В настоящее время идея вечного двигателя официально считается псевдонаучной и невозможной, что не является препятствием для отдельных энтузиастов, надеющихся произвести научно-техническую революцию. Пока что perpetuum mobile, или вечный двигатель, работает лишь в воображении их творцов. Но, несмотря, ни на что, идея создания вечного двигателя не умирает и работы над новыми проектами в этом направлении продолжаются. В наше время при быстром развитии науки и техники многие «чудеса» прошлого становятся обыденной реальностью.

Где, когда и почему возникла идея вечного двигателя нам неизвестно, также как и неизвестно имя первого энтузиаста, в чьей голове возник замысел этой величайшей идеи.

Предполагают, что идея вечного двигателя возникла из идеи об устройстве, которое могло бы приводить в движение машины, не используя ни мускульную силу людей и животных, ни силу ветра и падающей воды. Самое раннее сведение о вечном двигателе относят к упоминаемом вечном двигателе в виде колеса в трактате Shishyadhividdhidatantra, или «Трактат, который расширяет интеллект студентов» (748 г.) индийского астронома, математика и астролога Лалла (ок. 720 г. – ок. 790 г.). Он принадлежал к семейству известных астрономов. Лалла был сыном Тривикрамы Бхатты и внуком Шамбы, и жил в центральной Индии, возможно, в регионе Лана в современном южном Гуджарате. Лалла был известен как один из ведущих индийских астрономов восьмого века. В настоящее время считается, что только две работы Лаллы сохранились.

Индийский математик и астроном Бхаскара Ачарья (1114 г. – 1185 г.) в своём трактате Siddhantasiromani (Сиддханта Широмани – Венец учения) (около 1150 года) описывает некое колесо с прикреплёнными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Принцип действия этого первого механического вечного двигателя был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещённых на окружности колеса. Бхаскара обосновывает вращение колеса весьма просто: «Наполненное таким образом жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе».

Также о вечном двигателе рассказывается в сочинении араба Фахра ад-дин-Ридваи бен Мохаммеда (около 1200 года). В Европе первые известия о вечном двигателе связаны с именем одного из выдающихся людей XIII века – Виллара д’Оннекура – французского архитектора и инженера (около 1235-1240 годов).

В XIII веке в Европе с развитием механики проявился практический интерес к созданию вечного двигателя – универсального двигателя, способного работать в любом месте, который был бы очень полезен средневековому ремесленнику. Он мог бы приводить в движение кузнечные меха, подававшие воздух в горны и печи, водяные насосы, крутить мельницы, поднимать грузы на стройках. Создание такого двигателя позволило бы сделать существенный шаг и в энергетике, и в развитии производительных сил в целом.

Люди, мечтавшие создать универсальный двигатель, опирались, прежде всего, на то вечное движение, которое они видели в окружающей природе: движение солнца, луны и планет, морские приливы и отливы, течение рек. Такое вечное движение называлось «perpetuum mobile naturae» – естественное, природное вечное движение. Существование такого природного вечного движения со средневековой точки зрения неопровержимо свидетельствовало о возможности создания и искусственного вечного движения – «perpetuum mobile artificae». Надо было только найти способ перенести существующие в природе явления на искусственно созданные машины. Представление о вечном двигателе со временем существенно менялось в соответствии с развитием науки, в частности физики, и задачами, которые возникали перед энергетикой.

В развитии идеи вечных двигателей можно выделить три периода.

1-й период – XIII – XVIII вв.

Поначалу изобретатели вечных двигателей не понимали принципиальной разницы между вечным движением небесных тел и связанных с ним явлений (например, морских приливов) и тем движением, посредством которого они хотели производить работу в двигателях. И вообще, вопрос о том, откуда должна была взяться эта работа, в то время вообще не возникал. Только примерно с XVI века, когда постепенно начала формироваться мысль о некой «силе» как источнике движения и о том, что эта сила не может ни возникнуть из ничего, ни исчезнуть бесследно, появились сомнения в возможности, а затем и убеждение в невозможности создания вечного двигателя. Однако, этого мнения придерживались не все, а только очень небольшой круг лучших ученых-физиков и механиков. И общим достоянием мнение наиболее квалифицированных специалистов не стало. И только официальным решением Парижской академии наук в 1775 году было прекращено рассмотрение любых проектов, касающихся вечного двигателя. Это событие ознаменовало окончание первого периода истории идеи вечного двигателя.

