ΑΕΙΚΙΝΗΤΟ

ΑΕΙΚΙΝΗΤΟ

ΑΕΙΚΙΝΗΤΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Όλοι μας έχουμε την εμπειρία πως οποιοδήποτε σώμα και αν θέσουμε σε κίνηση,ανεξάρτητα από το είδος κίνησης,π.χ. βολή στον αέρα,ολίσθηση,κύλιση,κτλ.,μετά από λίγο θα σταματήσει.

Ένας επιστήμονας προσπαθεί να κατασκευάσει ένα αεικίνητο

 Av χρησιμοποιήσουμε την έννοια της ενέργειας θα πούμε ότι η αρχική ενέργεια του σώματος (κινητική) μετατράπηκε μέσω του έργου των τριβών ή των αντιστάσεων σε θερμότητα.

Θα μπορούσε άραγε ένα σώμα να παραμείνει επ' άπειρο σε κίνηση;

 Θα μπορούσε άραγε ένα σώμα να παραμείνει επ' άπειρο σε κίνηση;

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΑΕΙΚΙΝΗΤΟΥ

 Η ιδέα του αεικίνητου εμφανίζεται για πρώτη φορά στην Ανατολή και συγκεκριμένα τον 12ο αιώνα μ.Χ. στις Ινδίες.Στην αρχαία Ελλάδα και στη Ρώμη,αλλά και κατά την ύστερη Αρχαιότητα δεν φαίνεται να έχει υπάρξει αναφορά σε κάποια αεικίνητη μηχανή,ούτε ως θεωρητική εκδοχή.

Μια θεωρητική συσκευή 

 Ο Ινδός Μαθηματικός και Αστρονόμος Bhaskaracharya (Μπασκαραχάρια,1114-1185) περιγράφει λοιπόν σε ένα σύγγραμμά του ένα αεικίνητο μηχανισμό με τα λόγια: «Η μηχανή γυρίζει με μεγάλη δύναμη,γιατί ο υδράργυρος βρίσκεται σε μια πλευρά του τροχού εγγύτερα στον άξονα από ότι στην άλλη.»Η συσκευή που περιγράφει ο Μπασκαραχάρια κατασκευάστηκε από πολλούς μεταγενέστερους ερευνητές με ίδια μορφή ή σε διάφορες παραλλαγές και φυσικά δεν αποτελούσε αεικίνητο.Η πιο απλή από αυτές τις κατασκευές αποτελείται από ένα τροχό, στου οποίου την περίμετρο βρίσκονται λιγότερο ή περισσότερο σύνθετοι βραχίονες που μεταβάλλουν το κέντρο βάρους κατά την περιστροφή. Ενώ μπορεί οπτικά να δίνεται η εντύπωση του αεικίνητου, στην πραγματικότητα το σύστημα ισορροπεί κάποια στιγμή.Σήμερα γνωρίζουμε άλλωστε ότι ο περιστρεφόμενος τροχός παράγει στον άξονα θερμότητα τριβών και πρέπει να υπερνικήσει τον ατμοσφαιρικό αέρα,άρα μετά από κάποιες στροφές θα έχει καταναλώσει την ενέργεια από την αρχική εξωτερική ώθηση και θα διακόψει την αυτοδύναμη κίνησή του.

Αυτό είναι ένα σχέδιο που δημιουργήθηκε από τον Βιτρούβιο,έναν Ρωμαίο αρχιτέκτονα,συγγραφέα και μηχανικό

