Kỹ sư Nga nộp phát minh động cơ tên lửa "không tưởng", đi ngược quy luật vật lý

Kỹ sư đến từ Udmurtia (Nga) tên là Nikolai Mikhailovich Murzin đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho phát minh mang tên "Cỗ máy chuyển động vĩnh cửu Murzin".

Điều tác giả đề xuất

Theo công thức sáng chế, chiếc "động cơ vĩnh cửu" này sẽ được tạo ra bằng cách phóng một quả tên lửa theo một góc nghiêng so với bề mặt Trái Đất. Tên lửa được gia tốc đến vận tốc vũ trụ cấp 1 (còn gọi là tốc độ quỹ đạo, đạt tốc độ 28.440 km/giờ) sau đó động cơ sẽ được ngắt hoàn toàn.

Theo logic của tác giả: Chỉ cần như vậy là hệ thống đã có thể vận hành giống như một cỗ máy vĩnh cửu.

Nói một cách nôm na, ý tưởng ở đây là: Phóng tên lửa lên, tắt máy, rồi nghiễm nhiên coi như nó sẽ tự chạy mãi mãi, liên tục sản sinh hoặc lưu trữ năng lượng vô tận. Thoạt nghe, điều này tưởng chừng như một phát minh đỉnh cao thuộc lĩnh vực hàng không vũ trụ.

Nhưng điều này trái với quy luật vật lý thông thường.

Tại sao đây không phải là máy chuyển động vĩnh cửu?

Vận tốc vũ trụ cấp 1 không phải là một nguồn năng lượng, mà chỉ là điều kiện để vật thể bay vào quỹ đạo.

Một quả tên lửa khi đạt đến vận tốc này và tắt máy sẽ không hề tự sản sinh ra năng lượng. Nó chỉ đang di chuyển theo quán tính trong trường trọng lực của Trái Đất.

Khi động cơ đã ngắt, hệ thống hoàn toàn không tạo ra bất kỳ thứ gì mới. Quả tên lửa thực chất đang ở trong trạng thái rơi tự do - thứ mà chúng ta vẫn thường gọi là "di chuyển trên quỹ đạo".

Lượng nhiên liệu đốt cháy lúc gia tốc ban đầu chính là năng lượng đã tiêu tốn. Sau khi đã vào quỹ đạo, tên lửa không hề tự bù đắp lại lượng năng lượng đó. Nó chỉ đơn giản là tiếp tục bay cho đến khi bị cản trở bởi môi trường (như lực cản không khí thưa thớt) hoặc rơi xuống.

Không có bất kỳ sự "vĩnh cửu" nào ở đây, đó chỉ là chuyển động theo quán tính, và sớm hay muộn cũng sẽ dừng lại.

Vậy vật lý học nói gì về vấn đề này?

Trong vật lý học, động cơ vĩnh cửu là một khái niệm giả tưởng về những cỗ máy có thể hoạt động liên tục mãi mãi mà không bao giờ ngừng.

Dựa trên bản chất hoạt động, người ta chia chúng thành hai loại chính, nhưng cả hai đều hoàn toàn bất khả thi trong thực tế do vi phạm các quy luật nền tảng của tự nhiên:

Động cơ vĩnh cửu loại 1 (Máy tự sinh năng lượng):

Đây là loại cỗ máy được kỳ vọng có thể liên tục sinh ra công cơ học (hoặc năng lượng) mà không cần cung cấp bất kỳ năng lượng đầu vào nào (như nhiên liệu, điện năng, nhiệt lượng).

Vì sao không thể tồn tại? Ý tưởng này trực tiếp vi phạm Định luật 1 Nhiệt động lực học (hay còn gọi là Định luật bảo toàn năng lượng). Định luật này khẳng định: Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Do đó, một cỗ máy không thể tạo ra năng lượng từ "con số 0".

Động cơ vĩnh cửu loại 2 (Máy biến toàn bộ nhiệt thành công):

Loại cỗ máy này chấp nhận cần có năng lượng đầu vào (thường là nhiệt năng), nhưng kỳ vọng có thể chuyển hóa 100% lượng nhiệt đó thành công cơ học mà không hề để thất thoát hay tổn hao ra môi trường.

Vì sao không thể tồn tại? Ý tưởng này vi phạm Định luật 2 Nhiệt động lực học. Định luật này chỉ ra rằng quá trình truyền nhiệt luôn có tính một chiều và luôn đi kèm với sự tăng độ hỗn loạn (entropy). Trong thực tế, không một hệ thống nào đạt hiệu suất tuyệt đối 100%; luôn luôn có một phần năng lượng bị tiêu tán dưới dạng nhiệt hao phí ra môi trường xung quanh.

Tóm lại, dù là mơ ước tạo ra năng lượng từ hư không (Loại 1) hay mong muốn đạt tới hiệu suất tuyệt đối không hao phí (Loại 2), các thiết bị này đều chỉ tồn tại trên lý thuyết vì chúng đi ngược lại hoàn toàn với các nguyên lý nhiệt động lực học đã được khoa học chứng minh.

Đơn đăng ký của Nikolai Mikhailovich Murzin thực chất không thuộc loại nào trong hai loại trên. Nó mô tả sự tăng tốc của tên lửa - một quá trình cần năng lượng và không cung cấp nguồn năng lượng vô hạn. Gọi đây là máy chuyển động vĩnh cửu là nhầm lẫn giữa quán tính với nguồn năng lượng.

Tham khảo: FT