Wärmetheorie und globale Erwärmung

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Copyright © 2019 Maurizio Vignati

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 158 2021 der Zeitschrift „Infinite Energy“ erschienen. Der gesamte Artikel kann unter der folgenden Adresse erworben werden :

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Wärmetheorie und globale Erwärmung

Kapitel 1 – Zusammenfassung

Die Maßnahmen, die die verschiedenen Nationen bisher zur Bekämpfung der globalen Erwärmung ergriffen haben, basieren auf aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen, und es ist allgemein bekannt, dass andere wirksamere Maßnahmen nicht existieren können, da die Wissenschaft als unfehlbar angesehen wird.

Tatsächlich perfektionieren Wissenschaftler ihr Wissen über die Zusammensetzung und das Verhalten der Natur kontinuierlich, indem sie der wissenschaftlichen Methode folgen, nach der jede wissenschaftliche Theorie nur eine Übergangsmaßnahme darstellt.

Eine Theorie über ein bestimmtes Naturphänomen ergibt sich aus experimentellen Beobachtungen, doch verharrt die wissenschaftliche Gemeinschaft auf andere Experimente, die zu unterschiedlichen Ergebnissen führen oder der Theorie selbst widersprechen. Es reicht aus, wenn auch nur eines dargestellt wird, sofern es ordnungsgemäß dokumentiert ist, damit Wissenschaftler beginnen, diese Theorie als falsch zu betrachten.

In dieser Hinsicht ist der Satz in einem Brief, den Albert Einstein (1879-1955) am 4. Dezember 1926 an den Physiker Max Born (1882-1970) schrieb, berühmt:

„Keine noch so große Anzahl von Experimenten kann beweisen, dass ich Recht habe;  ein einziges Experiment kann beweisen, dass ich Unrecht habe“.

Zusammenfassend gesagt, kann die Erfahrung niemals dazu dienen, eine wissenschaftliche Theorie zu bestätigen, sondern sie kann sie nur zerstören. Darin liegt die Strenge der wissenschaftlichen Methode.

Was heutzutage als wissenschaftlich und unangreifbar angesehen wird, wird vielleicht eines Tages bei Wissenschaftlern nur ein müdes Lächeln hervorrufen. Die Geschichte der Wissenschaft legt es uns nahe: Alle Theorien über die Zusammensetzung und das Verhalten der Natur, die früher als gültig angesehen wurden, werden heute als falsch bezeichnet.

In diesem Dokument wird jedoch argumentiert, dass es ein anderes System gibt als alle, die bisher zur Bekämpfung der globalen Erwärmung in Betracht gezogen wurden. Die Menschheit kann dieses System jedoch nicht in die Praxis umsetzen, wenn sie nicht zuerst die vollständige und völlige Fehlerhaftigkeit der von den meisten Wissenschaftlern geteilten Version des zweiten Prinzips der Thermodynamik zur Kenntnis nimmt.

Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der Analyse, die ich über die Fehlerhaftigkeit des oben genannten Prinzips durchgeführt habe – ein Weg, der während des Physikstudiums begann und seit über fünfzig Jahren fortgesetzt wird.

Der allgemeine Leser sollte nicht befürchten, dass das hier diskutierte wissenschaftliche Thema ihn daran hindert, den Inhalt dieser Abhandlung zu verstehen, da es keine Gleichungen gibt und der Text so konzipiert ist, dass er von jeder Person, die eine normale Fähigkeit zur Verwendung der Logik besitzt, verstanden werden kann.

Kapitel 2 – Einleitung

Auf den ersten Blick mag die Idee, die globale Erwärmung durch den Umgang mit Thermodynamik zu bekämpfen, bizarr oder absurd erscheinen, aber jeder, der diese Pressemitteilung sorgfältig liest, wird verstehen, dass diese Idee nicht nur sinnvoll, sondern auch dazu geeignet ist, gute Ergebnisse zu erzielen.

Wir kommen allmählich zum Kern der Sache und beginnen uns daran zu erinnern, dass die Gründerväter der Theorie der Wärme im Wesentlichen zwei sind:

Der britische Physiker William Thomson, später Lord Kelvin (1824–1907) und der deutsche Physiker Rudolf Julius Emmanuel Clausius (1822–1888).

