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

Warum funktionieren Perpetuum mobiles nicht? – Netta Schramm

Übersetzung: Myriam Bastian

Around 1159 A.D.,

Etwa 1159 n. Chr.

entwarf ein Mathematiker namens Bhaskara der Gelehrte

a mathematician called Bhaskara the Learned

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

ein Rad mit gewölbten Behältern,

die Quecksilber enthielten.

He reasoned that as the wheels spun,

Sein Gedanke war, dass beim Drehen des Rades

the mercury would flow to the bottom of each reservoir,

das Quecksilber zum Boden jedes Behälters fließen würde,

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

wodurch eine Seite des Rades stets schwerer als die andere wäre.

The imbalance would keep the wheel turning forever.

Das Ungleichgewicht sollte das Rad ewig weiter drehen.

Bhaskara's drawing was one of the earliest designs

Bhaskaras Zeichnung war einer der ersten Entwürfe

for a perpetual motion machine,

eines Perpetuum mobile,

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

ein Gerät, das ohne externe Energiezufuhr ewig arbeiten kann.

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

Stell dir ein Windrad vor, das die zum Drehen benötigte Brise selbst erzeugt,

oder eine Glühbirne, deren Leuchten den eigenen Strom liefert.

Or a lightbulb whose glow provided its own electricity.

These devices have captured many inventors' imaginations

Solche Geräte haben die Fantasie zahlreicher Erfinder beflügelt,

because they could transform our relationship with energy.

weil sie unsere Beziehung zur Energie verändern könnten.

For example, if you could build a perpetual motion machine

Wenn man zum Beispiel ein Perpetuum mobile

that included humans as part of its perfectly efficient system,

mit Menschen als Teil seines völlig effizienten Systems bauen könnte,

it could sustain life indefinitely.

könnte es unbegrenzt Leben erhalten.

Es gibt nur ein Problem:

There's just one problem.

Sie funktionieren nicht.

They don't work.

Alle Ideen für ein Perpetuum mobile

Ideas for perpetual motion machines

all violate one or more fundamental laws of thermodynamics,

widersprechen mindestens einem Hauptsatz der Thermodynamik,

jenem Physikzweig, der das Verhältnis

the branch of physics that describes the relationship

between different forms of energy.

zwischen unterschiedlichen Energieformen beschreibt.

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

Nach dem ersten Satz lässt sich Energie weder schaffen noch vernichten.

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

Es kommt nicht mehr Energie heraus, als man hineinsteckt.

That rules out a useful perpetual motion machine right away

Das schließt ein nutzbares Perpetuum mobile sofort aus,

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

da eine Maschine nur so viel Energie erzeugen wie verbrauchen kann.

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

Es würde nichts übrig bleiben, um ein Auto oder Telefon aufzuladen.

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

Was aber, wenn die Maschine nur sich selbst bewegen soll?

Inventors have proposed plenty of ideas.

Erfinder haben viele Ideen vorgeschlagen.

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

Einige davon sind Variationen von Bhaskaras ungleichgewichtigem Rad

with rolling balls or weights on swinging arms.

mit rollenden Kugeln oder Gewichten an schwingenden Armen.

None of them work.

Keine davon funktioniert.

The moving parts that make one side of the wheel heavier

Die beweglichen Teile, die eine Seite des Rades beschweren,

also shift its center of mass downward below the axle.

verschieben das Massenzentrum unter die Achse.

Mit einem tieferen Massenzentrum

With a low center of mass,

the wheel just swings back and forth like a pendulum,

schwingt das Rad nur hin und her wie ein Pendel

then stops.

und hört dann auf.

Wie wäre es mit einem anderen Ansatz?

What about a different approach?

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

Im 17. Jahrhundert entwickelte Robert Boyle die Idee

for a self-watering pot.

einer sich selbst gießenden Schüssel.