 Από το 13ο αιώνα έχει διασωθεί ένα σημειωματάριο του Villard de Honnecourt (Ονεκούρ),ο οποίος παρουσιάζει διάφορα μεγαλοπρεπή οικοδομήματα και μια σειρά από μηχανές,ανάμεσά τους και ένα αεικίνητο με μάζες (σφυριά) που μεταβάλλουν κατά την περίστροφή τους το  κέντρο βάρους.Δεν είναι γνωστό,αν τα σχέδια αυτά του Ονεκούρ υλοποιήθηκαν ποτέ,πάντως σίγουρα το αεικίνητο δεν λειτούργησε,γιατί αποτελεί παραλλαγή της ιδέας του Μπασκαραχάρια.Κατά την Αναγέννηση σχεδίασαν ή προσπάθησαν να κατασκευάσουν αεικίνητα οι DeGeorgio,Leonardo da Vinci και Vittorio Zonca, από τους οποίους ο Λεονάρντο προσεγγίζει την άποψη ότι η λειτουργία του αεικίνητου ανήκει στην περιοχή του αδύνατου και ταυτίζει τους αναζητητές αεικίνητων με τους Αλχημιστές:«Εσείς ερευνητές της αέναης κίνησης,πόσα ματαιόδοξα φανταστικά έργα δεν έχετε δημιουργήσει κατά τις αναζητήσεις σας ...Πρέπει να κάνετε καλύτερα παρέα με τους δημιουργούς χρυσού».

Το φαυλοκυκλικό αεικίνητο

 Στον πίνακα των ερευνητών για το αεικίνητο προστίθενται στους επόμενους αιώνες όλο και περισσότερα ονόματα,μέχρι τον  Johann Bessler (Μπέσλερ),ο οποίος περί το 1715 παρουσίασε στους κατάπληκτους θεατές ένα αεικίνητο που λειτουργούσε για αρκετό καιρό,μόνο που οι πληροφορίες αναφέρουν ότι αποδείχθηκε μια μεγαλειώδης απάτη και ο Μπέσλερ εξαφανίστηκε.Άλλες λεπτομέρειες γι' αυτό το θέμα δεν έχουν γίνει γνωστές.Πάντως,το 1775 αποφάσισε η Γαλλική Ακαδημία Επιστημών να μη δέχεται πλέον εισηγήσεις για αεικίνητα.Με τη διατύπωση των θερμοδυναμικών αξιωμάτων στα μέσα του 19ου αιώνα,αποκλείστηκε και θεωρητικά η δυνατότητα για τη δημιουργία μιας τέτοιας μηχανής, αν και μέχρι σήμερα ακόμα ισχυρίζονται αφελείς ή πονηροί ότι κατέχουν την τελική ιδέα του αεικίνητου!

Ένα θεωρητικό αεικίνητο

 Για παράδειγμα,υπάρχει ένα υδραυλικό-μηχανικό σύστημα με σωλήνες διαφορετικού μήκους,οι οποίοι περιέχουν υγρά με σημαντική διαφορά στην πυκνότητα, π.χ. νερό και υδράργυρο.Τα σφαιρίδια που θα κινούνται αενάως στους δύο σωλήνες, επιπλέουν και στα δύο υγρά. Κάθε σφαιρίδιο που ανεβαίνει λόγω άνωσης στον αριστερό σωλήνα,πέφτει στον τροχό και τον κινεί με την ορμή του, ενώ στη συνέχεια καταλήγει στο δεξιό σωλήνα.Εκεί,το αυξημένο συνολικό βάρος των σφαιριδίων προωθεί τη στήλη που έχει σχηματιστεί κι έτσι διαφεύγει στο κάτω μέρος πάλι ένα σφαιρίδιο,το οποίο ανεβαίνει στην επιφάνεια του υγρού στον αριστερό σωλήνα κ.ο.κ.Αν και αυτή η διάταξη δεν είναι δυνατόν να λειτουργήσει ως αεικίνητο,δεν φαίνεται να είναι εύκολο να εντοπιστεί η ακριβής αιτία. 

Το συμπέρασμα είναι ότι η κατασκευή ενός αεικινήτου είναι αδύνατη

 Υπάρχει ακόμα ένα μεγάλο πλήθος ιδεών για αεικίνητα, τα οποία (δεν) λειτουργούν με μαγνήτες, με χημικά μέσα ή με φλόγα.Το «αιώνιο φως» χωρίς προσθήκη καύσιμης ύλης φαίνεται να έχει καλλιεργηθεί ανά τους αιώνες.Από τον πρώτο μ.Χ. αιώνα υπάρχουν σχετικές περιγραφές του Ρωμαίου στρατιωτικού,πολιτικού,φυσιοδίφη και ιστορικού Gaius Plinius Secundus (Πλίνιος ο Πρεσβύτερος,23-79 μ.Χ.).

