Perpetuum mobile E-Book

Arthur W. J. G. Ord-Hume

• Herausgeber: Kopp Verlag
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Veröffentlichungsjahr: 2014

Beschreibung

Leonardo da Vinci, Professor de Luc, Robert Fludd, Newton, Bessler, John Worell Keely, James Cox und die Suche nach dem Perpetuum mobile! Bauen Sie eine Maschine, die mehr Arbeit leistet, als sie zuvor Energie in Sie hineingesteckt haben. Dann haben Sie ein Perpetuum mobile. Die vermeintlich einfache Aufgabe, eine solche Maschine zu bauen, faszinierte viele Erfinder, und zahlreiche berühmte Männer und Physiker beschäftigten sich damit. Ihre Forschung über die immerwährende Bewegung wurde in manchen Fällen zur Obsession. Neben den ernsthaften Forschern gab es die Scharlatane und Betrüger, denen es mit dem Versprechen auf reichlich Rendite, wenn der Mechanismus erst einmal perfektioniert sei, gelang, leichtgläubige Investoren zu gewinnen. Dennoch gibt es jenseits aller üblen Trickserei und Naivität vieler Erfinder eine Handvoll von Mechanismen, die sich einer logischen Erklärung entziehen. Ein großes leinwandbedecktes Rad, das sich ständig drehte, war im Tower von London aufgestellt. Ein weiteres Rad, gleichermaßen umwoben von Mythen und Intrigen, drehte sich endlos in Deutschland und wurde von Philosophen und Wissenschaftlern (unter ihnen Sir Isaac Newton) in ganz Europa diskutiert. James Cox baute vor 200 Jahren eine immer gehende Uhr, die so lange tickte, bis ihr Lebenssaft Quecksilber auslief, als sie bewegt wurde. Die De-Luc-Glocke. Sie steht heute an der Universität Oxford und läutet seit eineinhalb Jahrhunderten ohne Anzeichen eines Nachlassens. In diesem Buch blickt ein moderner Ingenieur über die Jahrhunderte von Anstrengungen und Enttäuschungen zurück und entdeckt, dass es neben den vielen Fällen des Scheiterns mindestens eine Konstruktion gibt, die er als funktionierendes Perpetuum mobile betrachtet. Informieren Sie sich jetzt über diese Konstruktion! Erfahren Sie, was dieses ausgefeilte Perpetuum mobile antreibt. Arthur Ord-Hume liefert Ihnen zahlreiche technische Skizzen von Anlagen und beschreibt ihre Funktionsweise im Detail. Starten Sie zu einer spannenden und amüsanten Zeitreise durch die Geschichte des Perpetuum mobile!

Leseprobe

1. Auflage Oktober 2014 Copyright © 2014 by Arthur W. J. G. Ord-Hume Copyright © 2014 für die deutschsprachige Ausgabe bei Kopp Verlag, Bertha-Benz-Straße 10, D-72108 Rottenburg Titel der amerikanischen Originalausgabe: Perpetual Motion Alle Rechte vorbehalten Übersetzung: Theresia Übelhör Die Übersetzerin dankt dem Freundeskreis Literaturübersetzer e.V. für ein Arbeitsstipendium, das vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg ermöglicht wurde. Covergestaltung: Stefanie Müller Satz und Layout: opus verum, München ISBN E-Book 978-3-86445-437-0 eBook-Produktion: GGP Media GmbH, Pößneck Die veröffentlichten Informationen wurden mit größter Sorgfalt von Verfasser und Verlag erarbeitet und geprüft. Eine Garantie kann jedoch nicht übernommen werden. Ebenso ist eine Haftung des Verfassers beziehungsweise des Verlages und seiner Beauftragten für Personen-, Sach- oder Vermögensschäden ausgeschlossen.

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Vorwort

Vorwort zur neuen Auflage 2005

Dieses Buch erschien erstmals vor fast 30 Jahren. Damals, vor gerade einmal drei Jahrzehnten, war die Welt noch weniger kompliziert als heute. Dass zwischen der globalen Erwärmung, der Luftverschmutzung, dem zunehmenden Artensterben und der ungleichen Verteilung der Nahrungsgrundlagen auf der Welt sowie der Ausbeutung des Planeten Erde durch den Menschen ein Zusammenhang besteht, war damals noch nicht bekannt.

Wir legten noch immer einen geradezu viktorianischen Überschwang darüber an den Tag, dass wir dank unserer Klugheit »die Lebensverhältnisse auf der Erde verbessern«. Die Wissenschaft kündigte – wie immer – grundlegende und aufregende Schritte an, die der Menschheit, so wurde herausposaunt, zu grenzenlosem Nutzen gereichen würden.

Leider hat sich in den vergangenen Jahren gezeigt, dass unser blindes Vertrauen in die Unfehlbarkeit derjenigen, die sich diesem geheimnisvollen Thema widmen, fehl am Platze ist, weil sie nicht weniger fehlbar sind als alle anderen. Zu viele Ergebnisse dieser »neuen« Wissenschaft haben sich als nachteilig für unsere Lebensweise erwiesen. Man braucht sich nur an die Entdeckung von DDT und dessen angebliche Vorzüge zu erinnern, die als grenzenlos gepriesen wurden, bis man seine furchtbare Wirkung erkannte und seinen Einsatz schließlich verbot. Thalidomid, der Wirkstoff von Contergan, führte zu einer weiteren Tragödie. Dünger, Nahrungsergänzungsmittel und künstliche Hormone (von Antibiotika ganz zu schweigen) haben zusammen mit einmaligen Triumphen der chemischen Industrie dazu beigetragen, uns zu vergiften, die Zukunft unserer Spezies zu gefährden und das Wohlergehen unseres Planeten aufs Spiel zu setzen. Während die Verwendung von Blei für die Wasseraufbewahrung und für Trinkgefäße bei den Römern die Hauptursache dafür war, dass sie jung starben, legen die Nebenwirkungen der heutigen Lebensweise nahe, dass die Menschheit über die Jahrhunderte nicht wirklich etwas dazugelernt hat. Man kann die Natur nicht besiegen, egal, für wie klug man sich hält. Einfach ausgedrückt: Alles hat seinen Preis.

Damals im Jahr 1975, als ich mit der Niederschrift dieses Buches begann, galt das Thema kostenloser und natürlicher Energie als fast ebenso abwegig (jedoch nicht ganz) wie das Konzept des Perpetuum mobile.

Genau genommen schien die Frage der »kostenlosen« Energie jeglicher Art und der beständigen Bewegung in den Köpfen vieler Menschen miteinander zusammenzuhängen. Schließlich standen die Gezeiten, Wind und Sonne immer zur Verfügung, oder etwa nicht? Und je nachdem, ob man ein Anhänger der ewigen Bewegung war oder nicht, glaubte oder zweifelte man daran.

Da ich mir dieser Unsicherheit im Kopf des allgegenwärtigen Normalbürgers bewusst war und eine ausgewogene Geschichte schreiben wollte, widmete ich mehr als die Hälfte meines Manuskripts damals den Möglichkeiten, die diese unerschöpflichen Energiequellen bereithalten. Darüber hinaus erwähnte ich die Möglichkeiten, diese natürlichen Quellen nutzbar zu machen. Das diente der Hervorhebung des feinen, aber bedeutsamen Unterschieds zwischen dem Anzapfen von Energie, die kostenlos zur Verfügung steht, und dem Bau einer Maschine, die »für immer« läuft. Wir hatten bereits seit vielen Jahren an Staustufen mithilfe wassergetriebener Turbinen Elektrizität erzeugt. Und so schrieb ich über Windkraft, die Möglichkeit der Stromgewinnung durch die Gezeiten, die Nutzbarmachung von ständigen, gezeitenunabhängigen Unterwasserströmungen, die Solarenergie und die Wärmespeicherung. Auf diesen Gebieten war ich nicht ganz unerfahren: Schließlich hatte ich schon 1950 eine rudimentäre, aber effiziente Solaranlage für meine eigene Warmwasserversorgung gebaut.

