Alrededor de 1159 dC,
un matemático llamado Bhaskara el Sabio
bosquejó un diseño para una rueda que contenía depósitos curvos de mercurio.
Argumentó que al girar las ruedas,
el mercurio fluiría al fondo de cada depósito,
dejando un lado de la rueda perpetuamente más pesado que el otro.
El desequilibrio mantendría la rueda girando para siempre.
El dibujo de Bhaskara fue uno de los primeros diseños
de una máquina de movimiento perpetuo,
un dispositivo que puede trabajar indefinidamente
sin ninguna fuente de energía externa.
Imagina un molino de viento que produce el viento que necesita para seguir girando.
O una bombilla cuyo resplandor proporcione su propia electricidad.
Estos dispositivos han cautivado la imaginación de muchos inventores
porque podrían transformar nuestra relación con la energía.
Por ejemplo, si pudieras construir una máquina de movimiento perpetuo
que incluya humanos como parte de su sistema perfectamente eficiente,
podría sostener la vida indefinidamente.
Sólo hay un problema.
No funcionan.
Las ideas para máquinas de movimiento perpetuo
violan una o más leyes fundamentales de la termodinámica,
la rama de la física que describe la relación
entre diferentes formas de energía.
La primera ley de la termodinámica
dice que la energía no puede ser creada o destruida.
No puedes sacar más energía de la que pones.
Eso elimina de inmediato una máquina de movimiento perpetuo útil
porque una máquina solo podría producir la misma energía que consume.
No quedaría nada para alimentar un automóvil o cargar un teléfono.
Pero ¿y si solo se quisiera que la máquina se mantuviera en movimiento?
Los inventores han propuesto muchas ideas.
Varios de estas han sido variaciones en la rueda sobreequilibrada de Bhaskara
con bolas rodantes o pesos en brazos oscilantes.
Ninguno funciona.
Las partes móviles que hacen más pesado un lado de la rueda
también desplazan su centro de masa hacia abajo por debajo del eje.
Con un centro de masa bajo,
la rueda solo oscila hacia adelante y hacia atrás como un péndulo,
luego se detiene.
¿Qué hay de un enfoque diferente?
En el siglo XVII, a Robert Boyle se le ocurrió una idea
para una olla de riego automático.
Teorizó que la esa acción capilar,
la atracción entre líquidos y superficies
que tira del agua a través de tubos delgados,
podría mantener el ciclo de agua alrededor de la taza.
Pero si la acción capilar es tan fuerte como para superar la gravedad
y elevar el agua,
también evita que caiga de nuevo en el recipiente.
Hay versiones con imanes, como este conjunto de rampas.
Como que la pelota es impulsada hacia arriba por el imán en la parte superior,
cayendo a través del agujero
y repitiendo el ciclo.
Esta falla porque, al igual que la olla de riego automático,
el imán simplemente mantendría la bola en la parte superior.
Incluso si de alguna manera se mantiene en movimiento,
la fuerza del imán se degradaría con el tiempo
dejando finalmente de funcionar.
Para que cada una de estas máquinas se mantenga en movimiento,
tendrían que crear algo de energía adicional
para empujar el sistema más allá de su punto de parada,
rompiendo la primera ley de la termodinámica.
Hay algunas que parecen seguir adelante,
pero en realidad, invariablemente resultan estar atrayendo energía
de alguna fuente externa.
Incluso si los ingenieros pudieran de alguna manera diseñar una máquina
que no violara la primera ley de la termodinámica,
todavía no funcionaría en el mundo real debido a la segunda ley.
La segunda ley de la termodinámica
nos dice que la energía tiende a disiparse a través de procesos como la fricción.
Cualquier máquina real tendría partes móviles
o interacciones con moléculas de aire o líquido
que generaría pequeñas cantidades de fricción y calor,
incluso en el vacío.
Ese calor es la energía que se escapa
y que sigue escapándose,
reduciendo la energía disponible para mover el propio sistema
hasta que la máquina se detendría inevitablemente.
Hasta ahora, estas dos leyes de la termodinámica
han obstaculizado cada idea de movimiento perpetuo
y los sueños de generación de energía perfectamente eficiente que implican.
Sin embargo, es difícil decir con certeza
que nunca descubriremos una máquina de movimiento perpetuo
porque todavía hay mucho que no entendemos del universo.
Tal vez encontremos nuevas formas exóticas de materia
lo que obligaría a revisar las leyes de la termodinámica.
O tal vez hay movimiento perpetuo en pequeñas escalas cuánticas.
Lo que podemos estar razonablemente seguros es que nunca dejaremos de buscar.
Por ahora, lo único que parece
verdaderamente perpetuo es nuestra búsqueda.