Perpetuum mobile

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Ein Perpetuum mobile (lat. „sich ständig Bewegendes“) ist eine (hypothetische) Maschine, die, einmal in Bewegung gesetzt, ohne Energiezufuhr ewig weiterläuft. In diesem Fall spricht man von einem Perpetuum mobile zweiter Art, das aber nach den physikalischen Gesetzen der Thermodynamik unmöglich scheint, da durch Reibung immer ein Teil der beim ersten Anstoß eingesetzten Energie in nach dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nicht mehr nutzbare Wärme umgewandelt wird.

Verrichtet die Maschine darüber hinaus auch physikalische Arbeit, spricht man von einem Perpetuum mobile erster Art. Dabei würde aber der in der Physik als uneingeschränkt gültig angesehene Energieerhaltungssatz, der Erste Hauptsatz der Thermodynamik, verletzt.

„Nun sagt der gegenwärtige physikalische Denker: Es ist also unmöglich, daß, wenn irgendwo eine Energie erscheint, eine Kraftwirkung erscheint, diese von irgend etwas anderem herkommt als von einer schon vorhandenen anderen Energie. Wenn ich also irgendwo ein in sich geschlossenes System von Energien habe, zunächst von Energien einer bestimmten Form, und es treten andere Energien mit auf, so müssen diese die Umwandlung der schon vorhandenen Energien des geschlossenen Systems sein. Nirgends kann in einem geschlossenen System eine Energie anders denn als Umwandlungsprodukt erscheinen. Eduard von Hartmann, der, wie ich schon angedeutet habe, die gegenwärtigen physikalischen Ansichten in seine philosophischen Begriffe faßt, hat diesen sogenannten ersten Satz der mechanischen Wärmetheorie ausgesprochen mit den Worten: «Ein Perpetuum mobile der ersten Art ist eine Unmöglichkeit.» Was wäre ein Perpetuum mobile der ersten Art? Ein Perpetuum mobile der ersten Art wäre eben eine Einrichtung, wodurch eine Energie als solche in einem geschlossenen Energiesystem entstehen würde. So daß also Eduard von Hartmann die hierauf bezügliche Tatsachenreihe eben dahin zusammenfaßt, daß er sagt: «Ein Perpetuum mobile der ersten Art ist eine Unmöglichkeit.»

Nun kommen wir zu der zweiten Tatsachenreihe, die sich uns durch das heutige Experiment veranschaulicht hat: Wir können in einem in sich scheinbar geschlossenen System von Energien die eine Energie in die andere umwandeln. Dabei zeigt sich, daß die Umwandlung aber doch gewissen Gesetzmäßigkeiten unterliegt, die mit der Qualität der Energien zusammenhängen, und zwar so, daß eben Wärmeenergie sich nicht ohne weiteres ganz umwandeln läßt in mechanische Energien, sondern immer ein Rest bleibt. So daß es also unmöglich ist, Wärmeenergie in einem geschlossenen System so in mechanische Energie umzuwandeln, daß nun wirklich alle Wärme als mechanische Energie erscheint. Würde man dies erreichen können, daß alle Wärme als mechanische Energie erscheint, dann würde man wiederum die mechanische Energie umwandeln können in Wärme. Es würde möglich sein, daß in einem solchen geschlossenen System eine Energiequalität in die andere sich umwandeln würde. Man würde damit die Möglichkeit geboten haben, immer das eine in das andere umzuwandeln. Eduard von Hartmann drückt wiederum diesen Satz so aus, daß er sagt: Ein solches geschlossenes System, in dem man zum Beispiel die ganze vorhandene Wärme umwandeln könnte in mechanische Arbeit, wo man mechanische Arbeit wiederum umwandeln könnte in Wärme, wo also ein Kreislauf entsteht, wäre ein Perpetuum mobile der zweiten Art. Aber auch ein solches Perpetuum mobile der zweiten Art ist eine Unmöglichkeit, sagt er, und dies sind im Grunde genommen für die Denker des 19. Jahrhunderts und des angehenden 20. Jahrhunderts auf dem Gebiete der Physik die zwei Hauptsätze der sogenannten mechanischen Wärmelehre:

«Ein Perpetuum mobile der ersten Art ist eine Unmöglichkeit.» «Ein Perpetuum mobile der zweiten Art ist eine Unmöglichkeit.» Die Sache hängt sogar mit der Geschichte der Physik im 19. Jahrhundert zusammen. Der erste, der aufmerksam gemacht hat auf diese scheinbare Umwandlung des Wärmewesens in andere Energieformen oder anderer Energieformen in Wärme, das war ja Julius Robert Mayer, der im wesentlichen aufmerksam geworden ist auf den Zusammenhang zwischen Wärme und anderen Energieformen als Arzt, indem er in der heißen Zone eine andere Beschaffenheit des venösen Blutes bemerkt hat als in der kalten Zone und daraus schloß auf eine andere Art der physiologischen Arbeit in dem einen und in dem anderen Falle beim menschlichen Organismus. Er hat dann hauptsächlich aus diesen seinen Erfahrungen, die er vermehrt hat, später eine etwas verwuselte Theorie aufgestellt, und bei ihm hat eigentlich diese Theorie noch keinen anderen Umfang als den: Man könne entstehen lassen aus der einen Energieform die andere. — Dann ist die Sache von verschiedenen anderen Leuten, unter anderen von Helmboltz, weiter ausgearbeitet worden. Schon bei Helmholtz tritt nun eine eigentümliche Form des physikalisch- mechanischen Denkens als Ausgangspunkt der ganzen Betrachtung auf. Nimmt man gerade die wichtigste Abhandlung von Helmholtz, durch die er die mechanische Wärmetheorie zu stützen versucht in den vierziger Jahren des 19. Jahrhunderts, so liegt diese schon - und zwar als Postulat - dem Hartmannschen Gedanken zugrunde: Ein Perpetuum mobile der ersten Art ist eine Unmöglichkeit; weil ein Perpetuum mobile unmöglich ist, müssen die verschiedenen Energiearten nur Umwandlungen voneinander sein, es kann niemals eine Energieform aus dem Nichts entstehen. Man kann den Satz, von dem man ausgeht als einem Axiom: Ein Perpetuum mobile der ersten Art ist eine Unmöglichkeit -, umwandeln in den anderen: Die Summe der Energien im Weltensystem ist konstant. Es entsteht niemals eine Energie, es vergeht niemals eine Energie. Es verwandeln sich nur die Energien. Die Summe der Energien im Weltensystem ist konstant. - Die beiden Sätze

«Es gibt kein Perpetuum mobile der ersten Art.»
«Die Summe aller Energien im Weltenall ist konstant.»

enthalten im Grunde genommen genau dasselbe. Nun, darum handelt es sich, daß wir mit der Denkweise, die wir schon angewendet haben bei all unseren Betrachtungen, einmal in diese ganze Anschauungsart ein wenig hineinleuchten.“ (Lit.:GA 321, S. 119ff)

Literatur

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