Mein damaliger Verleger (mit dem ich mich, wie ich hinzufügen darf, hervorragend verstand) war über dieses zusätzliche Material alles andere als erfreut und meinte, dass meine metaphorischen Höhenflüge ziemlich an den Haaren herbeigezogen seien. Welcher vernünftige Mensch, wetterte er, würde eine »Windfarm« bauen oder auf seinem Dach Sonnenenergie sammeln wollen? Ich höre ihn noch immer kichern, während er mich tadelte, einen solchen Unsinn geschrieben zu haben. Da ich natürlich wusste, wer das Sagen hatte, wusste ich auch, wann ich klein beizugeben hatte, und so beugte ich mich seinem beharrlichen Drängen, dass dieser ganze Abschnitt gestrichen werden müsse. Wissenschaftler kämen häufig mit Unsinn daher, schimpfte er. Na, wenn schon! Nichts hat sich geändert! Ein Vierteljahrhundert des Fortschritts hat bewiesen, dass ich recht gehabt hatte, in meinem Buch auch auf die natürlichen Energiequellen einzugehen, und dass er sich dieses eine Mal in seinem glanzvollen Leben geirrt hatte.

Heutzutage nutzt der verantwortungsvolle Teil der Welt bei jeder Gelegenheit erneuerbare Energiequellen. Vor 25 Jahren belächelten wir die so genannten »grünen« Protagonisten und bezeichneten sie als Exzentriker, doch inzwischen wissen wir, dass sie die ganze Zeit recht gehabt hatten. Wir müssen aufhören, unseren Planeten auszuplündern, und unsere hemmungslose Gier bekämpfen und uns stattdessen daran machen, die erneuerbaren Energiequellen besser zu nutzen. Zwar sind diese alles andere als Beweise für ewige Bewegung, doch der Normalbürger neigt dazu, sie mit der gleichen Art von Verwunderung zu betrachten wie die Ingenieure des Mittelalters Wasserfälle beobachteten und zu dem Schluss gelangten, dass diese eine unerschöpfliche Antriebskraft für Maschinen darstellten, die nur darauf warteten, nutzbar gemacht zu werden.

Ewige Bewegung dank irgendeiner der in diesem Buch beschriebenen Möglichkeiten bleibt eine reizvolle Schimäre, die viele Menschen fasziniert, aber für keinen erreichbar ist. Auch wenn Newton die Möglichkeit eines Perpetuum mobile nicht direkt widerlegt hat, so waren seine drei Bewegungsgesetze die Ausgangspunkte für alles, was danach folgte. Die Gesetze der Thermodynamik, die im 19. Jahrhundert aufgestellt wurden, wurden jedoch in Zweifel gezogen, und heute erkennen wir, dass sie unter bestimmten Bedingungen vielleicht nicht unangetastet bleiben werden.

Sogar die Schwerkraft wurde mithilfe von Magneten und elektrischen Feldern unterminiert, während Satelliten und Raumsonden im Weltraum unzählige Millionen Kilometer in einer Art ewigen Reise zurücklegen, die selbst Wagners »Fliegender Holländer« wegen ihrer schieren Endlosigkeit erschreckend gefunden hätte.

Als Ingenieur, Historiker und Hochschuldozent habe ich wie jeder Student auch staunend beobachtet, wie die Wissenschaft buchstäblich jede Woche mehr über die Dinge um uns herum und über unser Sonnensystem enthüllt. Vieles davon zeigt lediglich auf, wie wenig wir gestern gewusst haben, doch es nährt darüber hinaus den Verdacht, dass nichts absolut sicher ist, außer der Tatsache, dass Wissenschaftler irgendwo widersprechen, anderer Meinung sein oder die Ergebnisse einfach widerlegen werden – Dinge, die wir Normalsterblichen seit Jahren für selbstverständlich oder bekannt halten. So heißt es zum Beispiel in dieser Woche, ein Lebensmittel sei für uns ungesund, das in der vergangenen Woche noch als Lebenselixier angepriesen wurde! So genannte »Wissenschaftler« kämpfen um den Einsatz der Launen von Statistiken, um die Belanglosigkeit bedeutungsloser Variablen festzulegen. Sie erzählen uns mit wissenschaftlicher Überzeugungskraft, dass die Tatsache, dass jene Menschen, die in den 1880er-Jahren Tomaten gegessen haben, inzwischen alle gestorben sind, nur einen einzigen Rückschluss zulasse, nämlich dass Tomaten todbringend sein müssen!

Das mag ein Scherz sein, aber es ist nicht lustig, wenn wir erneut einige der wichtigsten Grundsätze der Wissenschaft betrachten und mit Entsetzen feststellen, dass diese ständigen Verschiebungen der Wissensgrenzen einige beängstigende Risse in den vermeintlichen Eckpfeilern der Erkenntnisse nach sich ziehen.

Einstein lieferte mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie, die er 1915 veröffentlichte, die letzte Rettung allen Daseins, doch die jüngsten Ergebnisse der Quantenmechanik erschüttern die Kernaussagen Einsteins, indem sie beweisen, dass die Natur alles andere als dem glatten, kontinuierlichen oder sogar ordentlichen Konzept folgt, das er postulierte. Die ewige Bewegung und die Zeitreise waren schon immer wie eine erfolgreiche Demokratie – ein unerreichbares Ziel. Und doch gibt es derzeit wie bei dieser utopischen Gesellschaftsform kein physikalisches Gesetz, dessen Richtigkeit nicht infrage gestellt wurde. Deshalb wird uns die unangenehme Schlussfolgerung aufgezwungen, dass Zeitreisen (angeblich unter Verwendung von Wurmlöchern im Baldachin der Zeit) ebenso und auf die gleiche Weise möglich sein könnten wie die Supraleitfähigkeit eine Möglichkeit darstellt, etwas »für immer« geschehen zu lassen, indem eine ewige Bewegung erreicht wird.

Im Jahr 1997 bewiesen Physiker – die noch gefährlichere Version des gewöhnlichen Wissenschaftlers –, dass Licht eingefangen werden kann, sodass man es in »unendlich« drehende Schleifen »einfrieren« konnte. Dieses Phänomen, das unter Einsatz von Galliumarsenid erfolgt, wird, möglicherweise enttäuschend, Anderson-Lokalisierung genannt. Wie die Supraleitfähigkeit erinnert es sehr an unsere endlose Suche nach dem Perpetuum mobile, aber wir sind uns nicht wirklich sicher, wie man es in der Garage oder in unserer Küche tatsächlich umsetzen kann.

Sie und ich, wir wissen, dass ein Unterschied zwischen der berauschenden Welt der Theoretischen Physik und der Realität einer Ingenieurswerkstatt besteht, in der die Hardware mit Hammer und Schraubendreher hergestellt wird.

Seit der ersten Niederschrift dieses Buches wurde die Nutzbarmachung der reichlichen natürlichen Energievorkommen umgesetzt. Das war der einfache und unvermeidbare Teil. Doch in der gleichen Zeitspanne hat die Wissenschaft unbeabsichtigterweise einige ihrer eigenen Bastionen zerstört, und wir sind gezwungen, daraus den Schluss zu ziehen, dass Lehrhaftigkeit ebenso gefährlich ist wie das sprichwörtliche »Halbwissen«. Wo wir einst überzeugt waren, Gewissheit zu haben, können wir heutzutage nur sicher sein, dass wir es nicht wagen dürfen, überzeugt zu sein, weil es so vieles gibt, das wir noch lernen müssen.

Mit den Worten eines bestimmten James-Bond-Films aus den 1980er-Jahren sollten wir »niemals nie sagen …«

Das gilt auch für die Geschichte des Perpetuum mobile. Die andauernden Vorbehalte schmälern keineswegs die außergewöhnliche Geschichte der Besessenheit des Menschen von der ewigen Bewegung. Sie zeigt lediglich, dass die Geschichte brillanten Männern zwar den Erfolg verwehrte, von dem sie meinten, dass er unmittelbar greifbar sei, dass sie ihre Lösungen aber vielleicht einfach auf die falsche Art gesucht hatten.

Arthur W. J. G. Ord-Hume,

Guildford, Surrey, England.

28. Juli 2005

Vorwort zur ersten Auflage

Die Entstehung dieses Buches war ungewöhnlich. Im Zuge meiner Recherchen über die Geschichte der Musikautomaten und mechanischen Musikinstrumente, deren Ergebnisse zum Teil bereits in meinen anderen Büchern veröffentlicht wurden, stieß ich immer wieder auf Hinweise auf perpetuelle, das heißt fortdauernde, Bewegung. Diese Hinweise waren zu zahlreich und zu faszinierend, und ich selbst zu wissbegierig, um sie einfach zu ignorieren. Deshalb begann ich, einen Ordner mit Hinweisen über ewige Bewegung anzulegen. Ich gestehe, dass mir die Existenz eines solchen Ordners peinlich war, vor allem da mir in meiner früheren Ingenieurs- und Mechanikerausbildung beigebracht worden war, dass es so etwas wie das Perpetuum mobile nicht geben kann. Doch der Ordner füllte sich zunehmend und mit solcher Geschwindigkeit, dass meine Neugier die Oberhand gewann und ich anfing, mehr als nur flüchtiges Interesse am Thema seines Inhalts an den Tag zu legen.

