การเคลื่อนที่นิรันดร์ (Perpetual motion) MO Memoir : Saturday 12 December 2558

คำว่า "Perpetual motion" นี้มีผู้แปลว่า "การเคลื่อนที่ของเครื่องจักรกลในทางทฤษฎี ซึ่งถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงาน (จะเนื่องด้วยแรงเสียดทานหรือด้วยเหตุใดก็ตาม) จะทำให้การเคลื่อนนี้เป็นไปได้อย่างต่อเนื่องด้วยอัตราเดิมโดยไม่จำเป็นต้องมีการป้อนพลังงานจากแหล่งภายนอกเข้าไป"
 

รูปที่ ๑ หนังสือ "ฟิสิกส์เพื่อความเพลิดเพลิน" (ซ้าย) เล่ม ๑ พิมพ์ในปีพ.ศ. ๒๕๒๕ (ขวา) เล่ม ๒ พิมพ์ในปีพ.ศ. ๒๕๒๗

เมื่อกว่า ๓๐ ปีที่แล้วทางสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติได้รับมอบลิขสิทธิ์หนังสือจากสถานฑูตรัสเซียเพื่อจัดแปลเป็นภาษาไทย ผมเข้าใจว่าหนังสือที่ได้รับมอบลิขสิทธิ์มานี้จะมีอยู่หลายเล่มด้วยกัน แต่ที่เอามาเขียนเรื่องราวในวันนี้มี ๒ เล่มคือ "ฟิสิกส์เพื่อความเพลิดเพลิน เล่ม ๑" และ "ฟิสิกส์เพื่อความเพลิดเพลิน เล่ม ๒"
 

หนังสือ "ฟิสิกส์เพื่อความเพลิดเพลิน เล่ม ๑" แปลจากต้นฉบับภาษาอังกฤษเรื่อง "Physics for Entertainment : Book I" ซึ่งแปลจากต้นฉบับภาษารัสเซียมาเป็นภาษาอังกฤษโดย Arthur Shkaraosky ส่วนหนังสือ "ฟิสิกส์เพื่อความเพลิดเพลิน เล่ม ๒" ก็แปลจากต้นฉบับภาษาอังกฤษเรื่อง "Physics for Entertainment : Book II" ซึ่งแปลจากต้นฉบับภาษารัสเซียมาเป็นภาษาอังกฤษโดย Arthur Shkaraosky เช่นกัน รายละเอียดต่าง ๆ ของหนังสือที่จัดแปลเป็นภาษาไทยนี้ดูได้ในรูปที่ ๒ ผมเองก็ไปได้หนังสือสองเล่มนี้มาเมื่อร่วม ๓๐ ปีที่แล้วจากศูนย์หนังสือจุฬา ที่ใต้ถุนศาลาพระเกี้ยว (ตอนนั้นศูนย์หนังสือจุฬาก็มีอยู่แห่งเดียวในประเทศ)

รูปที่ ๒ รายละเอียดการแปลเป็นภาษาไทย

ในฉบับแปลเป็นภาษาไทยได้นำคำนำของผู้แต่งหนังสือที่เขียนให้กับฉบับภาษารัสเซียในการตีพิมพ์ครั้งที่ ๑๓ มาลงเอาไว้ ทำให้ทราบว่าหนังสือต้นฉบับภาษารัสเซียเขียนโดย ยา พีรีลแมน (Ya Perelman ผมเขียนตามฉบับแปลไทย สำหรับผู้สนใจประวัติผู้เขียนสามารถหาอ่านเพิ่มเติมได้ใน wikipedia ในชื่อ Yakov Perelman) หนังสือเล่มนี้ได้รับการแปลเป็นภาษายูเครนในปีพ.ศ. ๒๔๖๘ และแปลเป็นภาษาเยอรมันปนฮิบบรูในปีพ.ศ. ๒๔๗๔ เรียกว่าถ้านับจากต้นฉบับภาษารัสเซียที่ทำการตีพิมพ์ครั้งแรก หนังสือเล่มนี้ก็น่าจะมีอายุกว่าร้อยปีแล้ว
 

