Why don't perpetual motion machines ever work? - Netta Schramm

المترجم: Nada Shokry المدقّق: Hussain Laghabi

Around 1159 A.D.,

في حوالي عام 1159 م،

a mathematician called Bhaskara the Learned

قام عالم رياضيات يدعى (بهاسكارا) الحكيم

sketched a design for a wheel containing curved reservoirs of mercury.

برسم تصميم لعجلة تحتوي على خزانات منحنية من الزئبق.

He reasoned that as the wheels spun,

لقد رأى أن بدوران العجلات،

the mercury would flow to the bottom of each reservoir,

سيتدفق الزئبق إلى قاع كل خزان،

leaving one side of the wheel perpetually heavier than the other.

تاركًا أحد جوانب العجلة أبديًا أثقل من الآخر.

The imbalance would keep the wheel turning forever.

وسيحافظ الاختلال على دوران العجلة إلى الأبد.

Bhaskara's drawing was one of the earliest designs

كان رسم (بهاسكارا) أحد أول التصميمات

for a perpetual motion machine,

لآلة حركة أبدية،

a device that can do work indefinitely without any external energy source.

جهاز يمكنه القيام بالشغل إلى الأبد دون أي مصدر خارجي للطاقة.

Imagine a windmill that produced the breeze it needed to keep rotating.

تخيل طاحونة هواء تنتج النسيم الذي تحتاجه للاستمرار بالدوران.

Or a lightbulb whose glow provided its own electricity.

أو مصباح يولّد وهجه الكهرباء الخاصة بها.

These devices have captured many inventors' imaginations

لقد استحوذت هذه الأجهزة على مخيلات العديد من المخترعين

because they could transform our relationship with energy.

لأن بإمكانها إحداث تحوّل في علاقتنا بالطاقة.

For example, if you could build a perpetual motion machine

على سبيل المثال، إذا تمكنت من إنشاء آلة حركة أبدية

that included humans as part of its perfectly efficient system,

تتضمن البشر كجزء من نظامها الفعال تمامًا،

it could sustain life indefinitely.

فيمكنها إدامة الحياة إلى أجل غير مسمى.

There's just one problem.

هناك مشكلة واحدة فقط.

They don't work.

إنها لا تعمل.

Ideas for perpetual motion machines

إن أفكار آلات الحركة الأبدية

all violate one or more fundamental laws of thermodynamics,

كلها تخالف قانونًا واحدًا أو أكثر من القوانين الأساسية للديناميكا الحرارية،

the branch of physics that describes the relationship

وهو فرع الفيزياء الذي يصف العلاقة

between different forms of energy.

بين الأشكال المختلفة للطاقة.

The first law of thermodynamics says that energy can't be created or destroyed.

ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية على أن الطاقة لا يمكن أن تستحدث أو تفنى.

You can't get out more energy than you put in.

لا يمكنك الحصول على طاقة أكثر مما أدخلت.

That rules out a useful perpetual motion machine right away

وهذا يستبعد فورًا أي آلة حركة أبدية مفيدة

because a machine could only ever produce as much energy as it consumed.

لأن أي آلة يمكنها فقط أن تنتج الطاقة بقدر ما تستهلك.

There wouldn't be any left over to power a car or charge a phone.

لن تكون هناك أي طاقة متبقية لتشغيل سيارة أو شحن هاتف.

But what if you just wanted the machine to keep itself moving?

ولكن ماذا لو أردت فقط أن تحافظ الآلة على حركتها؟

Inventors have proposed plenty of ideas.

قد اقترح المخترعون الكثير من الأفكار.

Several of these have been variations on Bhaskara's over-balanced wheel

كان العديد منها عبارة عن أشكال مختلفة من عجلة (بهاسكارا) غير المتوازنة

with rolling balls or weights on swinging arms.

بكُرات متدحرجة أو أوزان على أذرع متأرجحة.

None of them work.

لا يعمل أي منها.

The moving parts that make one side of the wheel heavier

إن الأجزاء المتحركة التي تجعل أحد جوانب العجلة أثقل

also shift its center of mass downward below the axle.

كذلك تحوّل مركز الكتلة للأسفل تحت المحور.

With a low center of mass,

مع انخفاض مركز الكتلة،

the wheel just swings back and forth like a pendulum,

تتأرجح العجلة فقط ذهابًا وإيابًا مثل البندول،

then stops.

ثم تتوقف.

What about a different approach?

ماذا عن نهج مختلف؟

In the 17th century, Robert Boyle came up with an idea

في القرن السابع عشر، توصل (روبرت بويل) لفكرة

for a self-watering pot.

لوعاء سقي ذاتي.