Die von ihnen entwickelte Theorie der Wärme gliedert sich in zwei Teile: 1) Das erste Prinzip der Thermodynamik, an dem kein Zweifel besteht, da es auf einem „entscheidenden Experiment“ (oder Experimentum Crucis) basiert, das 1847 vom britischen Gelehrten James Prescott Joule (1818–1889) durchgeführt wurde; 2) Das zweite Prinzip der Thermodynamik, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass es nicht auf einem entscheidenden Experiment basiert, sondern nur auf der vereinfachenden Beobachtung, dass sich die Wärme in der Natur immer von heißen zu weniger heißen Körpern bewegt.

Ausgehend von dieser Beobachtung legten die Gründerväter dem zweiten Teil der Theorie der Wärme (dem zweiten Prinzip der Thermodynamik) einen Satz zugrunde, den sie als unbestreitbar betrachteten (was als Axiom bezeichnet wird), der dann von der wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilt wurde.

Im Laufe der Zeit haben Gelehrte, Wissenschaftler, Autoren von Lehrbüchern zur Thermodynamik usw. verschiedene Versionen dieses Axioms entwickelt.

Da diese verschiedenen Versionen des Axioms von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als gleichwertig angesehen werden, sprechen wir im Folgenden häufig von „Axiom“, ohne den Autor anzugeben.

Trotz allem möchten wir kurz in Erinnerung rufen, welche die Hauptversionen des Axioms sind.

1851 veröffentlichte KELVIN eine Abhandlung mit dem Titel „Über die dynamische Theorie der Wärme mit numerischen Ergebnissen aus Herrn Joules Äquivalent einer thermischen Einheit und Herrn Regnaults Messungen an Dampf“, (Transaktionen der Royal Society of Edinburgh, März 1851 und Phil. Mag. IV, 1852)

Diese Abhandlung kann unter der folgenden Webadresse eingesehen werden:

https://www3.nd.edu/~powers/ame.20231/kelvin1851.pdf

In dieser Abhandlung drückt KELVIN seine Version des Axioms aus:

„Mit leblosen Mitteln ist es unmöglich, aus irgendeinem Teil der Materie einen mechanischen Effekt zu erzielen, wenn man sie unter die Temperatur des kältesten der umgebenden Objekte abkühlt“

Das von CLAUSIUS angewandte Axiom lautet stattdessen wie folgt:

„Wärme kann niemals von einem kälteren zu einem wärmeren Körper gelangen, ohne dass gleichzeitig andere Veränderungen damit verbunden sind“.

Dieses Axiom kommt in einer 1854 in deutscher Sprache und 1856 in englischer Sprache veröffentlichten Abhandlung mit dem Titel „Über eine veränderte Form des zweiten Hauptsatzes der mechanischen Theorie der Wärme“ zum Ausdruck (The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science [Fourth Series] August 1856).

Diese Übersetzung kann kostenlos unter der folgenden Webadresse eingesehen werden:

www.biodiversitylibrary.org/item/20044#page/95/mode/1up       

Es war KELVIN selbst, der (in seiner Abhandlung) die Gleichwertigkeit seines Axioms mit dem von CLAUSIUS bestätigte.

Von besonderem Interesse ist das Axiom des bedeutenden deutschen Physikers Karl Ernst Ludwig Planck (1858–1947) aus dem Jahr 1903:

„Es ist unmöglich, eine periodisch arbeitende Maschine zu bauen, die nichts weiter bewirkt, als eine Last zu heben und einen Wärmespeicher abzukühlen.“

Dieses Axiom ist in folgendem Werk von PLANCK enthalten: „Abhandlungen Zur Thermodynamik“, Longmans, Green, and Co, London, 1903.

Insbesondere betrachten wir hier die ins Englische übersetzte Version dieser Arbeit, Ed. Dover Publications, Inc., fünfte Ausgabe von 1917, Seite 89, einsehbar über folgenden Link:

https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.154233

Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat auch das kombinierte Kelvin-Planck-Axiom akzeptiert:

„Kein Prozess ist möglich, dessen einziges Ergebnis darin besteht, Wärme aus einer Quelle zu absorbieren und diese Wärme in Arbeit umzuwandeln.“

Wie Sie erahnen können, handelt es sich hierbei um Aussagen, die darauf ausgelegt zu sein scheinen, das brutale Konzept, das sie im Grunde ausdrücken, nicht sofort wahrzunehmen:

„Es ist unmöglich, eine Wärmekraftmaschine zu bauen, die Wärme aus einem Körper absorbieren und in mechanische Arbeit umwandeln kann, auch wenn sie nicht über einen Kühlkörper (oder Wärmestrahler) verfügt“.