Mein Interesse wurde bestärkt, als die BBC mich vor einem oder zwei Jahren um Hilfe bei der Recherche für eine Fernsehsendung über ewige Bewegung bat. Mehrere Wochen tauchte ich tief in dieses Thema ein und studierte eingehend die Hinweise, die ich im Laufe der Jahre in meinem Ordner gesammelt hatte.

Was ich entdeckte, war bemerkenswert, faszinierend und häufig sehr amüsant. Ich stieß auf mehrere geheimnisvolle Gerätschaften, die – ganz ähnlich wie der geringe Prozentsatz an Ufo-Sichtungen – nicht einfach abgetan werden konnten. Ich stellte fest, dass den meisten Erforschern der ewigen Bewegung zwar die fundamentalen Kenntnisse der damit verbundenen Prinzipien fehlten, sich darunter aber dennoch in der Wissenschaft berühmte Namen von Männern finden, die ernsthaft an die ewige Bewegung nicht nur als Möglichkeit glaubten, sondern darin ein Mittel sahen, Energie für die vom Menschen erfundenen Maschinen zu erzeugen. Die Geschichte hat auch ihre tragische Seite. Es gibt Berichte von Männern mit großem Potenzial, die ihr ganzes Leben der Suche nach der ewigen Bewegung widmeten und darüber am Ende sogar verrückt wurden, die ganze Vermögen ausgaben und als gebrochene und niedergeschlagene Männer völlig mittellos starben. Bei vielen fand die Suche ein solch trauriges Ende. Manche Männer reagierten gerissen auf die Enttäuschung ihrer Ideale. Sie flüchteten sich in Betrügereien, und einige sahen in der Suche nach ewiger Bewegung eine Möglichkeit, auf illegale Weise Geldquellen anzuzapfen: Heutzutage würden wir sie als Hochstapler bezeichnen. Seltsamerweise wurden viele von denjenigen, die sich in Betrügereien flüchteten, durch das Scheitern an dem verleitet, was einmal als ehrlicher Versuch begonnen hatte, nämlich eine selbsttätige Kraft zu finden.

Bevor ich mich daran machte, ein Buch über dieses Thema zu schreiben, bemühte ich mich sehr, die richtige Herangehensweise an mein Thema festzulegen. Sollte man die Fakten ohne Kommentare darlegen und einen sterilen Nachruf produzieren – einen Bericht, sonst nichts? Oder sollte ich versuchen, meine Leser durch eine subjektive Geschichte der Suche nach dem Unmöglichen zu führen und zu erklären, warum die verschiedenen Versuche gescheitert sind? Ich las das hervorragende Werk von Henry Dircks aus dem 19. Jahrhundert, das zur ersten Kategorie zählt, und entschied mich für die zweite.

Ausgestattet mit den praktischen Dogmen eines Ingenieurs, dem philosophischen Ansatz eines Denkers und dem neugierigen Geist eines lebenslang Lernenden werde ich versuchen, meine mir selbst auferlegte Aufgabe so gut wie möglich zu erfüllen. Außerdem habe ich mir gestattet, von den strengen Doktrinen des Historikers abzuweichen und ein wenig weiter auszuholen, um abzuschätzen, ob die vom Menschen erzeugte ewige Bewegung uns bereits zur Verfügung steht oder nicht.

Eine Warnung möchte ich hinzufügen. Man lasse diejenigen Menschen ein Thema beurteilen, die daran gearbeitet haben. Wenn diese Menschen ein solches Kaliber besitzen, dass wir ihr Urteil respektieren können, dann müssen wir auch ihre Arbeit respektieren, wie unsinnig sie in der Rückschau auch erscheinen mag. Die ewige Bewegung ist ein ernstes Thema. Sie ist nicht die offenkundig dumme Sache, die manche Erfinder der Öffentlichkeit präsentiert haben. Der Forscher, der nach der ewigen Bewegung gesucht hat, war wie der Alchemist ein passionierter Wissenschaftler, der nicht durch seine Ignoranz, sondern durch die Grenzen der in der damaligen Zeit vorherrschenden wissenschaftlichen und mechanischen Kenntnisse gefesselt war. Im Großen und Ganzen versuchten diese Männer, die Wissenschaft auf eine Weise voranzubringen, die ihnen in einer Zeit, in der das Wissen und die Kenntnisse des Menschen über so viele Dinge mit unglaublicher Geschwindigkeit anwuchsen, als natürlich erschien. Für Männer wie diese sollte es eine immerwährende Genugtuung sein, dass ihre Träume sich in gewisser Weise erfüllt haben und dass die Alchemie und die ewige Bewegung sich im 20. Jahrhundert gewissermaßen zu erwiesenen Tatsachen entwickelt haben.

Darüber hinaus könnte es klug sein, daran zu erinnern, dass es im Laufe der Jahre viele berühmte Gelehrte gegeben hat, deren Fähigkeiten durch die erstaunliche Beschränktheit ihres Intellekts behindert wurden. Als zum ersten Mal der Vorschlag gemacht wurde, Segel- durch Dampfschiffe zu ersetzen, um die Ozeane zu überqueren, behauptete kein Geringerer als der damals berühmte Dionysius Lardner im Brustton der Überzeugung: „Kein Dampfschiff könnte jemals groß genug gebaut werden, um ausreichend Kohle für die Reise über den Atlantik transportieren zu können!“

Die Geschichte der Welt ist geprägt von monumentalen und historischen Irrtümern, die beinahe alle hätten vermieden werden können, wenn sich ausreichend intelligente Menschen von Anfang an gedanklich entsprechend damit befasst hätten.

Die Perpetuum-Mobilisten vergrößerten selbst durch ihr Scheitern unser Wissen und unsere wissenschaftlichen Erkenntnisse, und dem, was wir heute als »technologisches Nebenprodukt« bezeichnen würden, verdanken wir viele Neuerungen. Der Zweite Weltkrieg beschleunigte die Flugzeugtechnologie, sodass der Fortschritt von 20 Jahren in gerade einmal fünf Jahren erreicht wurde, und der Vietnamkrieg verkürzte die Zeit der Hubschrauberentwicklung um mehr als ein Jahrzehnt, was beweist, dass aus dem Bösen so manches Gute hervorgehen kann. Die Atomwissenschaft hätte ohne die schrecklichen Opferzahlen von Hiroshima und Nagasaki ihren gegenwärtigen Stand vielleicht noch nicht erreicht. Die Welt profitierte also auf banale Weise von dieser bizarren Facette der experimentellen Wissenschaft – der Suche nach selbsttätiger Energie.

Und sollten noch immer Zweifel an der Weisheit und Weitsicht einiger unserer begabten Vorfahren bestehen, lassen Sie mich zumindest aus den Schriften von Charles-Louis de Secondat, dem Baron Montesquieu (1689–1755), zitieren. Als Staatstheoretiker, Philosoph und Autor der Persischen Briefe, die vor 1721 veröffentlicht wurden, bewies er große Klugheit und Scharfsicht, als er schrieb:

»Überall sehe ich Menschen, die ständig von sich selbst sprechen …Vor einigen Tagen ermüdete uns ein Mann mit solchem Charakter zwei Stunden lang … aber da es auf dieser Welt so etwas wie ewige Bewegung nicht gibt, hörte er irgendwann auf zu sprechen.«

Arthur W. J. G. Ord-Hume

Einleitung

Sobald der Mensch die grundlegenden Prozesse der Mechanik begriffen hatte, wollte er unbedingt herausfinden, wie die Maschinen von allein für ihn arbeiten könnten. Diese frühen Handwerker mit ihren einfachen Grundbedürfnissen betrachteten die Herstellung automatischer Maschinen nicht so sehr als erstrebenswerte Aufgabe, sondern vielmehr als einen zusätzlichen Aspekt ihrer Arbeit als Stellmacher und Hammerschmiede. Sie waren unentwegt von ewiger Bewegung umgeben – die Sonne ging auf und wieder unter, der Mond nahm zu und wieder ab, die Jahreszeiten folgten aufeinander, die Gezeiten brachten Ebbe und Flut. Wasser und Wind kosteten nichts, und ihr Vorkommen im Überfluss war nicht zu übersehen. Überall wirkten die Kräfte der Natur, und ihre Nutzbarmachung galt an sich schon als eine Form der ewigen Bewegung. Das, was gebraucht wurde, um das Korn automatisch zu mahlen oder dauerhaft Wasser zu pumpen, wurde als nichts Außergewöhnliches betrachtet, und man glaubte, dass die Möglichkeiten, die Arbeit für sich verrichten zu lassen, zahlreich und unterschiedlich seien.