ที่วันนี้หยิบหนังสือสองเล่มนี้ขึ้นมาก็เพราะในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมามีข่าวเกี่ยวกับสิ่งประดิษฐ์ที่ได้พลังงานมาฟรี ๆ อยู่ได้ด้วยตนเอง โดยไม่ต้องพึ่งแหล่งพลังงานภายนอก (อีกแล้ว) 
   

รูปที่ ๓ รูปแบบหนึ่งของเครื่องจักรที่หมุนได้เองตลอดเวลา ด้วยการใช้ลูกตุ้มถ่วงน้ำหนัก
 

ความต้องการได้พลังงานมาฟรี ๆ โดยไม่ต้องลงทุนนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ มีมานานแล้ว อย่างน้อยก็ตั้งแต่ยุโรปสมัยกลาง และยังคงมีมาจนถึงปัจจุบัน แต่ก็ยังไม่มีใครประสบความสำเร็จสักที หนังสือสองเล่มที่ยกมาเล่าในวันนี้ก็กล่าวถึงเรื่องแบบนี้และให้ตัวอย่างประกอบไว้หลายตัวอย่าง (ที่ไม่ประสบความสำเร็จ) ซะด้วย ลองเริ่มจากตัวอย่างแรกในรูปที่ ๓ ที่ออกแบบให้ลูกตุ้มน้ำหนักทางด้านขวามือนั้นตกลงล่าง ซึ่งจะไปดันให้เฟืองนั้นหมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกาและยกตุ้มน้ำหนักทางด้านซ้ายกลับขึ้นไปด้านบนใหม่ ก่อนที่จะเคลื่อนตกลงมาใหม่ทางด้านขวา อุปกรณ์ในรูปที่ ๔ ก็มีหลักการทำงานแบบเดียวกับอุปกรณ์ในรูปที่ ๓ แต่คราวนี้ออกแบบให้ลูกตุ้มน้ำหนักนั้นกลิ้งตกลงล่างอยู่ในช่องว่างของวงล้อทางด้านขวา ก่อนจะถูกการหมุนของวงล้อยกกลับขึ้นไปด้านบนใหม่
 

รูปที่ ๔ อุปกรณ์ทำนองเดียวกับรูปที่ ๓ แต่คราวนี้ให้ลูกตุ้มน้ำหนักเคลื่อนที่อยู่ในช่องของวงล้อ

เปลี่ยนจากวงล้อมาเป็นพื้นลาดเอียงดูกันบ้าง แนวความคิดของรูปที่ ๕ คือให้ตุ้มน้ำหนักทางด้านขวาลื่นไถลลงล่าง เพื่อไปดึงเอาตุ้มน้ำหนักที่อยู่ทางด้านซ้ายขึ้นด้านบน ก่อนที่จะเคลื่อนที่ขึ้นมาจนถึงจุดสูงสุดของพื้นลาดเอียงแล้วร่วงหล่นลงไปใหม่ การออกแบบนี้มาจากแนวความคิดที่ว่าด้วยพื้นลาดเอียงที่มีความชันต่ำนั้น แรงดึงที่ใช้ดึงวัตถุหนักขึ้นที่สูงจะลดลง แต่ผู้ออกแบบคงลืมนับจำนวนตุ้มน้ำหนักที่อยู่ทางด้านซ้ายที่มีมากกว่าทางด้านขวา
 

รูปที่ ๕ การออกแบบที่ใช้หลักการของพื้นลาดเอียง

เปลี่ยนจากการใช้ตุ้มน้ำหนักมาเป็นน้ำหนักของโซ่กันดูบ้าง แนวความคิดของอุปกรณ์ในรูปที่ ๖ ก็ไม่ได้แตกต่างไปจากอุปกรณ์ในรูปที่ ๕ กล่าวคือถ้าทำให้โซ่ด้านขวามือมีความยาวมากกว่าด้านซ้ายมือ น้ำหนักของโซ่ด้านขวามือก็จะมากกว่าน้ำหนักของโซ่ทางซ้ายมือ ดังนั้นโซ่ด้านขวามือจะตกลงล่าง และดึงโซ่ด้านซ้ายมือสูงขึ้นไป ทำให้ล้อเฟืองตัวบนสุดที่โซ่พันอยู่นั้นหมุนได้ตลอดเวลา