2-й период – XVIII – последняя четверть XIX вв.

В этот период наукой было определено понятие энергии и получено окончательное оформление закона ее сохранения. Были заложены основы термодинамики – науки об энергии и ее превращениях.

В середине XIX века в результате работ немецкого учёного Ю. Р. Майера (J. R. Мауег), английского физика Дж. П. Джоуля (J. Joule) и немецкого физика Г. Гельмгольца (G. Helmholtz) было сформулировано Первое начало термодинамики. Ю. Р. Майер сформулировал принцип взаимопревращаемости теплового и механического движений и теоретически вычислил термомеханический эквивалент (1842), экспериментально его определил Дж. П, Джоуль (1843), Г. Хельмгольц отметил универсальный характер закона сохранения энергии (1847).

Параллельно с развитием науки, изобретатели с неослабевающими усилиями продолжали работать над созданием различных вариантов вечных двигателей. В этот период наука сосуществовала с изобретательской деятельностью, которая не всегда опиралась на последние достижения науки.

Этот парадокс сложился из-за того, что, с одной стороны, возросли требования к энергетике, потреблявшей много топлива, и с другой, – Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) не был еще достаточно хорошо известен широкому кругу людей, занимавшихся техникой. Второй период заканчивается с открытием Первого начала термодинамики — одного из трёх основных законов термодинамики, представляющего собой закон сохранения энергии для термодинамических систем. Его часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счет своей внутренней энергии или какого-либо внешнего источника энергии.

3-й период – последняя четверть XIX в. – настоящее время.

Третий период развития идеи вечных двигателей характерен тем, что современные изобретатели вечных двигателей в отличие от своих коллег, работавших в предыдущие времена, больше знают о существовании научных законов, исключающих возможность его создания. Поэтому они пытаются создавать вечные двигатели, не противоречащие научным постулатам.

На основе обобщения опытных фактов и многочисленных экспериментальных подтверждений было сформулировано Второе начало термодинамики. Этот постулат был сформулирован как закон природы H. Л. С. Карно (N. L. S. Carnot) в 1824 году, P. Клаузиусом (R. Clausius) в 1850 году и У. Томсоном (Кельвином) (W. Thomson, Kelvin) в 1851 году в различных, но эквивалентных формулировках. Второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса утверждает, что процесс, при котором не происходит никаких изменений, кроме передачи тепла от горячего тела к холодному, необратим, т. е. теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более горячему (принцип Клаузиуса). Согласно формулировке Томсона, процесс, при котором работа переходит в тепло без каких-либо иных изменений состояния системы, необратим, т. е. невозможно полностью преобразовать в работу всё тепло, взятое от тела, не производя никаких других изменений состояния системы (принцип Tомсона). Принцип Томсона эквивалентен утверждению о невозможности вечного двигателя 2-го рода.

Заключение о недостижимости абсолютного нуля привело Нернста к окончательной формулировке третьего начала термодинамики – никаким конечным процессом нельзя охладить тело до абсолютного нуля. Отсюда и вывод о невозможности perpetuum mobile III рода, т. е. вечного двигателя с температурой холодильника, равной нулю.

Все три закона термодинамики иногда формулируют как постулаты о невозможности создания вечного двигателя первого, второго и третьего рода. Вечный двигатель первого рода — это двигатель, который совершает работу, не потребляя энергии, что противоречит первому закону термодинамики. Вечный двигатель второго рода — двигатель, который превращает всю теплоту в работу, т. е. нарушается второй закон термодинамики. Вечный двигатель третьего рода работает при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, т. е. нарушается третий закон термодинамики.