Deshalb ist es nicht verwunderlich, wenn man feststellt, dass alle diese frühen Perpetua mobilia sich auf das Handwerk des Müllers bezogen, der entweder Wasser oder Wind nutzte, um das Korn zu mahlen. Er musste sein Wasserrad lediglich in einen stetig fließenden Wasserlauf platzieren, und schon hatte er die Energie, die er brauchte, und konnte auf Pferde, Winden oder Räder verzichten. Das Wasserrad konnte schwere Mühlsteine – einen über dem anderen – drehen und konnte sogar einen Sackaufzug betreiben, sodass dem Müller die Arbeit erspart blieb, die Säcke mit Korn oder fertigem Mehl zu schleppen. Jedenfalls so lange, bis die Trockensaison oder irgendein anderes Ereignis eintrat, das den Wasserfluss verminderte.

Der Mathematiker Archimedes, geboren 287 vor Christus, zeigte, wie Wasser dadurch in die Höhe gepumpt werden kann, dass man eine Schraube in einem Rohr benutzt. Das machte das Leben mit einem Schlag unglaublich einfach. Der Müller brauchte nichts weiter zu tun, als eine Archimedische Schraube einzusetzen und das Wasser, sobald es das Mühlenrad angetrieben hatte, wieder nach oben zu befördern und sein Werk von Neuem verrichten zu lassen. Es erübrigt sich, hervorzuheben, dass die Schraube von dem Wasserrad angetrieben werden konnte – und der ganze Prozess wurde damit zu einem fortdauernden. Ja, man brauchte nicht einmal einen Wasserlauf, lediglich ein Bassin mit einer bestimmten Menge an Wasser, das nach Belieben angehoben und abgesenkt werden konnte.

Zum Glück für die Müller sind ihre Wasservorräte nie zur Neige gegangen, denn wäre dies der Fall gewesen, dann wäre peinlicherweise offenkundig geworden, dass irgendein ernsthafter Fehler verhinderte, dass das ansonsten sorgfältig ausgetüftelte System funktionierte.

Das Perpetuum mobile war allem Anschein nach immer zum Greifen nahe, doch die unabwendbaren Gesetze der Bewegung und Energieerhaltung, über die die Forscher noch nicht Bescheid wissen konnten, machten ihre Erfolgsaussichten systematisch zunichte.

Dies war also ein typisches Beispiel für die Bemühungen des Perpetuum-Mobilisten – ehrlich, naiv, mit praktischen Ansprüchen und darauf bedacht, eine durch und durch nützliche Maschine für sich selbst und seine Familie zu bauen.

Es gab auch andere Erfinder des Perpetuum mobile, zum Beispiel diejenigen, die lange hartnäckig und unüberlegt den Weg der Selbstzerstörung verfolgten. Manche bauten Maschinenmodelle, die mehr schlecht als recht funktionierten, und suchten dann (manchmal mit Erfolg) finanzielle Unterstützung für die Arbeit, die für die Fertigstellung der Maschine angeblich nötig war – eine Aufgabe, die natürlich nie beendet wurde. Die Forscher wurden durch Selbsttäuschung an der Erkenntnis gehindert, dass der Zugewinn der wenigen Prozent an Effizienz, die zwischen Scheitern und Erfolg lagen, für sie einfach unmöglich zu erreichen war.

Dann gab es ausgewiesene und angesehene Wissenschaftler, Mechaniker und Ingenieure, die ihre Zeit der Suche nach dem Unmöglichen widmeten. Richard (später Sir Richard) Arkwright, der Erfinder des Propellers, suchte nach der schimärischen Energiequelle. Desgleichen George Stephenson, der die Dampflokomotive perfektionierte. Von den mehr oder weniger bekannten anderen soll einer angeblich verrückt geworden sein, andere begingen Selbstmord, und bei vielen zeigten sich als Ergebnis ihrer unerfüllten Träume Veränderungen in ihrem Charakter. Zu diesen zählten die Männer, die der festen Überzeugung waren, sie seien es der Welt schuldig, das Geheimnis des Perpetuum mobile zu lüften, und dass nur sie allein ein Gerät erschaffen müssten, das von allein funktionierte und Arbeit verrichtete. Ganze Vermögen wurden von denjenigen für den Versuch, dieses Ziel zu erreichen, ausgegeben, die sich die unangenehme Wahrheit nicht eingestehen wollten, dass nämlich der Erfolg Äonen jenseits ihrer Fähigkeiten lag.

Dann wiederum gab es die Scharlatane. Diese unterteilten sich in zwei Kategorien. Da gab es diejenigen, die sich ernsthaft bemühten, ein Perpetuum mobile zu bauen, und dann, als sie feststellten, dass ihre Mühen vergeblich waren, auf eine Art von Betrügerei zurückgriffen und der Öffentlichkeit vorgaukelten, sie hätten ihr Ziel erreicht. Häufig zeigte sich bei ihren letzten Änderungen an ihren Modellen eine äußerst geschickte Ausführung, wenn zum Beispiel auf geniale Weise ein verstecktes Uhrwerk eingebaut wurde. Die zur zweiten Kategorie zählenden Scharlatane entwarfen ihr Perpetuum mobile von Anfang an als Schwindel und vertrauten auf die Leichtgläubigkeit der Massen (für die das Perpetuum mobile als Wundermittel galt, das von einem klugen Mann durchaus erfunden werden konnte), um von Investoren Geld zu ergaunern. Auch dieser Scharlatan war gewöhnlich ein kluger Ingenieur, und in Wahrheit war er vielleicht der Klügste von all jenen, die nach dem Perpetuum mobile forschten, weil er von Anfang an erkannte, dass es sich nicht lohnte, sich damit zu befassen, und sich deshalb darauf verlegte, durch Betrug das zu erreichen, wonach die Tollkühneren mit ihren fruchtlosen Bemühungen strebten.

Die vielleicht traurigste Gruppe waren jene normalen Menschen, die lauthals verkündeten, ihre ganzen Ersparnisse zu investieren, die Industriellen, Finanziers und sogar Politiker, die unerschütterlich daran glaubten, Anteil an der Entdeckung zu haben, die Geschichte schreiben und ihnen zu unerhörtem Reichtum verhelfen würde. Da gab es den Keely-Motor, doch das klassische Beispiel sind mit Sicherheit die Ereignisse in den Vereinigten Staaten Anfang des 20. Jahrhunderts, als ein Perpetuum mobile den US-Kongress beinahe zur Lachnummer werden ließ, nachdem der Präsident ein Expertenteam ernannt hatte, das sich damit befassen sollte.

Heute können wir über die Leichtgläubigkeit, ja sogar Dummheit unserer Vorfahren lachen, weil sie so weit hergeholte Vorschläge überhaupt ernsthaft in Betracht gezogen haben. Tempora mutantur, nos et mutamur in illis! (Die Zeiten ändern sich und wir ändern uns mit ihnen!) Das Einzige, das wir an unseren Vorfahren kritisieren müssen, ist ihre Unfähigkeit, zu erkennen, dass das Perpetuum mobile, nach dem sie suchten, ein Ding der Unmöglichkeit war. Hätten sie die nötige Verstandesschärfe besessen, um zu verstehen, was heutzutage wissenschaftliche und mechanische Binsenweisheiten sind, dann hätten sie wohl anders gehandelt.

Und diejenigen, die einzig auf ihre Genialität setzten, um ein Perpetuum mobile zu erfinden, besaßen nicht den Weitblick, zu erkennen, dass man, wenn man etwas baut, das »für immer« laufen soll, den Standort sehr sorgfältig auswählen muss. Die Perpetuum-Mobile-Uhr von James Cox könnte vielleicht bis heute laufen, hätte er sie nicht so gebaut, dass sie nicht bewegt werden konnte – und seine Geschäftsräume wurden vor etwa 150 Jahren abgerissen.