Diese Wärmekraftmaschine würde Wärme absorbieren und in Arbeit umwandeln, ohne Wärme an einen Kühlkörper abzugeben, daher würde sie eine Leistungskraft von 100 % aufweisen.

Kurz gesagt, nach dem Axiom wäre der Mensch nicht in der Lage, eine Wärmekraftmaschine ohne Kühlkörper oder eine Wärmekraftmaschine mit 100 % Leistungskraft zu bauen.

Um die Analyse zu vereinfachen, stimmen wir zu, dass das Axiom durch den obigen brutalen Satz ausgedrückt wird.

Wenn wir feststellen, dass es sich nicht um ein Axiom handelt, das mit Naturphänomenen zusammenhängt, sondern um eine apodiktische Bestätigung, die der Perfektionierung, die die Menschheit für die Technologie der Wärmekraftmaschinen erbringen kann, Grenzen setzt, bleibt uns nichts anderes übrig als anzuerkennen, dass die Gründerväter einen regelrechten Umsturz im Vergleich zu dem, was die wissenschaftliche Methode vorsieht, erzielten.

Normalerweise ist es die Wissenschaft, die das bedingt, was technologisch erreicht werden kann, doch die Gründerväter beschlossen, das Gegenteil zu tun: Die Technologie der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts sollte die Theorie eines Teils der Theorie der Wärme in allen zukünftigen Jahrhunderten beeinflussen.

Ohne Angst vor Verleugnung kann bestätigt werden, dass dies ein erster Denkfehler (daher der Logik) war, den die Gründerväter begangen haben.

Wir müssen einen kleinen Schritt zurücktreten, um die Gründe zu verstehen, die zur Formulierung des Axioms geführt haben, und uns daran erinnern, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft vor dem entscheidenden Experiment von JOULE an die Kalorische Theorie glaubte. Gemäß dieser Theorie stellte die Wärme eine immaterielle, unsichtbare und unveränderliche Flüssigkeit in der Menge dar, die nur dann Arbeit erzeugte, wenn sie beim Durchlaufen einer Wärmekraftmaschine von einer höheren zu einer niedrigeren Temperatur floss.

Nach dieser Theorie bestand daher die Notwendigkeit, der Wärmekraftmaschine zwei Temperaturen zuzuführen, damit die kalorische Substanz durch sie durchfließen konnte.

Als JOULEs Kreuzversuch oder entscheidendes Experiment die Fehlerhaftigkeit der Kalorischen Theorie bewies, mussten die Gründerväter die aktuelle Theorie der Wärme aufstellen. Dies geschah, indem sie die möglichst minimale Änderung der Kalorischen Theorie vornahmen, und so waren sie weiterhin davon überzeugt, dass man über zwei Temperaturen verfügen müsste, damit eine Wärmekraftmaschine ihren Betrieb aufnehmen kann.

Es wurde nur eine Änderung eingeführt: Die Wärme blieb nicht mehr in der Menge unverändert (wie die alte Kalorische Theorie voraussah), sondern nahm in der Menge ab, als sie sich beim Durchlauf durch die Wärmekraftmaschine von heißen zu weniger heißen Körpern bewegte, um die erzeugte Arbeit zu kompensieren.

Der grundlegende Punkt, der hierbei berücksichtigt werden muss, ist, dass die Gründerväter ihre Axiome entwickelt haben, die im Wesentlichen das Bestehen von zwei Betriebstemperaturen vorsehen, ohne den glühelektrischen Effekt zu kennen, da dieser erst nach ihrem Tod entdeckt wurde. Sie konnten sich daher nicht vorstellen, dass eine Wärmekraftmaschine jede Raumtemperatur als höhere Temperatur nutzen könnte, um die Elektronen spontan verdampfen zu lassen, während (wie wir sehen werden) die niedrigere Betriebstemperatur aufgrund des Effekts der Verdampfung von Elektronen selbst erzeugt wird!

Die folgende Abbildung 1 ist ein nützliches Hilfsmittel, um zu verstehen, welche Grenzen das Axiom den technologischen Verbesserungen von Wärmekraftmaschinen setzt.