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΑΕΙΚΙΝΗΤΟΥ

 Πολλοί εφευρέτες προσπάθησαν να αντισταθμίσουν τις απώλειες λόγω τριβών προτείνοντας “έξυπνες” διατάξεις όπως αυτές στις παρακάτω δυο εικόνες.Οι διατάξεις αυτές ονομάστηκαν αεικίνητα γιατί οι εφευρέτες τους πίστευαν ότι θα συνεχίζουν να κινούνται επ' άπειρο. 

Η δυναμική ενέργεια των μεταλλικών σφαιρών μετα­τρέπεται σε κινητική ενέργεια του τροχού.

 H διάταξη στην δεύτερη εικόνα οφείλεται στον Ιταλό καθηγητή J. Taisnierus που έζησε το 16^o αιώνα.Αυτός πίστευε ότι ο μαγνητισμός θα ήταν η λύση στο πρόβλημα της ακατάπαυστης κίνησης.

H διάταξη στην δεύτερη εικόνα οφείλεται στον Ιταλό καθηγητή J. Taisnierus που έζησε το 16^o αιώνα

 Av αφήναμε τη μεταλλική σφαίρα λίγο πιο κάτω από το σημείο E αυτή θα άρχιζε να κινείται λόγω βαρύτητας και αφού έπεφτε στην οπή D θα συνέχιζε την κίνηση της στην καμπύλη τροχιά ανεβαίνοντας κοντά στο σημείο απ' όπου ξεκίνησε,χωρίς να το φτάνει λόγω τριβών.
 Aν τοποθετούσαμε ένα μαγνήτη στη βάση Β,τότε η έλξη του θα έδινε ενέργεια στην σφαίρα φέρνοντας την πάλι στο σημείο Ε.Εκεί λόγω βαρύτητας η σφαίρα θα άρχιζε πάλι να κινείται και το φαινόμενο θα συνεχιζόταν ακατάπαυστα.Το πείραμα έδειξε ότι κάτι τέτοιο δεν μπορεί να συμβεί.Ο μαγνήτης ο οποίος υπερνικώντας τη βαρυτική έλξη θα ανέβαζε τη σφαίρα στο Ε,δεν θα την ελευθέρωνε όταν αυτή είχε ανέβει πάλι στο κεκλιμένο επίπεδο ED.

 Εκατοντάδες εφευρέτες προσπάθησαν να κατασκευάσουν αεικίνητα, πλην όμως το πείραμα έδειχνε πάντα ότι μετά από κάποιο χρονικό διάστημα,μικρό ή μεγάλο,η κίνηση σταματούσε.Όσα αεικίνητα φάνηκε ότι λειτουργούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα,στο τέλος αποδείχθηκε ότι οι εφευρέτες είχαν κρύψει σε κάποιο εξάρτημα μια πηγή ενέργειας,συνήθως κάποιο συσσωρευτή ηλεκτρικής ενέργειας.

Όσα αεικίνητα φάνηκε ότι λειτουργούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα,στο τέλος αποδείχθηκε ότι οι εφευρέτες είχαν κρύψει σε κάποιο εξάρτημα μια πηγή ενέργειας,συνήθως κάποιο συσσωρευτή ηλεκτρικής ενέργειας