รูปที่ ๖ แนวความคิดนี้ใช้น้ำหนักจากโซ่ที่มีความยาวต่างกัน

ไส้ตะเกียง (และไส้เทียน) ทำงานด้วยการอาศัยแรงแคปปิลารีทำให้ของเหลวเคลื่อนที่ขึ้นที่สูงกว่าได้ อุปกรณ์ในรูปที่ ๗ ก็ออกแบบโดยอาศัยแนวความคิดนี้ กล่าวคือถ้ามีไส้ตะเกียงจำนวนมากพอก็จะสามารถดูดน้ำจากถาดด้านล่างไปไว้ในถาดด้านบนได้ และให้น้ำที่เอ่อล้นจากถาดด้านบนนั้นไปหมุนกังหันไอน้ำอีกที 
  

รูปที่ ๗ การออกแบบที่ใช้หลักการทำงานของไส้ตะเกียง

ถ้าคิดว่าอุปกรณ์ในรูปที่ ๗ นั้นมีขนาดเล็กเกินไปก็ขอแนะนำระบบในรูปที่ ๘ ที่อาศัยหลักการลอยตัวของวัตถุในของเหลวที่ใช้กล่องที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ มุดเข้าทางด้านล่างของอาคารและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำทางด้านบน (ตอนนี้ให้สมมุติว่าไม่มีการรั่วไหลของน้ำที่ทางด้านเข้าของกล่องทางด้านล่างของอาคารก่อนนะครับ)

 รูปที่ ๘ เครื่องจักรนิรันดร์ขนาดใหญ่ที่ใช้หลักการลอยตัวของวัตถุในของเหลว กล่องที่ลอยตัวสูงขึ้นทางด้านขวาจะไปดึงให้กล่องที่อยู่ทางด้านซ้ายมุดกลับเข้ามาใต้ผิวน้ำใหม่

อุปกรณ์ไฮเทคตัวสุดท้ายที่หนังสือดังกล่าวยกมาให้ชมคืออุปกรณ์ที่อาศัยแรงแม่เหล็กจากแม่เหล็ก (ก) ดูดให้ตุ้มน้ำหนัก (ข) เคลื่อนที่ขึ้นไปตามพื้นลาดเอียง (ม) ไปจนถึงจุดบนสุด (ค) ก็จะร่วงหล่นลงล่างไหลไปตามราง (น) และใช้แรงเฉื่อยจากการไหลลงนั้นส่งตัวกลับไปบนพื้นลาดเอียง (ม) ใหม่ด้วยก่อนที่จะวนกลับตรงทางโค้ง (ง) กลับไปอยู่บนพื้นลาดเอียง (ม) ใหม่อีกครั้งหนึ่ง 
  

รูปที่ ๙ ระบบนี้ใช้แรงแม่เหล็กดูดเข้าลูกเหล็กในเคลื่อนที่ขึ้นด้านบน

เป็นไงครับเครื่องจักรกลที่หมุน/เคลื่อนไหวได้อย่างนิรันดร์โดยไม่ต้องพึ่งพึงแหล่งพลังงานอื่น (นอกจากแรงโน้มถ่วง) ถ้าจะใช้เข้ายุคกับปัจจุบันหน่อยก็คงเป็นแนวความคิดแบบใช้มอเตอร์ไฟฟ้าไปหมุนไดนาโมให้ผลิตกระแสไฟฟ้า แล้วเอากระแสไฟฟ้าที่ได้นั้นมาหมุนมอเตอร์ไฟฟ้าใหม่อีกที
  

เนื่องด้วยท้ายกระดาษมีที่ว่างเหลือก็ขอปิดท้าย Memoir ฉบับนี้ด้วยภาพบรรยากาศงานปั่นจักรยานเมื่อบ่ายวันวานสักรูปก็แล้วกัน ถึงแม้จะเป็นระยะทางเพียงสั้น ๆ แต่พวกเขาก็ตั้งใจมุ่งมั่นที่จะมาร่วมงาน (ที่แปลกคือนายตำรวจนายหนึ่งที่มาปฏิบัติหน้าที่อยู่แถวนี้กลับไม่รู้ว่าขบวนนี้มาจากไหนมาได้อย่างไร เพราะเห็นเข้ามาสอบถามขบวนนี้ว่าโผล่มาได้ยังไง)