Die Zeit, in der wir leben, ist eine äußerst materialistische, und aus dem Kontext gerissen muss die Geschichte dieser einst angesehenen Wissenschaft belanglos und leicht komisch wirken. Doch halten wir für einen Augenblick inne und stellen uns einfachere Zeiten vor, noch vor der Ära der Dampfmaschine, als Energie entweder von Wind, Wasser oder Pferden erzeugt wurde und auf der Welt noch immer finsteres Mittelalter herrschte. Löschen Sie die vergangenen Jahrhunderte der Erkenntnis, des Lernens, des Verstehens. Jetzt können Sie vielleicht vage erkennen, wie greifbar immerwährende Bewegung erschien, und vielleicht verstehen Sie, wie nahe liegend und sogar wichtig die Suche nach dem Perpetuum mobile war.

Kapitel 1: Was ist ewige Bewegung?

Kapitel 1

Was ist ewige Bewegung?

Finden Sie etwas, das mehr Arbeit leistet, als es Energie verbraucht – und Sie haben das Problem der ewigen Bewegung gelöst!

Ein Perpetuum mobile muss, um funktionieren zu können, Energie erzeugen. Es muss aus dem Äther eine solche Unmenge an Energie schöpfen, dass es ohne erkennbare Zufuhr externer Energie funktionieren kann.

Wollte man eine finanzähnliche Energiebilanz bezüglich jeder beliebigen Operation aufstellen, vom Betrieb eines Rasenmähers bis hin zum Antrieb eines Ozeanriesen, vom Einhämmern eines Nagels bis zum Flug mit doppelter Schallgeschwindigkeit, dann müsste die aufgebrachte Gesamtenergiemenge (also die linke Spalte Ihrer Bilanz) immer die gleiche Energiemenge aufweisen wie die Menge an Energie, die durch die Operation erzeugt oder ausgestrahlt wird – die rechte Spalte.

Die Energie, die wir grob gesprochen als »verloren« bezeichnen, ist in Wahrheit nicht verschwunden. Sie hat lediglich ihre Form verändert, sodass es nicht mehr möglich ist, sie in mechanische oder elektrische Energie zu verwandeln. Zu diesen Verlusten kommt es durch Wärmeerzeugung, gewöhnlich durch die Reibung. Dies gilt, allgemein betrachtet, für sämtliche Energieverluste, weil sie sich fast ausnahmslos letztlich in Wärme verwandeln.

Das kann auf andere, weniger komplizierte Weise ausgedrückt werden. Bei jeder Operation, wie zum Beispiel den oben aufgeführten, ist die Gesamtenergiesumme am Ende der Operation die gleiche wie zu Beginn. Die Energie hat wahrscheinlich ihre Form verändert; womöglich hat ihr Einsatz überhaupt nichts gebracht. Die in einem Verbrennungsmotor erzeugte Hitze ist beispielsweise ein Nebenprodukt der Energieumwandlung; sie ist kein notwendiges Nebenprodukt, aber ein unvermeidliches. Wir können einen Teil davon nutzen, um unser Auto zu heizen, aber ob man das tut oder nicht, ein Teil der vom Automotor verrichteten Arbeit geht in Form von Wärme verloren. Dies findet im Prinzip der Energieerhaltung Ausdruck.

Doch das Perpetuum mobile muss Arbeit verrichten, ohne mit Energie versorgt zu werden. Mit einfachen Worten: Es dürfen keine Antriebskräfte eingesetzt und kein Treibstoff verbrannt werden.

Die Feststellung, dass es gerade diese Suche nach dem Unmöglichen war, die die Voraussetzung für unsere Kenntnisse der Mechanik schuf, besitzt einen gewissen Wahrheitsgehalt.

Kluge Männer, die Begründer unserer modernen wissenschaftlichen Kenntnisse, zu welchen diejenigen zählten, die wir heute als unsere größten frühen Wissenschaftler betrachten, gingen von der Annahme aus, dass ewige Bewegung unmöglich sei, und aufgrund dieser vermuteten Unmöglichkeit fanden sie den Schlüssel zur aufkeimenden Wissenschaft der Mechanik.

Zwar mag es einfach sein, zu beweisen, dass ein bestimmter Entwurf für ewige Bewegung nicht funktioniert, und daraus den Rückschluss zu ziehen, dass ewige Bewegung, wenn man sie mit diesen speziellen Mitteln erreichen will, eine Unmöglichkeit darstellt, doch es ist nicht immer so einfach, zu beweisen, dass ewige Bewegung automatisch in jedem Fall unmöglich ist. Und aus diesem Grund ist die Unmöglichkeit der ewigen Bewegung – mit mechanischen Mitteln – lediglich eine Vermutung. Das ist eine Frage von Beobachtungen und Schlussfolgerungen. Es bleibt unmöglich, den Grundsatz der ewigen Bewegung innerhalb des Rahmens des Energieerhaltungssatzes zu betrachten. Doch im Gegensatz zur mutmaßlichen und deshalb wahrscheinlichen Unmöglichkeit der ewigen Bewegung kann der Energieerhaltungssatz bewiesen und daher von vielen Standpunkten aus begründet werden.

Der Mann, der die Bewegungsgesetze formulierte, war Sir Isaac Newton (1642–1727). Er stellte fest, dass Bewegung unter drei Überschriften kategorisiert werden konnte – er bezeichnete sie als Gesetze. Sie sollen an dieser Stelle aufgeführt werden.

Erstes Gesetz: Ein zur Ruhe gekommener Körper bleibt im Ruhezustand, es sei denn, eine äußere Kraft wirkt auf ihn ein; und wenn er in eine Richtung bewegt wird, wird er sich weiter in diese Richtung bewegen, bis eine äußere Kraft auf ihn einwirkt.

Zweites Gesetz: Wenn eine Kraft auf einen in Bewegung befindlichen Körper einwirkt, ist die Wirkung dieser Aktion in Heftigkeit und Richtung die Gleiche wie wenn sie auf einen ruhenden Körper einwirken würde.

Drittes Gesetz: Aktion und Reaktion sind gleich und umgekehrt.

Trotz Newton und seiner unbestreitbaren Gesetze hat der Mensch Maschinen gebaut, die sich fortdauernd bewegen sollten, und sie hatten nach manchen Darstellungen tatsächlich Erfolg. Doch es zeigte sich, dass nicht Sir Isaac Newton und seine Gesetze das größte Problem darstellen, sondern die Definition des Wortes »ewig«.

Unser Verständnis aller Dinge ist von deren Definition abhängig. Selbst jene Dinge, die allgemein als nicht greifbar gelten, wie zum Beispiel Emotionen, Gefühle, ausgelöst von Schmerz oder Freude, Anblicken und Geräuschen, haben, auch wenn sie keine bestimmte Form besitzen, so doch eine Form, die sich beschreiben lässt, sodass andere sie verstehen und erkennen können.

Wenn wir von einer Dimension sprechen, ist es sinnlos, auf die Art von Dimension hinzuweisen, solange wir sie nicht durch eine erkennbare Skala näher bestimmen. Ich kann zum Beispiel nicht über die Größe eines Objekts sprechen, ohne zwei Informationen zu liefern: die Maßeinheit und die genaue Anzahl dieser Einheiten, die die Distanz ausmachen, über die ich sprechen möchte. Zwei Zentimeter, ein halber Meter, acht Kilometer – dann wissen wir, was beschrieben wird. Selbst wenn uns die Maßeinheiten an sich unbekannt sind, kann ihre Bedeutung inbegriffen sein. So erzeugen Aussagen wie sechs Kilometer, 25 Hektar, zwölf Meilen oder fünfter Breitengrad jeweils eine Art von Bild.

Das Gleiche gilt für Farben. Ich kann sagen, dass eine Blume farbig ist, aber dies vermittelt lediglich einen allgemeinen Eindruck. Ich kann zwar wortreich vom Leuchten der Farbe sprechen, aber ich muss diese Farbe definieren, wenn meine Botschaft das Gegenüber erreichen soll. Preise, Gesundheitszustand, Temperatur – sie stellen in Wahrheit Skalen dar, die wir mithilfe unserer Erfahrung und unseres Urteilsvermögens interpretieren.

Aber was ist mit ewiger Bewegung? Was bedeutet »ewig«? Wie definiert man ewige Bewegung? Zehn Jahre? Vielleicht 100 Jahre? Möglicherweise 1000 oder eine Million Jahre?

