Energieerhaltung

Bei Wikipedia können Sie populärwissenschaftlich formuliert nachlesen, warum ein Perpetuum Mobile nicht funktioniert. Sie finden dort auch die Definitionen für ein P.M. erster, zweiter und dritter Art. Um es gleich vorwegzunehmen, das Besslerrad gehörte zu keiner dieser Kategorien.

Die Definition für ein abgeschlossenes System lautet: “Wenn in einem System Körper nur untereinander in Wechselwirkung treten können und keine Krafteinwirkung von außen auftritt, spricht man von einem abgeschlossenen System.” 

Ergänzend wird auf den Energieerhaltungssatz der klassischen Mechanik hingewiesen. Er sagt aus, dass die Gesamtenergie eines Systems durch Vorgänge, die ausschließlich innerhalb des betrachteten Systems stattfinden, nicht verändert werden kann. In einem abgeschlossenen System ist es per dieser Aussage also unmöglich, Energie zu erzeugen oder zu vernichten.

Bei Besslers Rad handelte es sich nicht um ein abgeschlossenes System und daher nach heutigem Sprachverständnis auch nicht um ein Perpetuum Mobile. Seiner Erfindung wurde durch die Gravitation ständig von außen neue Energie zugeführt. Offenbar hatte er bei seinem einseitig drehenden Rad einen Weg gefunden, die wirksamen Massen darin so anzuordnen und bei der Drehung so zu bewegen, dass zu keinem Zeitpunkt ein Gleichgewichtszustand eintrat. Bessler  muss fest an diese Möglichkeit geglaubt haben, sonst hätte er nicht zehn Jahre lang unermüdlich geforscht. Allein für die Ausdauer gebührt ihm Bewunderung. Dies um so mehr, als alle Autoritäten fest behaupteten, (damals übrigens wie heute), es sei unmöglich. Solche Behauptungen als unbewiesen zu erkennen und sie deshalb zu ignorieren, lässt einen wachen Geist vermuten. Hätte es in der Geschichte nicht immer wieder Personen gegeben, die die aktuelle Lehrmeinung respektlos in Frage gestellt hätten, würde die Sonne sich möglicherweise immer noch um die Erde drehen.

Das, was die Schulphysik gegenwärtig an Begründungen anbietet, um die Unmöglichkeit eines durch die Gravitation angetriebenen Rades zu belegen, sind nur pseudowissenschaftliche Meinungsäußerungen, die sich auf das “Jeder-weiß-doch-Prinzip” stützen. Es gibt keine Gesetzmäßigkeit, die einen solchen Antrieb als realitätsfern ausweist. Erst recht existiert kein Naturgesetz, das die Gravitation als Energielieferant ausschließt. Durch die Gezeitenkraftwerke wäre es erkennbar widerlegt. Ebbe und Flut werden dort erfolgreich zur Erzeugung von Strom genutzt.

Zwar sind, (Bessler mutmaßlich ausgenommen), bis in unsere heutigen Tage alle Versuche gescheitert, ein ausschließlich durch die Gravitation angetriebenes Rad zu realisieren, aber das alleine ist kein Beweis dafür, dass ein solcher Antrieb nicht möglich ist. Die Behauptung, dass das Energieerhaltungsprinzip dabei verletzt würde, ist grober Unfug. Wenn Gravitationskräfte in einem Rad genutzt werden, treten die beteiligten Massen in Wechselwirkung mit der Erde. Mayer oder Helmholtz haben nie behauptet, dass die Erde und die sich auf ihr befindlichen Körper ein geschlossenes System wären und daher dort keine Energie verloren ginge. Möglicherweise besteht darüber bei Fachleuten und bei Laien gleichermaßen eine Verwirrung. Wir kennen unsere Abhängigkeit von den Energielieferungen der Sonne. Ein gewisser Anteil der am Tage aufgenommenen Wärme wird vorzugsweise in der Nacht wieder in das Weltall abgestrahlt. Damit ist die Erde Teil einer Energiebilanz von kosmischer Dimension.

