Proč perpetuum mobile není to, co říká Wikipedie, aneb nevěřte (všechno) fyzikům :)

Když otevřete na Wikipedii heslo perpetuum mobile, můžete číst, že: "Perpetuum mobile je stroj, který vykonává práci bez vnějšího zdroje energie." Ale je to opravdu tak? Má tuto definici člověk přijmout bez přemýšlení?

Můžeme začít tím, že ten termín perpetuum mobile přeložíme. Už sama Wiki to správně překládá jako „trvale pohyblivé, stále se pohybující“. O stroji v překladu nic není, stejně jako o vykonávání práce. V angličtině ten termín zní "perpetual motion", neboli věčný pohyb, tedy opět se nemluví o stroji nebo práci. Ale je jasné, že překlad nemusí být zase tak přesvědčivý argument. Proto nahlédněme do historie.

Aristoteles si myslel, na základě pozorování pohybů na Zemi, že pohyb trvá jen po tu dobu, kdy působí síla, která pohyb způsobuje. Galileo ale při experimentech na nakloněné rovině viděl, že je-li sklon roviny dolů, tak se pohyb koule zrychluje, je-li nahoru, zpomaluje. Z toho logicky plyne, že když je rovina vodorovná, pohyb ani nezrychluje, ani nezpomaluje, ale nemění se. To si určitě vyzkoušel i v praxi. Měl v této ideji předchůdce, ale je zřejmé, že si vytvořil představu setrvačnosti, kterou vyvrátil zmíněné Aristotelovo pojetí.

Setrvačnost je tedy jedna z prvních představ věčného pohybu, tedy perpetua mobile. Samozřejmě je to jen idealizace, a jak Galileova koule valící se po rovině tak libovolný jiný pohyb je bržděn nebo obecněji řečeno měněn, ovlivňován jak vnitřními, tak vnějšími vlivy. U té koule je to malé, přece jen existující tření. Mimochodem, v Galileově době se daly setrvačné pohyby chápat jako suprapohyby, podobně jako dnes se jeví supravodivost nebo supratekutost. Ztráty způsobené vnitřním nebo vnějším tření jsou tak malé, že je tenkrát neviděli stejně, jako my dnes nevidíme třeba ztráty supravodivosti. Nakousli jsme tím vnitřní tření, a to je druhý vliv, který nedovolí, aby byla setrvačnost jakéhokoliv tělesa či objektu dokonale naplněna. Když si představíme, že např. nějaký měsíc dokonale kruhově obíhá kolem nějaké planety, stejně je vliv této planety na bližší stranu měsíce silnější než na vzdálenější. Už to způsobuje "vnitřní tření" slapovými silami. A protože každý pohyb tedy má vnitřní i vnější "tření", je setrvačnost jen idealizace, která nikdy nebude zcela v praxi naplněna, toto perpetuum mobile neexistuje. A u setrvačnosti není žádné konání práce, ani nepotřebuje lidmi vytvořený stroj.

Dalším nejjednodušším věčným pohybem, který nevyžaduje žádný stroj, ani nekoná práci, je vlastně zákon zachování energie. Prozkoumání jeho historie necháme na čtenářích. Nám teď zbývá vysvětlit, proč se najednou ve wiki-definici perpetua mobile objevuje konání práce a stroj, když je věčný pohyb nepotřebuje. Z toho je na sto honů cítit praktická touha sestrojit zdroj věčné energie. Nejde tedy o žádnou čistou teoretickou úvahu, ale o praktickou potřebu, třeba typickou pro průmyslovou revoluci. Je to něco cizorodého čistě fyzikální úvaze, je to její znečištění. Čistá fyzikální úvaha je úvaha o setrvačnosti, či zákonu zachování energie, zákonu zachování hybnosti či momentu hybnosti atd., nekontaminovaná praktickou potřebou.

A hlavně, myšlenka perpetua mobile třeba v podobě setrvačnosti, je jednodušší než představa, že to musí být stroj, tedy něco umělého, a musí to vyrábět energii, což jsou zbytečné a komplikující komponenty. Že není jednoduchost žádným argumentem ve fyzice? Tak srovnejme třeba složitost Ptolemaiova geocentrického planetárního, kde představa, že středem pohybů planet a Slunce je Země, způsobuje složité epicykly a retrográdní pohyby, tedy couvání planet. Srovnejte ji s jednoduchostí Koperníkova heliocentrického modelu vylepšeného Keplerem pomocí elips do stejné přesnosti jako Ptolemaiův model. Co rozhodlo pro přijetí představy, že se planety pohybují kolem Slunce a ne kolem Země? Jediná věc! Jednoduchost Keplerova modelu. V té době totiž ještě nežil Newton, který pochopil, že i gravitace působí také na planety, takže nebyla známá příčina pohybů planet. Lidé si mysleli, že přitažlivost funguje jen na Zemi. (Mimochodem, nevěřte fyzikům, když argumentují o tom, co je v principu správné a co reálné. Jsou to filosofické otázky, ve kterých fyzici nejsou odborníky, jen přejímají (a leckdy chybně) úvahy filosofů.)

Uzavřeme. Perpetuum mobile coby stroj na výrobu energie je zbytečně složitá a eklektická definice, míchající fyzikální úvahu s praktickými potřebami člověka. Proto to není definice správná. Řekl bych, že tady stojí fyzika proti definici, kterou používá většina fyziků.

A jestli vás téma perpetua mobile zajímá, zkuste nějaké další články. Třeba:
Perpetuum mobile objevenoPerpetuum mobile objeveno, ale je trochu nepraktické