Die erste Reaktion, wenn einem dieser Begriff zum ersten Mal begegnet, mag darin bestehen, ihn buchstäblich als sich »für immer« bewegend zu interpretieren. Aber Menschen mit unterschiedlicher Ausbildung und Intellekt könnten diesem Begriff andere Bedeutungen zuschreiben. Der Physikstudent wird sagen, dass ein Perpetuum mobile eine Maschine ist, die nützliche Arbeit leistet, ohne auf eine externe Energiequelle angewiesen zu sein. Mit anderen Worten: Es handelt sich um eine Maschine, bei der der Output größer ist als der Input. Die ultimative Definition lautet, dass es sich um eine Maschine handelt, die Energie erzeugt. In den vergangenen Jahren wurde bewiesen, dass der zweite Hauptsatz der Thermodynamik (darum wird es im 2. Kapitel gehen) vielleicht nicht unter allen Umständen Gültigkeit besitzt. Wir stolpern aber noch immer über den Begriff »ewig« und seine Bedeutung.

Unser Problem wird noch komplizierter, wenn wir in Betracht ziehen, dass wir dazu neigen, den Begriff »für lange Zeit« nach unserem eigenen Zeitmaßstab zu beurteilen – die uns im Durchschnitt vergönnten legendären 70 Jahre. Was ist dann aber mit der Riesenschildkröte, die in unserer eigenen Nachbarschaft lebt und bis zu 350 Jahre alt werden kann? 70 Jahre mögen ja für uns eine lange Zeit sein, aber sie sind nur ein Fünftel der Lebenserwartung der Schildkröte. Und am anderen Ende der Skala schlüpfen manche Insektenarten bei Sonnenaufgang und verbringen ihr kurzes Leben innerhalb eines Tages, weil sie bei Sonnenuntergang sterben. Für die Eintagsfliege entsprechen vier Stunden also 35 Jahre eines Menschenlebens, 175 Lebensjahre der Schildkröte und vielleicht gerade einmal 1500 Jahre der Lebensspanne eines Mammutbaums.

Damit etwas »ewig« ist, müssen wir natürlich davon ausgehen, dass das Wort »ewig« ein Synonym von »für immer« ist. Astronomisch betrachtet, ist selbst »ewig« nicht ausreichend. Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass das Leben der Sonne für immer Bestand hat, und auch die Ausdehnung des Universums kann nicht ewig währen. Ohne hier tief in die Astronomie einzusteigen, muss festgestellt werden, dass das Universum ein seltsames Beispiel für ewigen Bestand ist. Seine ganze Beschaffenheit ist äußerst verblüffend, und dies betrachtet der Astronom als eine seiner besonders reizvollen Eigenschaften. Es besteht ein großer Unterschied, ob man eine Situation akzeptiert oder ob man sie versteht. Mit der Entdeckung der Quasare, vor allem jenem, der 1973 vom Steward Observatory in Arizona entdeckt und mit dem wohlklingenden Namen »OH471« versehen wurde, hat der Mensch in der Erforschung des Universums einen Fortschritt erzielt, doch sein Wissen darüber wurde mit einem weiteren Mysterium konfrontiert. Dieser spezielle Quasar beziehungsweise die quasistellare Radioquelle befindet sich am Rande des Universums und ist zur Zeit dieser Niederschrift das am weitesten entfernte bekannte Objekt. Er entfernt sich mit einer schwindelerregenden Geschwindigkeit von 283 000 Kilometern pro Sekunde von uns, einer Geschwindigkeit, die durch den Doppler-Effekt vergleichsweise einfach zu ermitteln ist, der das Spektrum seines Lichts, wie es bei uns auf der Erde auftrifft, in ein dunkles Rot verschiebt. OH471 entfernt sich mit diesem unglaublichen Tempo von uns – mit 90-prozentiger Lichtgeschwindigkeit –, er hat das seit Urzeiten getan und wird es wahrscheinlich bis in alle Ewigkeit weiter tun.

Handelt es sich dabei um ewige Bewegung? Rational gesprochen ja, aber dann gilt dies auch für die Bewegung unseres eigenen Planetensystems um unsere Sonne und die Bewegung all dessen, was sich darin befindet – Mond, Erde, unsere Gezeiten und Winde.

Doch wenn wir uns damit eingehender befassen, wird uns klar, dass die Bewegung des Universums den Grundsätzen der Energieerhaltung und Newtons zweitem Gesetz entspricht, nur dass die schiere Größe der Operation dazu dient, uns vorübergehend blind zu machen gegenüber der Tatsache, dass der Energieeinsatz ebenso gewaltig ist, um die Interaktion sämtlicher Galaxien im unendlichen Weltall herbeizuführen. Denn hier handelt es sich um etwas, das wahrscheinlich am einfachsten zu verstehen ist, wenn wir es als multiorientierten Linearmotor mit gewaltigem Energievorrat beschreiben.

Weil diese Energie und die Materiepartikel, aus denen das besteht, was wir allgemein als Weltraum bezeichnen, auf scheinbar mühelose und unfassbare Weise funktionieren, geht man davon aus, dass außerhalb der Erde eine Art Perpetuum mobile existiert.

Abb. 1. Während der zweiten Hälfte des 18. und der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden in London alle möglichen Erfindungen präsentiert. Die obige Meldung stammt aus den ersten Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts und veranschaulicht den reißerischen Ankündigungsstil der damaligen Zeit.

Eine vom Autor vor einigen Jahren als Schwerpunkt der Diskussion vorgeschlagene interessante Theorie gründete sich auf die räumliche Relativität. Dies lässt sich mit einem simplen Beispiel erklären. Wenn man von Bewegung ausgeht und sieht, wie sich etwas anderes bewegt, führt eine Eigenheit der menschlichen Sinne dazu, dass die Bewegung fälschlicherweise als die eigene gedeutet wird. Das kann in einem Zug demonstriert werden. Häufig hat man, wenn der Zug, in dem man sitzt, im Bahnhof steht und ein anderer vorbeifährt, den Eindruck, der eigene Zug würde sich bewegen, während der andere steht. Das wirkt so realistisch, dass in manchen Fällen, wenn sich der eigene Zug in Bewegung setzt, während der andere abbremst, der Eindruck relativer Bewegung eines feststehenden Objekts entsteht. Es wurde der Vorschlag gemacht, dass die quasi-stellaren Radioquellen – die Quasare – im Universum genau genommen riesige feststehende Kraftwerke sind und es der ganze übrige Rest des Universums ist, der in einer bestimmten Formation an diesen vorbeisaust, so wie bei einer Regatta die Segelschiffe die Markierungsbojen umfahren. Diese Theorie, die nicht gar so verrückt ist wie etwa die Theorie, dass die Erde eine Scheibe sei, kann im Übrigen wissenschaftlich nicht widerlegt werden, bricht jedoch in sich zusammen, sobald sie einer logischen Analyse unterzogen wird. Darüber hinaus spielt sie dem Konzept der ewigen Bewegung des Universums so manchen lustigen Streich.

Aber um zu verständlichen Parametern für die Definition dessen, was wir unter ewiger Bewegung verstehen, zurückzukehren, müssen wir uns auf unseren Heimatplaneten konzentrieren, um eine akzeptable Definition festzulegen. Wir müssen die ewige Bewegung im stationären Zustand betrachten, denn mit der Bewegung im Universum kann der Mensch wenig anfangen. Die ewige, perpetuelle Bewegung muss eingesetzt werden, um etwas zu verrichten.

Das Lexikon erklärt uns, dass das Wort »perpetuell« vom lateinischen »perpetualis« abstammt und folgende Bedeutung hat:

»Ewig während; ein Leben lang; beständig; für immer oder auf unbestimmte Zeit anwendbar, gültig …«

Weiter wird die perpetuelle Bewegung wie folgt beschrieben:

»Perpetuelle Bewegung (einer Maschine, die für immer laufen sollte, es sei denn, sie wird durch äußere Einwirkung oder Abnutzung gestoppt); fortwährend …«

Es wird offenkundig, dass selbst die Verfasser des Lexikons sich nicht sicher sind, was das Wort »perpetuell« wirklich bedeutet, denn in obigen Hinweisen erhalten wir zwei verschiedene Interpretationen – zunächst ewig während und dann ein Leben lang, beständig. Diese werden in der nachfolgenden Definition genau genommen wiederholt: für immer oder auf unbestimmte Zeit.

Die Maschine mit perpetueller Bewegung wird als Gerät beschrieben, das für immer laufen sollte, es sei denn, es wird … gestoppt.

Hier erkennen wir also, dass »perpetuell« weder ein feststehender noch ein unbegrenzter Begriff ist. Verwirrenderweise liegt er dazwischen, wobei die Schlussfolgerung nahe liegt, dass er unbestimmt ist. Und das ist zwangsläufig so, weil die logische Grundlage besagt, dass Ewigkeit nicht beweisbar ist.