Und dies gilt gleichermaßen für jede Nutzung der Gravitation, denn sie ist nicht lokal begrenzt, sondern durchdringt das gesamte Universum. Zwar nimmt ihre Kraft im Quadrat der Entfernung ab, aber ein auf der Erde befindlicher Körper ist wegen der unbegrenzten Reichweite der Gravitation immer auch den Anziehungskräften anderer (Himmels-) Körper ausgesetzt. Da jeder mit eigenen Augen die Wirkung der Mondschwerkraft auf die Gezeiten beobachten kann, wird ihm nach kurzem Nachdenken klar, dass die Gravitation nicht Bestandteil eines abgeschlossenen Systems sein kann, das z.B. als Versuchsanordnung auf einem Labortisch aufgebaut ist. Ein Körper fällt nicht nach unten, weil das “schon immer so war”, sondern weil die Massen der Erde und die des Körpers sich gegenseitig anziehen.

Trotzdem tun sich manche schwer, diesen Sachverhalt im Zusammenhang mit einem hypothetischen Gravitationsantrieb anzuerkennen. Möglicherweise ist die Unwissenheit über das Wesen der Gravitation der Grund, warum viele offenbar mit diesem Naturphänomen nicht denken können und auch bei ihm weiterhin stur auf der Energieerhaltung beharren. Wenn man das Energieerhaltungsprinzip auf die Gravitation anwenden wollte, müsste man wegen ihrer unbegrenzten Reichweite das gesamte Universum zu einem abgeschlossenen System erklären. Das Besslerrad hätte dann überhaupt kein Problem, darin seinen Platz zu finden. Im Falle der Gezeitenkraftwerke müsste man bei einer solchen Annahme davon ausgehen, dass die durch Ebbe und Flut umgesetzte Energie langfristig die Verhältnisse in unserem Sonnensystem verändert. Und tatsächlich weiß man, dass sich der Abstand des Mondes zur Erde jährlich um knapp 4cm vergrößert. Ob jedoch insoweit ein Zusammenhang besteht, ist nicht bekannt.

Auch das gegen Gravitationsantriebe als letzte Rettung immer wieder ins Feld geführte Noether-Theorem vermag nicht zu überzeugen. Hier wird je nach Argumentationsabsicht das aktuell in Rede stehende physikalische System analog zur Diskussion um die Energieerhaltung willkürlich als abgeschlossenes Etwas definiert, um damit das Fehlen der Symmetrie zu beweisen. Das ist jedoch zu durchsichtig, um sich erneut damit auseinanderzusetzen. Der Begriff “Theorem” hat ansonsten denselben Wortstamm wie “Theorie”. Für beide gilt, dass sie nur solange Gültigkeit haben, wie sie nicht durch die Praxis widerlegt werden.

Faktum ist, wir wissen viel zu wenig über die Gravitation. Sie ist jedenfalls eine beobachtbare, überall verfügbare Kraft, die ständig auf alles einwirkt, was eine Masse hat. Bei der Sprengung von Bauwerken wird sie ganz gezielt eingesetzt, um die eigentliche Arbeit der Zerstörung zu verrichten. Warum sie also nicht auch für produktive Zwecke nutzbar machen ?

Bei einem herkömmlichen Wasserkraftwerk, das seinen Strom ebenfalls durch die Gravitation gewinnt, besteht der Unterschied darin, dass das Wasser zuvor durch Verdunstung und Regen nach oben gebracht wurde. Deshalb haben die Physiker damit kein gedankliches Problem, obwohl es keineswegs so einfach ist, wie es auf den ersten Blick scheint. Zwar wird zur Verdunstung Energie in Form von Sonnenwärme eingesetzt, jedoch ist der Zusammenhang mit der Gravitation nicht erkennbar. Letztere ist unzweifelhaft beteiligt, wird jedoch bei der Energiebilanz dieses Vorgangs schlicht ausgeklammert. Nach herrschender Meinung ist Wasserkraft lediglich eine andere Form von Sonnenenergie. Hier ist ein dickes Fragezeichen angebracht, denn die durch fallendes Wasser erzeugbare Wärme ist keineswegs immer gleich. Während durch ein Wasserrad oder eine Turbine relativ viel Energie umgesetzt werden kann, bleibt offen, wie sich das beim freien Fall von Wasser verhält. Im Tosbereich eines Wasserfalls entsteht durch eine erhöhte Molekularbewegung nämlich nur zu einem geringen Teil die Wärme, die seiner potentiellen Energie vor dem Absturz entspricht. Weil man das durch Messungen der Wassertemperaturen ober- und unterhalb des Wasserfalls leicht beweisen kann, wird in den Lehrbüchern kurzerhand behauptet, der Rest sei die dabei frei werdende Schallenergie. Darüber können Akustiker nur den Kopf schütteln. 

