвилеводу. І виникне тяга, спрямована в бік вузького кінця.
Можливо, «відро» Шойер вимагає застосування спеціальної теорії відносності і поява тяги пов'язано з не до кінця вивченими процесами на рівні квантової фізики.