Abb. 1

Die Abbildung 1 zeigt den Abschnitt einer hypothetischen Wärmekraftmaschine Et, die kontinuierlich Wärme (Q) aus einem sie umgebenden Kugelkörper absorbiert und ständig mechanische Arbeit außerhalb dieses Kugelkörpers über ein Pleuel- und Kurbelsystem erzeugt. Beispielsweise beträgt die Temperatur des Kugelkörpers (der Wärmequelle) 1000 °C und ist über die Zeit konstant.

Wie man erkennen kann, ist kein Kühlkörper (oder Wärmestrahler) vorhanden und daher würde die Maschine Et, wenn sie existieren und kontinuierlich arbeiten würde, die von der Wärmequelle bei 1000 °C aufgenommene Wärme vollständig ausnutzen und ganz und gar in mechanische Arbeit umwandeln: Dadurch hätte sie eine Leistungskraft von 100 %.

Dieser Wärmekraftmaschine wurde der abwertende Name „Perpetuum mobile zweiter Art“ zugeordnet – eine abschätzige Bezeichnung, da jeder weiß, dass ein Perpetuum mobile unmöglich ist!

Unter Verwendung von Begriffen, die heute als nicht korrekt angesehen werden, kann man behaupten, dass diese Wärmekraftmaschine nur die „Temperatur“ der Wärmequelle verwenden würde, nicht den „Temperaturunterschied“ zwischen der Wärmequelle und einem Kühlkörper (der tatsächlich nicht vorhanden ist).

Letzteres stellt in der Tat den Betrieb aller gängigen Wärmekraftmaschinen dar, die mechanische Arbeit erzeugen und gemäß dem zweiten Prinzip der Thermodynamik zwei Betriebstemperaturen erfordern. Dieses Prinzip sieht vor, dass eine Wärmekraftmaschine nur funktionieren kann, wenn sie so gebaut ist, dass sie Wärme aus einer „(Wärme)quelle“ absorbiert und einen Teil dieser Wärme an einen „Kühlkörper“ abgibt, wie in der folgenden Abbildung 2 schematisch dargestellt ist.

Abb. 2

In Abbildung 2 arbeitet die Wärmekraftmaschine A nach dem zweiten Prinzip der Thermodynamik: Sie absorbiert die Wärmemenge +Qs aus der Wärmequelle (source), gibt einen Teil dieser Wärme –Qa an den Kühlkörper (heat sink) ab und wandelt den Unterschied in mechanische Arbeit La um.

Es gibt zwei unvermeidliche Folgen des Betriebs nach diesem Prinzip: 1) Eine Wärmekraftmaschine muss immer über einen Kühlkörper verfügen; 2) Zwischen der Wärmequelle und dem Kühlkörper muss immer ein Temperaturunterschied bestehen, bevor die Maschine ihren Betrieb aufnimmt. Andernfalls kann sie keine Wärme absorbieren und daher auch nicht diese aufgenommene Wärme in mechanische Arbeit umwandeln. Darüber hinaus muss dieser Temperaturunterschied auch während des Betriebs künstlich aufrechterhalten werden.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft, die sich auf das oben genannte Prinzip stützt, hält es nicht für möglich, dass der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und dem Kühlkörper durch die von der Wärmekraftmaschine geleistete Arbeit verursacht wird bzw., was dasselbe bedeutet: Man ist nicht der Meinung, dass der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und dem Kühlkörper auf die Wirkung der von der Maschine erzeugten mechanischen Arbeit zurückzuführen ist.

Das Axiom scheint auf der folgenden Intuition zu beruhen: Wenn die Temperatur der Maschine Et genau der der Umgebung entspricht, so kann das Fehlen eines Temperaturunterschieds (wenn auch infinitesimal) nicht den Eintritt von Wärme aus der Quelle in Richtung Et verursachen und keine Wärmemenge kann aus der Et austreten und zum Kühlkörper strömen, da diese Komponente nicht einmal vorhanden ist.

Demnach kann diese Art von Maschine nach dem heute von der wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilten Konzept nicht existieren, da sie nicht in der Lage ist, eine Wärmemenge, die weder in sie eindringen, noch aus ihr austreten kann, in mechanische Arbeit umzuwandeln.

Achtung! Manchmal täuscht die Intuition.