Da das Besslerrad fortwährend durch Gewichte angetrieben wurde, stellt sich hier analog zum Wasser die Gretchenfrage, wie kamen die Gewichte immer wieder nach oben, wenn außer der Gravitation keine anderen Kräfte auf das Rad einwirkten ?  Die meisten Tüftler, die sich mit dieser Frage hoffnungsvoll beschäftigt hatten, kamen irgendwann ernüchtert zu dem Schluss, dass sie anscheinend nicht zu lösen wäre. Spätestens zu diesem Zeitpunkt dämmerte es ihnen, dass man schon seit 300 Jahren ergebnislos nach einer Antwort sucht. Es musste also doch schwieriger sein als anfänglich gedacht.

Genau genommen beschäftigt sich die Menschheit ja schon sehr viel länger mit dieser Sache, denn bereits lange vor Bessler hatte man durch Experimente am Rad festgestellt, dass die Hebelgesetze unerbittlich waren und sich dem Bemühen ewiger Bewegung standhaft zu widersetzen schienen. Jeder durch den Hebel gewonnene Kraftzuwachs war mit einer proportionalen Verringerung des Weges verbunden. Ein am Rand des Rades angeordnetes Gewicht vermochte zwar ein anderes in Zentrums- nähe anzuheben, aber nie auf die erforderliche Höhe. Letztlich war es gleichgültig, auf welchen Bahnen sich die Gewichte bewegten. Es lief immer darauf hinaus, dass sie wegen der Verluste durch Reibung und Luftwiderstand nie wieder auf dasselbe Niveau angehoben werden konnten, von wo sie gestartet waren. Letzteres ist bei diesem gedachten Antriebssystem jedoch die Voraussetzung für eine dauerhafte Bewegung, wobei noch keine nutzbare Arbeit verrichtet werden würde. 

Sofern ein solcher Antrieb also alleine dadurch realisiert werden soll, dass ein Gewicht ein gleich großes anderes Gewicht im Rad mittels des Hebelprinzips immer wieder auf die ursprüngliche Höhe anheben soll, ist das Scheitern vorprogrammiert. Trotzdem lassen sich Hobbyerfinder nicht davon abhalten, auf dieser Basis immer wieder neu nach einer Lösung zu suchen. Die in der historischen Literatur zu findenden Entwürfe sind zahlreich. Auch wenn manche auf den ersten Blick heute noch überzeugend wirken, sie funktionierten alle nicht. Trotzdem reizen manche zum Nachbau. Um sich dabei Enttäuschungen zu ersparen, sollte man zuvor durch das Messen der einzelnen Hebellängen sowie durch den Vergleich ihrer Summen auf der linken und rechten Seite rein rechnerisch eine Prognose der zu erwartenden Funktionsfähigkeit anstellen. Fast immer hat sich der Nachbau dann bereits erledigt, bevor er begonnen hat.

Trotz dieser vielen Einschränkungen ist der Verfasser davon überzeugt, dass die Erfindung des Johann Bessler funktioniert hat. Andernfalls würde die Existenz dieser Website keinen Sinn machen. Jeder, der diese Einschätzung teilt und das nötige Interesse mitbringt, soll deshalb ausdrücklich dazu ermuntert werden, neue Ideen zu entwickeln und insbesondere selbst zu experimentieren. Letzteres führt sehr schnell zu der Erkenntnis, dass es entgegen anfänglicher Vermutungen unzählige Möglichkeiten gibt, wie man Massen in einem Rad dynamisch verlagern kann. Vielleicht gelingt es eines Tages, diese Sache aufzuklären und Bessler dadurch zu rehabilitieren.