He theorized that capillary action,

Seine Theorie war, dass die Kapillarwirkung --

the attraction between liquids and surfaces

die Spannung zwischen Flüssigkeit und Oberfläche,

that pulls water through thin tubes,

die Wasser durch dünne Röhren zieht --

might keep the water cycling around the bowl.

es durch die Schüssel kreisen lassen könnte.

But if the capillary action is strong enough to overcome gravity

Ist die Kapillarwirkung stark genug, um Schwerkraft zu überwinden

and draw the water up,

und Wasser heraufzuziehen,

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

würde sie aber auch sein Zurückfallen in die Schüssel verhindern.

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

Es gibt auch Magnetversionen, wie dieser Rampensatz.

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

Die Kugel soll von dem Magneten hinaufgezogen werden,

fall back down through the hole,

durch das Loch hinunterfallen

and repeat the cycle.

und den Kreislauf wiederholen.

This one fails because like the self-watering pot,

Sie scheitert wie die selbstgießende Schüssel daran,

the magnet would simply hold the ball at the top.

dass der Magnet einfach die Kugel oben halten würde.

Even if it somehow did keep moving,

Selbst wenn die Bewegung irgendwie weiter ginge,

the magnet's strength would degrade over time

würde die Kraft des Magneten mit der Zeit abnehmen

and eventually stop working.

und schließlich nicht mehr funktionieren.

For each of these machines to keep moving,

Um die Bewegung aufrecht zu erhalten,

they'd have to create some extra energy

müssten sie zusätzliche Energie produzieren,

to nudge the system past its stopping point,

um das System über seinen Endpunkt zu schubsen,

breaking the first law of thermodynamics.

was dem ersten Satz der Thermodynamik widerspräche.

There are ones that seem to keep going,

Einige scheinen zu funktionieren,

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

tatsächlich aber beziehen sie stets Energie

from some external source.

aus einer externen Quelle.

Selbst wenn Ingenieure eine Maschine entwerfen könnten,

Even if engineers could somehow design a machine

that didn't violate the first law of thermodynamics,

die nicht den ersten Satz der Thermodynamik verletzt,

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

würde sie dennoch wegen des zweiten Satzes nicht funktionieren.

The second law of thermodynamics

Nach dem 2. Satz der Thermodynamik

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

tendiert Energie zur Ausbreitung durch solche Vorgänge wie Reibung.

Any real machine would have moving parts

Alle echten Maschinen hätten bewegliche Teile

or interactions with air or liquid molecules

oder Kontakt mit Luft- oder Flüssigkeitsmolekülen,

that would generate tiny amounts of friction and heat,

was eine geringe Reibung und Wärme erzeugt,

even in a vacuum.

sogar im Vakuum.

That heat is energy escaping,

Wärme ist fliehende Energie, die weiter ausströmt

and it would keep leeching out,

und dabei die für die Bewegung verfügbare Energie mindert,

reducing the energy available to move the system itself

until the machine inevitably stopped.

bis die Maschine schließlich anhält.

So far, these two laws of thermodynamics

Bisher haben diese Sätze der Thermodynamik

have stymied every idea for perpetual motion

jedes Konzept ewiger Bewegung verhindert

and the dreams of perfectly efficient energy generation they imply.

und damit den Traum einer völlig effizienten Energieerzeugung.

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

Aber wir können nicht ausschließen,

dass wir einmal doch ein Perpetuum mobile entdecken,

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

weil wir immer noch so vieles über das Universum nicht wissen.

Perhaps we'll find new exotic forms of matter

Vielleicht stoßen wir einmal auf andere Formen der Materie

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

und wir müssen die Sätze der Thermodynamik überarbeiten.

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

Oder vielleicht gibt es ewige Bewegung in winzigen Quantengrößen.

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

Mit großer Sicherheit aber werden wir nie aufhören, danach zu suchen.

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

Das einzige bisher wirklich Ewige ist wohl unsere Suche.