 Τέτοια “αεικίνητα” υπάρχουν και σήμερα και πωλούνται ως αξιοπερίεργα τεχνολογικά επιτεύγματα.Αν εξετάσουμε το κουτί στο οποίο στηρίζεται θα βρούμε ότι περιέχει ένα συσσωρευτή ένα πηνίο και ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα.Το κινούμενο στέλεχος το οποίο βρίσκεται πάνω από το κουτί περιέχει έναν μαγνήτη.Όταν ο μαγνήτης πλησιάζει στο πηνίο,το ηλεκτρονικό εξάρτημα επιτρέπει τη δίοδο του ηλεκτρικού ρεύματος και συνεπώς το πηνίο γίνεται ηλεκτρομαγνήτης.Έτσι έλκει το μαγνήτη δίνοντάς του επιπλέον κινητική ενέργεια.Όταν ο μαγνήτης βρίσκεται μακριά από το εξάρτημα ή είναι ακίνητος τότε το εξάρτημα λειτουργεί ως διακόπτης,παύει η δίοδος του ρεύματος από το πηνίο και η δαπάνη της ηλεκτρικής ενέργειας του συσσωρευτή.

 Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται: 

α) η περιοδική προσφορά ενέργειας για να αντισταθμίζονται οι απώλειες που οφείλονται στις τριβές και 

β) οικονομία στην ηλεκτρική ενέργεια διότι το κύκλωμα διαρρέεται από ρεύμα για μικρό χρονικό διάστημα σε κάθε ταλάντωση.

ΕΙΔΗ ΑΕΙΚΙΝΗΤΩΝ

α) Αεικίνητο πρώτου είδους: Κάθε μηχανή, η οποία βρίσκεται συνεχώς σε λειτουργία και παράγει έργο,χωρίς παροχή απ' έξω ενέργειας σε οποιαδήποτε μορφή και χωρίς τα εξαρτήματα και υλικά που συναποτελούν αυτή τη μηχανή,να υφίστανται κάποια αλλοίωση με το χρόνο.

Αεικίνητο πρώτου είδους

 Αεικίνητο πρώτου είδους θα ήταν ένα ζεύγος κινητήρα-γεννήτριας,όπου ο κινητήρας παρέχει κινητική ενέργεια στη γεννήτρια και αυτή του επιστρέφει ηλεκτρική ενέργεια για την κίνησή του,πάντα χωρίς απώλειες.

β) Αεικίνητο δεύτερου είδους: 
 Κάθε μηχανή σε περιοδική λειτουργία, η οποία μετατρέπει ολοκληρωτικά θερμική ενέργεια σε άλλη μορφή (μηχανική, ηλεκτρική κλπ.)

 Αεικίνητο δεύτερου είδους θα ήταν κάθε σύστημα,το οποίο θα αξιοποιούσε για τη λειτουργία του τη θερμότητα του περιβάλλοντος,π.χ. ένα όχημα που θα εκινείτο εκμεταλλευόμενο τη θερμότητα του αέρα.

γ) Αεικίνητο τρίτου είδους:
 Όπως το αεικίνητο πρώτου είδους, χωρίς να παράγεται έργο.

  Αεικίνητο τρίτου είδους,τέλος,μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ένα σύστημα ήλιος-πλανήτες ή κάθε πυρήνας ατόμου με τα ηλεκτρόνιά του,τα οποία φαίνεται να λειτουργούν χωρίς ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον τους,πράγμα που δεν είναι σωστό.

 Στη μεσαιωνική και αναγεννησιακή βιβλιογραφία χωρίζονται τα αεικίνητα σε: 

α) perpetuum mobile naturae και 

β) perpetuum mobile physicae. 

 Η πρώτη κατηγορία αφορούσε συστήματα της φύσης (ήλιος,άστρα,εποχές του έτους κ.ά.),τα οποία θεωρούνταν αεικίνητα,κυρίως επειδή λειτουργούσαν με το θέλημα του θεού. 

 Η δεύτερη κατηγορία ήταν τα συστήματα που θα κατασκεύαζε ο άνθρωπος, παραδειγματιζόμενος από τα θεϊκά έργα.Αυτές οι επιδιώξεις των ερευνητών θεωρούνταν τότε,άλλοτε αναγνώριση του θεϊκού έργου και προσπάθεια απομίμησής του και άλλοτε ύβρις.Οι ασχολούμενοι με αυτά τα θέματα δεν απείχαν πολύ από την προσαγωγή στην «Ιερά Εξέταση» και τη θανατική καταδίκη τους.