Nó không bao giờ hoạt động!

Thuật ngữ “động cơ vĩnh cửu” có một số định nghĩa khác nhau.

1. Bất kì dụng cụ nào đó tiếp tục chuyển động của nó một cách vĩnh viễn mà không hề giảm sút. Đây là cách hiểu theo nghĩa đen của từ.

2. Bất kì cỗ máy nào vi phạm các định luật vật lí, hoặc đòi hỏi các quy luật hoạt động mà vật lí học chưa biết tới, mang tính chất thuần túy suy đoán. Đây là cách dùng từ thông thường.

3. Một cỗ máy liên tục cấp nhiều năng lượng hơn nó nhận vào. Ngày nay, loại này được gọi là “cỗ máy siêu đơn vị” vì hiệu suất của nó lớn hơn một.

Tôi sẽ liệt hai thiết bị cuối vừa kể vào dưới cái tên “những dụng cụ không thể hoạt động được”. Loại thứ nhất không vi phạm bất kì định luật vật lí cơ sở nào, nhưng nó không xảy ra ở những cỗ máy cỡ lớn vì thực tế chẳng có chất liệu nào là vật rắn hoàn toàn không có ma sát. Những hệ duy nhất mà chúng ta biết thuộc về số đó, ví dụ như nguyên tử, có vẻ như biểu hiện năng lượng và động lượng không đổi mãi mãi (nếu không bị gây nhiễu) lại mang bản chất mà chúng ta không thể trực tiếp xác nhận xem thật sự có bất kì chuyển động nào đang diễn ra bên trong chúng hay không. Chúng ta không quan tâm những hệ này, mà chú ý tới các hệ dường như vi phạm các định luật vật lí ở cấp độ vĩ mô – những cỗ máy hoạt động tuần hoàn và có thể thực hiện công có ích mãi mãi, không cần cấp năng lượng.

Các đề xuất động cơ vĩnh cửu thường bị các nhà khoa học bác bỏ theo kiểu hình như hơi vội vàng, sử dụng các khẳng định mang tính giáo điều rằng những cỗ máy như thế bị cấm hoạt động bởi “các định luật của nhiệt động lực học”. Điều này không làm thỏa mãn những ai biết chút ít về vật lí, nhưng xem các định luật của nhiệt động lực học có chút gì đó bí ẩn. Đặc trưng rất cơ bản của các định luật ấy làm người bình thường thấy khó chịu, vì nó có không khí cứu cánh và cấm đoán. Các định luật nhiệt động lực học và các định luật bảo toàn có sức mạnh to lớn vì chúng cho phép chúng ta dự đoán những điều nhất định về một hệ mà không cần phân tích mọi mặt của cơ chế. Chúng còn cho phép những tiên đoán chắc chắn mặc dù chúng ta đã bỏ qua một số chi tiết hay các khó khăn thực nghiệm trong khi xác định chúng.

Tất nhiên, các nhà vật lí không khẳng định bất kì định luật vật lí nào biểu hiện sự thật cuối cùng và không thể thay đổi. Nhà phát minh động cơ vĩnh cửu tận dụng điều này và nói rằng “Những định luật như vậy cho phép chúng ta thử khám phá ra một cái gì đó mới mẻ! Còn nếu như có vết rạn trong những định luật này, thì vết rạn đó chúng ta có thể khám phá và khai thác hay không?” Thực tế lịch sử thì các định luật của nhiệt động lực học ban đầu được đề xuất để mô tả sự thật rằng toàn bộ những nỗ lực trước đó nhằm thu được chuyển động vĩnh cửu đã thất bại. Chúng ta học tập được nhiều điều về các định luật kể từ đó, và có được kiến thức tốt hơn nhiều về chúng và tại sao chúng lại có sức mạnh như thế trong việc mô tả cái gì có thể và cái gì không thể xảy ra trong tự nhiên.

Người ta có thể chỉ ra các cỗ máy chuyển động vĩnh cửu phạm sai lầm về mặt khái niệm hay thực thi bằng những phương tiện đơn giản hơn nhiều. Cách dễ nhận thấy dễ dàng kiểm tra cỗ máy là xem nó có sống cùng với các khẳng định của nhà phát minh hay không. Những khẳng định không trung thực có lẽ thỉnh thoảng bộc lộ theo kiểu này. Nhưng phản ứng thông thường của nhà phát minh là họ nói, “Chỉ cần làm việc thêm chút nữa để trau chuốt và cải thiện bản thiết kế thôi”.