Es gibt einen Moment, in dem das Gesetz der Zwangsläufigkeit bestimmt, dass alles und jedes ein Ende haben wird – auch die Ewigkeit wird schließlich enden. Es ist lediglich eine Annahme, dass es ein extremer Zufall wäre, wenn dieser Moment gerade dann eintreten würde, wenn wir uns an einem bestimmten Ort aufhalten und mit einem Objekt oder Ereignis beschäftigt sind, und diese Annahme gibt uns die Zuversicht, unser Leben zu leben. Bei denjenigen, die einen solchen Zufall für durchaus wahrscheinlich halten, wird in der Regel geistige Verwirrung diagnostiziert. Diese Menschen sollten jedoch nicht mit denjenigen verwechselt werden, die aufgrund von Einsichten, Erkenntnissen, Erfahrung oder Wissen, beziehungsweise irgendeiner Kombination aus diesen Dingen, bei einem speziellen Fall mit Recht eine Katastrophe befürchten. Die Entdeckung, dass ein fehlerhafter Hauptbremszylinder in sein Auto eingebaut wurde, kann dem intelligenten Autobesitzer durchaus genügen, um ein drohendes Bremsversagen zu befürchten – eine latente Katastrophe – und als Vorsichtsmaßnahme auf das Autofahren lieber zu verzichten.

Die Unvermeidbarkeit des Endes ist, allgemein gesprochen, den Jüngeren weniger augenscheinlich als den Älteren, doch das ist gewöhnlich den durch Erfahrung geschärften Wahrnehmungen der Älteren zuzuschreiben.

Zwar kann das Ende unseres Planeten in astronomischem Sinne plötzlich erfolgen, doch das Ende müsste kein solches Inferno sein, wie die Behauptungen der religiösen Bildlieferanten uns glauben machen wollen. In den uns hier interessierenden Zusammenhängen ist das Ende eine Abfolge von Ereignissen – also eher ein fortdauernder Prozess. Wir beobachten nach dem Abriss eines alten Gebäudes die Neugestaltung des Baugeländes und die Errichtung eines neuen Bauwerks, das irgendwann seinerseits abgerissen werden wird. Der Mensch selbst ist ein deutliches Beispiel für das kontinuierliche Ende, da die ihm beschiedenen 70 Jahre unausweichlich mit dem Tod enden.

Wir kommen bei unserer Suche nach der ewigen Bewegung also möglicherweise zu dem Schluss, dass das einzig Natürliche, das ewig ist, diese aufeinander folgende Existenz des Lebens an sich ist.

Die Philosophen und Ingenieure gingen die Suche nach der ewigen Bewegung von gegensätzlichen Gesichtspunkten aus an. Der Philosoph betrachtete die ewige Bewegung als Möglichkeit, das Können und die Fähigkeiten des Menschen auf ewig zu erweitern, und glaubte, dass der Bau von etwas »Ewigem«, sei es Bewegung oder Monument, eine Leistung darstelle, die mit Status, Ansehen oder Rang einherging. Die vielen Statuen vergessener Edelmänner, Adliger oder Soldaten, die früher stumm auf vielen städtischen Plätzen Wache hielten, konnten, wenn nicht wirklich als ewige Bewegung, so doch als Form ewiger Existenz betrachtet werden. Den Ägyptern gelang es, mit ihren Pyramiden auf ähnliche Weise ein bewundernswertes Maß an ewigem Bestand zu erreichen, da diese im Gegensatz zu den vielen inzwischen eingestürzten kunstvoll errichteten Tempeln als die ideale Form, sowohl was Dauerhaftigkeit als auch Erkennbarkeit anbelangt, entworfen wurden. Der Grabstein ist ein ähnlich erdachtes, wenn auch weniger pompöses Beispiel für dauerhaften Bestand.

Die Philosophen, die nach »wirklich« ewiger Bewegung suchten, richteten ihre Bemühungen auf das Künstlerische. Große Räder mit ausgleichenden Gewichten verbanden ästhetischen Reiz mit visuellem Anspruch. Wir werden ewig bedauern müssen, dass der moderne Computer nicht von einem solchen Philosophen entwickelt wurde, der ihm gewiss visuellen Reiz verliehen hätte.

Die Ingenieure betrachteten die ewige Bewegung dagegen aus einem ganz anderen Blickwinkel. Anstatt lediglich etwas Bewegliches um der Bewegung willen zu bauen, versuchten sie, mit ihren Gerätschaften dem Menschen zu dienen: Das Perpetuum mobile wurde eine Maschine – eine erstklassige Antriebskraft. Der perpetuelle Mechanismus musste nicht nur in der Lage sein, die Gesetze der Physik zu überwinden; er musste sie mit ausreichend Spielraum überwinden, um als eindeutige Energiequelle zu dienen und so die Räder der Industrie anzutreiben.

Doch dies ist keiner dieser Maschinen gelungen.

Kapitel 2: Grundlagen der Physik und ewige Bewegung

Kapitel 2

Grundlagen der Physik und ewige Bewegung

Im vorherigen Kapitel habe ich die Hauptsätze der Thermodynamik erwähnt und festgestellt, dass der zweite Hauptsatz nicht unter allen Umständen Gültigkeit besitzt. Außerdem habe ich behauptet, dass das mechanische Perpetuum mobile ein Mythos sei. Jetzt werde ich zu erklären versuchen, welches genau die Naturgesetze sind, die die Sache mit der ewigen Bewegung unmöglich machen.

Bis zur Einführung des Konzepts der Energie und der Formulierung des Prinzips ihrer Erhaltung ging man allgemein davon aus, dass ewige Bewegung unmöglich sei. Doch diese Annahme war nicht durch irgendein allgemeines Prinzip begründet. Sie basierte lediglich auf Hinweisen, dass eine sorgfältige Prüfung aller vorgeschlagenen Geräte, von denen behauptet wurde, es handele sich um Perpetua mobilia, ergab, dass jedes davon einen theoretischen Mangel aufwies, der das selbsttätige Funktionieren eines solchen Geräts zweifelsfrei verhinderte.

Denker, Mathematiker und Ingenieure spielten jeweils dadurch ihre eigene Rolle, dass sie die akzeptierten Kriterien für ewige Bewegung als falsch entlarvten und feststellten, dass die Erzeugung von Energie unmöglich sei. Sobald der Energieerhaltungssatz aufgestellt war, erwies er sich als wahrlich unüberwindbares Tor, an das alle nachfolgenden Forscher, die Anspruch auf die Erfindung eines Perpetuum mobile erhoben, vergeblich klopften.

Doch bald darauf wurde ein weiteres allgemeines Gesetz entwickelt. Es wurde als zweiter Hauptsatz der Thermodynamik bekannt und besagt mit einfachen Worten, dass Wärme nicht selbsttätig von einem Körper niederer Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergeht; wenn man also einen erwärmten Körper neben einen kälteren stellt, besteht die Tendenz, die Temperaturunterschiede auszugleichen, nicht etwa zu vergrößern.

Dieser Tendenz wurde zunächst kein bestimmter Grund zugeschrieben. Der vom deutschen Physiker Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822–1888) ursprünglich formulierte zweite Hauptsatz war rein empirisch. Obwohl analog festgestellt wurde, dass Wasser unter Einfluss der Schwerkraft bergab fließt, war es im Fall des Wärmeflusses nicht so einfach, da es keine erkennbare Kontrollkraft gab. Doch im Allgemeinen folgte auch die Wärme diesem Weg nach unten, aber die Feststellung, dass sie es immer tat, weckte bei vielen Gelehrten Zweifel, die entweder die Unwiderlegbarkeit dieses Hauptsatzes oder seine Ungültigkeit zu beweisen versuchten. Während des letzten Viertels des 19. Jahrhunderts äußerten viele berühmte Wissenschaftler Zweifel an der Gültigkeit des zweiten Hauptsatzes der Wärmelehre, und zumindest einige von ihnen versuchten, experimentell zu beweisen, dass es einen Fall gibt, durch den das Gesetz widerlegt wird.

Im Jahr 1875 veröffentlichte James Clerk Maxwell seine berühmte Theorie der Wärme, in der er behauptete, dass die Gültigkeit des zweiten Hauptsatzes durch Einsatz der Intelligenz widerlegt werden könne. Maxwell sah die großen Fortschritte voraus, die in den 1930er-Jahren und nachfolgend in der Atomenergie gemacht werden sollten, und postulierte, dass es, vorausgesetzt einem intelligenten Forscher gelänge es, einzelne Moleküle zu separieren und zu ordnen, möglich sei, ohne jeglichen Arbeitsaufwand oder einen Verstoß gegen den Energieerhaltungssatz, die eine Hälfte einer Gasmasse zu erwärmen, indem die andere gekühlt würde. Der Effekt wäre, die Wärme bergauf fließen zu lassen. So modifiziert, wird der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ein Gesetz der Wahrscheinlichkeit, nicht das einer Regelmäßigkeit.

