永久機関とは エネルギーを自分で生み出し続ける不思議な装置 わかりやすく解説！
実現不可能とされる永久機関についてご紹介します。
もしも、永久機関が作られたら人々は仕事をしないで楽な生活を送れるでしょう。
まず永久機関についてご説明します。
永久機関（えいきゅうきかん、英: perpetual motion machine）とは、外部からエネルギーを受け取ることなく、仕事を行い続ける装置である。
古くは単純に外部からエネルギーを供給しなくても永久に運動を続ける装置と考えられていた。しかし、慣性の法則によれば外力が働かない限り物体は等速直線運動を続けるし、惑星は角運動量保存の法則により自転を続ける。そのため、単純に運動を続けるのではなく、外に対して仕事を行い続ける装置が永久機関と呼ばれる。
と書いてありますが、要約すると『自分でエネルギーを生み出し続ける装置』のことです。
まだ仕事を習っていない方向けに、仕事とは何かを簡単にご説明します。
今回の仕事は社会人がするものではなく、物理学における仕事です。
物体に力を加えることを仕事といいます。
例えば、左の人は台車を押していますよね、この時は「仕事をしている」といいます。
そして右の人も仕事をしているといいます。
大きさや重さは関係なく物体に力を与えることを仕事といいます。
仕事は数値で表させるもので仕事の大きさというものがあります。
この画像の場合左の人の方が大きな仕事をしています。
※ものがものに力を加えても仕事といいます。
少し難しいかもしれませんが、仕事の公式があるのでご紹介しておきます。
仕事の公式
物体AがBに対して力F(N)を及ぼして、力の方向に距離s(m)だけ変位したとき
仕事 = 力 ×距離
W = F × s
です。
例えば、Aさんが箱を10Nの力（F）で3m（s）動かした時の仕事は
10 × 3 となり、仕事は30となります。
永久機関の話に戻りますが、もしも永久機関が誕生すれば人類はエネルギーを生み出す必要がなくなります。自動でエネルギーを生み出すのですから。
ですが、永久機関は作ることができないとされています。
理由は、19世紀に確立した熱力学の基本原理に反しているためです。
例えば、何かを動かすと摩擦などのエネルギーロスが発生します。
これをゼロにしないと、追加のエネルギーなしに動き続ける機関はできません。
Youtubeで検証している動画があったのでご紹介しておきます。
空気抵抗も摩擦もない天体の公転や自転は、仕事をしていないので永久機関とは呼べないが、原理的には永久に続く運動ですが、実際には他の天体からの重力などの影響があるのでいつかは停止するのです。
簡単な例を挙げると、照明を思い浮かべてください。
明るくしてから触ってみると少し熱があり、暖かく感じませんか？
電気エネルギー全てを光に変換することができず、熱エネルギーになってしまっているのです。熱エネルギーの発生する量を減らすことによって省エネができます。
実際に永久に仕事をし続けるものはないのでしょうか…
僕はあると思います。
確かに熱力学の基本原理に反してはいますが、こう思いませんか？
宇宙に終わりがないのならば、
「宇宙はエネルギーを生み出している」
宇宙全体で考えてみてください。
宇宙は外部からエネルギーを受けていないとすれば永久機関ではないのでしょうか？
この考えは最初に地球は永久機関ではないかと思ったことがきっかけです。
地球ってエネルギーがありますよね。雨が降ったり、風が吹いたり、地震が起きたり…
でもこれは太陽からのエネルギーを受けていて、蒸発した水が重力などによって落ちたりと外部からエネルギーを受けています。
では宇宙はどうでしょうか？
宇宙の始まりは無から生まれたと言われます。
宇宙の外から仕事を受けていないのなら永久機関でしょう。
宇宙が永久機関でないのなら、宇宙はいつか静止してしまうのでしょうか。
終わりがないということはエネルギー生み出し続けるはず。
エネルギーを生み出し続けるのなら永久機関と呼べるのではないか。
これはあくまでも僕の考えです。
永久機関は本当に存在するのでしょうか。
ここで注意ですが、ただ永久に運動するだけでは永久機関と呼ばないそうです。外部に対して仕事をし続けるのです。
これまで人類はたくさんの永久機関を考え、作成しましたが、摩擦、空気抵抗などの影響で永久機関はないと結論づけてから、作ろうとする人が減ったようです。
人類が考えた永久機関についてご紹介します。
アンバランスな車輪
車輪の左側にあるおもりと右側にあるおもりの数を比べると、左の方が多い。
つまり一個ずつのおもりを比べるとの回転軸を中心とする運動がつりあっていないように見えるが、全体を考えると数が多い分だけ左が巻き返して、結果として引き分けになり、動かない。一個一個の物体を見るのではなく、全体を見なくては間違える。
ステヴィンの鎖
右の辺の方がおもりの量が多いので、永遠に回り続ける！と考えると間違いです。
これはおもり一つ一つの分力が変わります。
その分力の差は左右のおもりの数の違いでバランスが保たれているのです。
この三角形の問題を考えたのはステヴィンという物理学者ですが、彼は「これは永久機関になる」と言ったのではなく、「これが動かないということは、力を分解するときは平行四辺形を使えばよい」と主張しました。ステヴィンは力を分解して力のつりあいを考えるという手法を編み出したのである。
Youtubeでもっとたくさんの永久機関をご紹介している動画があります。
記事を読んでいただきありがとうございます。
宇宙って永久機関でしょうか？是非コメント欄であなたの考えを教えてください。もしかしたら近い未来誰かが開発するのかもしれません。
そして、その人物とはこの記事で興味を持ったあなたなのかもしれません。
何らかの人類が理解できないような技術が誕生するのかも。
楽しみです！未来を開発しましょう。
【おすすめ記事】
記事の内容に間違いがあった場合は、Twitterもしくはお問い合わせフォームからお伝えください。