Wie gesagt, das Axiom machte in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts Sinn, da zu diesem Zeitpunkt die technologischen Implikationen des als „glühelektrischer Effekt“ bekannten physikalischen Phänomens noch nicht vollständig erkannt worden waren: die Eigenschaft des freien Elektrons, aufgrund seiner Temperatur (nicht durch einen beliebigen Temperaturunterschied) spontan aus einem Metall ausgestoßen werden zu können.

Wenn die Gründerväter dieses Wissen gehabt hätten, hätten sie höchstwahrscheinlich das obige Axiom nicht übernommen.

Leider kam die Anwendung der Eigenschaft des freien Elektrons, spontan aus der Oberfläche eines Metalls (Elektronenröhre, die als „Diode“ oder „Triode“ bezeichnet werden) ausgestoßen werden zu können, erst in den frühen 1900er Jahren (1904–1906) zum Einsatz.

Darüber hinaus wurde vor mehr als einem Jahrhundert bzw. im Jahr 1915 die Idee vorangebracht, die spontane Emission von Elektronen zur Stromgewinnung zu nutzen (W. Schlichter „Die spontane Elektronenemission glühender Metalle und das glühelektrische Element“, Ann. Phys., Band 352, Nr. 13, Abschn. 573–640, 1915), als die von den Gründervätern konzipierte Theorie der Wärme von der wissenschaftlichen Gemeinschaft akzeptiert worden war.

Es ist wahr, dass in den letzten Jahren einige Forscher Abhandlungen über Vorrichtungen erstellt und veröffentlicht haben, die auf den Eigenschaften des Elektrons basieren und dem Axiom widersprechen.

Zum Beispiel, die nicht vorgespannte Röhrendiode von Xu Yelin im Jahr 1988; die nicht vorgespannte Diode in festem Zustand von Xu Yelin, Jiang Ling und Xu Qlang zwischen 2000 und 2004 mit gut 10 Patentanmeldungen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking; daraufhin die selbstladende Graphen-Batterie von Zihan Xu (Polytechnische Universität Hongkong – Institut für Angewandte Physik und Forschungszentrum für Materialien – Nanjing – China); Guan Tai (wie das vorherige, aber auch staatliches Labor für Mechanik und Kontrolle mechanischer Strukturen – Nanjing – China); Yungang Zhou und Fei Gao (Nationales Labor Pacific Northwest Washington – USA); und Kin Hung Wond (Polytechnische Universität Hongkong – Institut für Angewandte Physik und Forschungszentrum für Materialien – Nanjing – China im Jahr 2012;

Derartige Vorrichtungen sind in der Lage, elektrischen Strom mit ausreichend hoher Intensität für praktische technologische Anwendungen zu erzeugen.

Das Widerstreben der Wissenschaftler, ein Prinzip der Physik aufzugeben, das nach einer unkalkulierbaren Anzahl von Diatriben akzeptiert wurde, ist wohl bekannt, und daher ist es nicht verwunderlich, dass diese bemerkenswerten Ergebnisse nicht ausreichten, um die wissenschaftliche Gemeinschaft davon zu überzeugen, die Idee zu akzeptieren, dass das Axiom zurückzuweisen sei.

Kapitel 3 – Überprüfung der Fehlerhaftigkeit des zweiten Prinzips der Thermodynamik

Die Tatsache, dass die gesamte Theorie in Bezug auf das zweite Prinzip der Thermodynamik falsch ist, kann auf zwei verschiedene Arten leicht überprüft werden.

Der erste Weg, dies zu tun, besteht darin, experimentell herauszufinden, dass das Axiom, das dem zweiten Prinzip der Thermodynamik zugrunde liegt, keine allgemeine Gültigkeit hat, da mindestens ein System, das dem widerspricht, gebaut und betrieben werden kann.

Dieses System basiert auf der spontanen Emission von Elektronen aus Metallen (glühelektrischer Effekt).

Das Experiment, das unter Verwendung dieses natürlichen Phänomens durchgeführt werden kann, zeigt die Fehlerhaftigkeit des Axioms, das 1851-1854 der Theorie des oben genannten Prinzips zugrunde gelegt wurde.

Dieser Versuch ist so einfach durchzuführen, dass er in Bildungslabors wie denen eines Technischen Instituts für Elektronik wiederholt werden kann.

Wer mit dem Ergebnis des Experiments nicht zufrieden ist, kann sich mit einer anderen Methode von der Fehlerhaftigkeit der Theorie zum zweiten Prinzip der Thermodynamik überzeugen.