Dr. Paul R. Heyl vom amerikanischen Eichamt bewies, dass es sich dabei zumindest theoretisch um ein Perpetuum mobile handelt. Er schrieb dies vor fast 80 Jahren nieder, doch seine Grundüberlegungen haben sich inzwischen als wahr erwiesen. Zwei Physiker, Ludwig Boltzmann und Max Planck, legten in den letzten Jahren des 19. Jahrhunderts die Grundsteine. Boltzmann zeigte, dass der spontane Temperaturausgleich zwischen zwei Körpern in Wahrheit lediglich in der Anordnung der Moleküle dieser Körper von einer weniger wahrscheinlichen zu einer wahrscheinlicheren Anordnung besteht. Der hypothetische Wärmefluss bergauf wurde damit nicht als unmöglich, sondern lediglich als unwahrscheinlich betrachtet.

Das kann an einem Beispiel demonstriert werden. Das Gesetz der Gasdiffusion ist dem Gesetz des Wärmeflusses sehr ähnlich, wobei Diffusion stets zu einem Gleichheitszustand neigt. Unterschiede in der Dichte tendieren wie Unterschiede in der Temperatur dann, wenn sie sich selbst überlassen werden, dazu, sich aufzuheben anstatt sich zu verstärken. Es wäre genauso erstaunlich zu beobachten, wie ein Gas von ursprünglich gleicher Dichte sich selbst spontan auf die Hälfte seines Volumens verdichten und die andere Hälfte als Vakuum lassen würde, wie zu beobachten, dass Wärme bergauf strömt.

Lassen Sie uns von einem Gasvolumen ausgehen, das so gering ist, dass es nur zwei Moleküle enthält, eines in jeweils der Hälfte des Volumens. Diese Moleküle sind ständig in Bewegung, sie prallen von den Gefäßwänden ab und schießen unregelmäßig von einer Hälfte des Gefäßes in die andere. Dann haben wir vier mögliche Anordnungen:

A  B; B  A; AB  0; 0  AB

Von diesen vier Möglichkeiten bedeuten zwei ein Vakuum in einer der Gefäßhälften. Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Falles liegt deshalb bei ½ oder mit anderen Worten, es kann davon ausgegangen werden, dass es in der Hälfte der Zeit dazu kommt.

Wird die Zahl der Moleküle vergrößert, nimmt die Wahrscheinlichkeit eines entstehenden Vakuums rasant ab. Bei einer Gesamtzahl von n Molekülen liegt die Wahrscheinlichkeit, dass die Hälfte des Volumens leer ist, bei ½ n-1, was bei der riesigen Zahl von Molekülen, mit denen man es normalerweise zu tun hat, praktisch bei null liegt. In dem weit wahrscheinlicheren Fall, dass sich der Druck in beiden Hälften mit einem Kubikzentimeter Gas um ein Prozent unterscheiden sollte, ist die Wahrscheinlichkeit noch immer so gering, dass mit einem solchen Zustand spontan nur etwa ein Mal in 101018 Jahren zu rechnen ist!

Das klingt nach einer ziemlich geringen Chance, aber eines muss klargestellt werden: Wenn ein Ereignis so rar ist, dass man erwarten kann, es passiert im Durchschnitt nur ein Mal in Äonen, dann heißt das nicht notwendigerweise, dass wir so lange warten müssen, bis es geschieht. Nichts kann verhindern, dass es in fünf Minuten passiert, und die Wahrscheinlichkeit, dass es zu diesem Zeitpunkt geschieht, ist exakt genauso groß wie die Wahrscheinlichkeit, dass es am Ende eines Äons passiert. Ja, es kann sich in der nächsten Minute sogar zwei Mal ereignen, obwohl in diesem Fall die Zeit selbst nicht lange genug sein könnte, dass es noch einmal passiert.

Dr. Heyl behauptete, dass ein ähnlicher Gedankengang uns zu einer analogen Schlussfolgerung im Hinblick auf die Möglichkeit des spontanen Auftretens von Temperaturunterschieden führen könnte. Wir wissen, dass die Temperatur eines Gases durch die Geschwindigkeit seiner Moleküle bestimmt wird. In einem Gas, von dem wir meinen, dass es eine gleichmäßige Temperatur besitzt, sind die Geschwindigkeiten der einzelnen Moleküle keineswegs gleich, erreichen aber einen Mittelwert, der gleich bleibend ist. Angenommen wir betrachten jetzt ein Gasvolumen, das so winzig ist, dass es nur vier Moleküle enthält, bestehend aus zwei sich mit derselben Geschwindigkeit bewegenden Molekülen, S1 und S2, und zwei sich mit derselben Langsamkeit bewegenden, L1 und L2. Davon ausgehend, dass keine Veränderung in der Dichte auftritt, ergeben sich sechs verschiedene Kombinationsmöglichkeiten:

S1L1

S2L2

S2L1

S1L2

S1L2

S2L1

S2L2

S1L1

L2L1

S1S2

S1S2

L1L2

Von diesen sechs Möglichkeiten stellen die ersten vier Fälle gleicher Temperatur in den beiden Hälften mit Gas dar, denn unsere Temperaturmessinstrumente geben uns nur einen Mittelwert an. 1› Hinweis Die letzten beiden jedoch stellen Temperaturunterschiede dar, deren Wahrscheinlichkeit bei vier Molekülen folglich bei eins zu drei liegt.

Erhöhen wir die Zahl der Moleküle, nimmt die Wahrscheinlichkeit einer auf diese Weise entstehenden großen Temperaturdifferenz schnell ab. Anerkanntermaßen ist bei jeder Gasmenge, deren Temperatur wir kontrollieren und messen können, die Temperatur jedes auch sehr kleinen Bereichs ständig fluktuierend, und zwar über und unter der messbaren Norm, und das Gas insgesamt besitzt ebenso wenig eine gleichmäßige Temperatur wie die Meeresoberfläche absolut eben ist.

Dass es auf diese Weise zu nachweisbaren Temperaturdifferenzen kommen kann, ist selbstverständlich höchst unwahrscheinlich, aber, und das ist der entscheidende Punkt: Sie sind nicht unmöglich. Wir müssen jedoch die Tatsache akzeptieren, dass Wärme nicht nur bergauf strömen kann, sondern dass sie dies in äußerst geringem Maße ständig tut, und dass wir dieses Phänomen vielleicht sogar beobachten können, allerdings sehr, sehr selten.

Karl Christian Planck, der deutsche Naturphilosoph (1819–1880), stellte den Sachverhalt kurz und bündig dar. Er sagte: Wenn man einen Wasserkessel aufs Feuer stellt, besteht eine Chance, dass das Wasser gefriert, wenn auch nur eine äußerst geringe!

Sobald anerkannt war, dass der aufsteigende Wärmeaustausch möglich ist und dass diese aufsteigenden Veränderungen von Temperatur und Dichte in sehr geringem Maße ständig vorkommen, stellte sich die Frage, ob es möglich sei oder nicht, diese Veränderungen mithilfe irgendeines Gerätes zu akkumulieren, bis ein spürbarer Effekt erzielt und für nützliche Arbeit eingesetzt werden könnte. Ein solches Gerät, postulierten die Physiker vor 100 oder 120 Jahren, könnte als Perpetuum mobile der zweiten Art bezeichnet werden, da es nicht infolge der Erzeugung von Energie Arbeit leistet, sondern trotz des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.

Im Jahr 1900 schlug Lippmann in Paris ein solches Gerät vor, und 1907 unterbreitete Svedberg in Uppsala einen ähnlichen Vorschlag. Doch 1912 veröffentlichte ein Wissenschaftler namens Smoluchowski eine umfangreiche Abhandlung der Theorie zu diesem Thema und statuierte den Grundsatz, dass wir kaum hoffen könnten, diese seltenen Abweichungen vom zweiten Hauptsatz auf molekularer Ebene durch irgendein für Moleküle entworfenes Gerät akkumulieren zu können. Denn ein jedes Gerät dieser Art unterliege selbst molekularen Veränderungen, was auf längere Sicht die Abweichungen aufheben würde, die wir mit seiner Hilfe zu nutzen versuchten. Dieses Argument, das zwar keineswegs endgültig war, war selbstverständlich entmutigend.