Ở một mức độ khác là những đề xuất cho đến nay chưa hề được chế tạo. Những đề xuất như vậy có thể xuất phát từ những người chân thật (mặc dù có lẽ suy nghĩ lầm lạc), họ biết đôi chút về vật lí và kĩ thuật (nhưng biết không đủ). Vậy làm thế nào chúng ta có thể xác định xem những đề xuất này có đáng bỏ thời gian và công sức để phát triển hay không? Các đề xuất động cơ vĩnh cửu thường có thể chỉ ra được là xây dựng trên những lí giải sai lầm, hay dựa trên sự hiểu không đúng hoặc áp dụng sai của các định luật cơ bản và các nguyên tắc vật lí đã được biết rõ và được kiểm tra rồi.

Đây có thể là bài tập hữu ích cho những người ngoại đạo có hứng thú, và đối với học sinh phổ thông và sinh viên đại học xem xét vật lí, ngay trước khi họ đương đầu với các định luật của nhiệt động lực học.  Mục đích của tôi, trong bài viết này, là đưa một số đề xuất động cơ vĩnh cửu ra phân tích như thế. Trong tiến trình phân tích, chúng ta sẽ đi đến hiểu rõ hơn các định luật vật lí cơ bản, và hiểu được vì sao chúng có thể bị hiểu sai, giải thích sai hoặc áp dụng sai.

(3) Những dụng cụ yêu cầu cấp năng lượng vào để duy trì chuyển động, nhưng được khẳng định là tạo năng lượng ra lớn hơn năng lượng cấp vào. Ngày nay, một số người gọi đây là động cơ “siêu đơn vị”, vì nhà phát minh ra chúng khẳng định chúng có hiệu suất lớn hơn một. Rõ ràng một cỗ máy như vậy (nếu nó tồn tại) có thể được thao tác kĩ thuật để là một động cơ loại (2) đơn giản bằng cách làm lệch hướng một phần năng lượng ra và đưa nó trở lại cấp nguồn để điều khiển cỗ máy. Thật lạ, những người phát minh khẳng định chế tạo được động cơ siêu đơn vị lại từ chối bất kì đề xuất nào làm như thế này để chứng minh một cách thuyết phục những khẳng định của họ cho cỗ máy đó. Thật đáng nghi ngờ.

(4) Những dụng cụ rút ra được một phần “năng lượng tự do” giả định mà các nhà phát minh tưởng tượng lấp đầy toàn bộ không gian. Thường thì năng lượng của ête truyền ánh sáng được giả định rút ra. Ngày nay, chúng ta thật sự không còn xét đến ête, nên những những người này khẳng định là rút trích “năng lượng của chân không”. Dẫu sao, họ khẳng định, nó “ở ngoài kia” và tự do khai thác. Nếu như thật sự có một nguồn năng lượng như thế, thì những cỗ máy này sẽ không vi phạm bất kì định luật vật lí nào. Thật không may, nguồn năng lượng đó thường là một nguồn được đề xuất vì những mục đích nào đó của người phát minh, nó hoàn toàn là sản phẩm trí tuệ của nhà phát minh đó, và nó không được sự ủng hộ của bất kì bằng chứng độc lập nào khác. Cho nên, đối với người quan sát khách quan, những cỗ máy như vậy về mặt thực nghiệm và về mặt lí thuyết là không thể phân biệt với động cơ loại (3).

Vì các nhà phát minh (người tìm kiếm) của các dụng cụ năng lượng tự do khẳng định những cỗ máy như vậy thật sự có năng lượng vào, nên họ bác bỏ tên gọi “động cơ vĩnh cửu”. Họ còn bác bỏ bất kì đề xuất nào rằng họ có thể cho cỗ máy hoạt động bằng cách lái một phần năng lượng ra thành năng lượng vào, lí do vì cỗ máy đó chỉ có khả năng lấy năng lượng từ một nguồn “năng lượng tự do”, hay rằng “năng lượng tự do” là một đặc điểm tinh vi khác của năng lượng bình thường.

Một số tác giả phân loại động cơ vĩnh cửu bằng cách tham chiếu với các định luật nhiệt động lực học mà chúng sẽ vi phạm.

- Động cơ vĩnh cửu thuộc loại một vi phạm định luật thứ nhất của nhiệt động lực học. Chúng tạo ra nhiều năng lượng hơn năng lượng cấp vào, nghĩa là chúng có hiệu suất lớn hơn một.

- Động cơ vĩnh cửu thuộc loại hai vi phạm định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Chúng có độ biến thiên entropy âm hoặc bằng không.

Tôi không sử dụng sự phân loại này nhiều, vì tôi không muốn dính líu nhiều tới các định luật của nhiệt động lực học trong bài viết này. Những thí dụ tôi dự định mô tả là những thí dụ đã được phân tích không thỏa đáng trong các sách vở và báo chí. Nhiều thí dụ ban đầu được đề xuất không phải là những dụng cụ có thể hoạt động được, mà là những câu đố và nghịch lí tinh vi để kiểm tra kiến thức về các nguyên lí vật lí.

Donald E. Simanek (The Museum of Unworkable Devices)