He theorized that capillary action,

لقد نظّر أن الخاصية الشعرية،

the attraction between liquids and surfaces

وهي التجاذب ما بين السوائل والأسطح

that pulls water through thin tubes,

الذي يسحب المياه من خلال الأنابيب الدقيقة،

might keep the water cycling around the bowl.

قد تبقي على دوران الماء حول الوعاء.

But if the capillary action is strong enough to overcome gravity

ولكن إذا كانت الخاصية الشعرية قوية بما يكفي للتغلب على الجاذبية

and draw the water up,

وسحب الماء للأعلى،

it would also prevent it from falling back into the bowl.

فإن من شأنها أيضا منعه من السقوط مرة أخرى في الوعاء.

Then there are versions with magnets, like this set of ramps.

كذلك هناك نسخ تعتمد على المغناطيس، مثل هذه المجموعة من المنحدرات.

The ball is supposed to be pulled upwards by the magnet at the top,

من المفترض أن تُسحب الكرة صعودًا من قبل المغناطيس في الأعلى،

fall back down through the hole,

وتسقط مجددًا في الفتحة،

and repeat the cycle.

وتكرر الدورة.

This one fails because like the self-watering pot,

هذه فاشلة لأن مثل وعاء السقي الذاتي

the magnet would simply hold the ball at the top.

فإن المغناطيس ببساطة يثبت الكرة في الأعلى.

Even if it somehow did keep moving,

وحتى لو استمرت بالتحرك بطريقة ما،

the magnet's strength would degrade over time

فستتحلل قوة المغناطيس مع الوقت،

and eventually stop working.

وسيتوقف في النهاية عن العمل.

For each of these machines to keep moving,

لكي تواصل كل من هذه الآلات الحركة،

they'd have to create some extra energy

سيجب عليها خلق بعض الطاقة الإضافية

to nudge the system past its stopping point,

لدفع النظام لما بعد نقطة التوقف،

breaking the first law of thermodynamics.

مخترقةً القانون الأول للديناميكا الحرارية.

There are ones that seem to keep going,

هناك البعض الذي يبدو وكأنه مستمر بالعمل،

but in reality, they invariably turn out to be drawing energy

ولكن في الواقع دائمًا ما يتضح أنه يسحب الطاقة

from some external source.

من مصدر خارجي.

Even if engineers could somehow design a machine

حتى لو استطاع المهندسون بطريقة ما تصميم آلة

that didn't violate the first law of thermodynamics,

لا تخالف القانون الأول للديناميكا الحرارية،

it still wouldn't work in the real world because of the second law.

فما زالت لن تعمل في العالم الحقيقي بسبب القانون الثاني.

The second law of thermodynamics

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

tells us that energy tends to spread out through processes like friction.

يخبرنا أن الطاقة تميل إلى الانتشار من خلال عمليات مثل الاحتكاك.

Any real machine would have moving parts

أي آلة حقيقية سيكون لها أجزاء متحركة

or interactions with air or liquid molecules

أو تفاعلات مع جزيئات الهواء أو السوائل

that would generate tiny amounts of friction and heat,

مولدةً كميات صغيرة من الاحتكاك والحرارة،

even in a vacuum.

حتى في الفراغ.

That heat is energy escaping,

تلك الحرارة هي طاقة هاربة،

and it would keep leeching out,

وستواصل التسرب

reducing the energy available to move the system itself

والحد من الطاقة المتاحة ليحرك بها النظام نفسه

until the machine inevitably stopped.

حتى توقُّف الآلة الحتمي.

So far, these two laws of thermodynamics

حتى الآن، قام هذان القانونان

have stymied every idea for perpetual motion

بعرقلة كل فكرة للحركة الأبدية

and the dreams of perfectly efficient energy generation they imply.

وأحلام توليد الطاقة بكفاءة تامة التي تنطوي عليها.

Yet it's hard to conclusively say we'll never discover a perpetual motion machine

ولكن من الصعب أن نقول بشكل قاطع أننا لن نكتشف أبدًا آلة حركة أبدية

because there's still so much we don't understand about the universe.

لأنه ما يزال هناك الكثير الذي لا نفهمه حول الكون.

Perhaps we'll find new exotic forms of matter

ربما سنعثر على أشكال غريبة جديدة من المادة

that'll force us to revisit the laws of thermodynamics.

التي ستجبرنا على إعادة النظر في قوانين الديناميكا الحرارية.

Or maybe there's perpetual motion on tiny quantum scales.

أو ربما هناك حركة أبدية على مستويات كَمية ضئيلة.

What we can be reasonably sure about is that we'll never stop looking.

ما يمكننا أن نكون متأكدين إلى حد معقول منه هو أننا لن نتوقف أبدًا عن البحث.

For now, the one thing that seems truly perpetual is our search.

في الوقت الراهن، فإن الشيء الوحيد الذي يبدو أبديًا حقًا هو بحثنا.