Nach dieser anderen Modalität gehen wir von der Annahme aus, dass das Axiom wahr ist. Daraufhin ermöglicht eine kritische Analyse der Argumentation der Gründerväter die Überprüfung der Fehlerhaftigkeit der Überlegungen (mit elementaren Berücksichtigungen der Logik, die für jedermann leicht verständlich sind), die basierend auf der Richtigkeit des Axioms die Theorie des oben genannten Prinzips aufkommen ließen.

In den folgenden Abschnitten werden diese beiden unterschiedlichen Methoden zur Feststellung der Fehlerhaftigkeit des zweiten Prinzips der Thermodynamik beschrieben.

Sollte die wissenschaftliche Gemeinschaft dieses Bewusstsein erlangen, so müsste sie veranlasst werden, die Theorie in Bezug auf das zweite Prinzip der Thermodynamik vollständig zu modifizieren, wobei von völlig anderen Axiomen im Vergleich zu den bisher betrachteten ausgegangen wird.

Kapitel 4 – Auf welche Weise die Ermittlung der Fehlerhaftigkeit des zweiten Prinzips der Thermodynamik nützlich sein kann, um der globalen Erwärmung entgegenzuwirken

Das Phänomen der globalen Erwärmung ist eng mit dem Energieproblem verbunden, das wiederum fest mit dem Axiom verknüpft ist, das der aktuellen Version des zweiten Prinzips der Thermodynamik zugrunde liegt, sowie mit dem (leider falschen) Beweis eines fundamentalen Theorems dieser Theorie: Der Satz von Carnot.

Im Übrigen ist anzumerken, dass die Wichtigkeit (wenn auch negativ) dieses Theorems, falls es gültig sein sollte, darin besteht, den Wert der maximalen Leistung, die mit den mechanische Arbeit erzeugenden Wärmekraftmaschinen erzielt werden kann, zu begrenzen. Mithilfe einer Ergänzung des Satzes von Carnot könnten wir quantifizieren, inwieweit die theoretisch maximal erreichbare Leistung einer Wärmekraftmaschine weniger als 100 % betragen sollte – eine Leistung, die auch bei idealen Wärmekraftmaschinen immer deutlich unter 100 % bleiben und zwischen 30 und 50 % verharren sollte.

Doch kehren wir zum Thema zurück. Es wird immer deutlicher, dass die Hauptursache für die globale Erwärmung in der Emission von Kohlendioxid in die Atmosphäre liegt und dass die Verbrennung von Kraftstoffen zur Energiegewinnung einen wichtigen Beitrag zu dieser Freisetzung leistet.  

Die sogenannten „alternativen Energien“ könnten diese Art der Freisetzung reduzieren, aber es ist offensichtlich, dass nicht alle alternativen Energien die Freisetzung von Kohlendioxid in die Atmosphäre verhindern, da viele von ihnen die Verbrennung irgendeiner Art von Kraftstoff erfordern.

Allerdings ist noch ein weiterer grundlegender Aspekt dieser Frage zu berücksichtigen: Der Geist der Wissenschaftler, Ingenieure, Politiker und der restlichen Gesellschaft wird von einer wesentlichen, wenn auch falschen Idee beeinflusst: Der Glaube, dass es notwendig ist, Energie zu verbrauchen oder etwas irreversibel umzuwandeln, um Energie zu gewinnen; zum Beispiel die Umwandlung von Chemikalien, die miteinander reagieren; der Verbrauch eines verbrannten Kraftstoffs; die nukleare Umwandlung eines oder mehrerer radioaktiver natürlicher Elemente; die Umwälzung eines großen Territoriums, um hydraulische Energie zu erhalten usw.

Selbst die Sonnenenergie verbraucht etwas: den Boden – sie erfordert die fortwährende Besetzung weitläufiger Bereiche für die Installation von Sonnenkollektoren, während Windenergie erhebliche visuelle und akustische Auswirkungen hat.

Kurz gesagt, auf die eine oder andere Weise verursacht jede dieser Arten der Energieerzeugung eine „irreversible“ Folgeerscheinung.

Die Idee der Irreversibilität ist eng mit dem zweiten Teil der von den Gründervätern entwickelten Theorie der Wärme verbunden: dem, in dem alle natürlichen Phänomene (keine ausgeschlossen) als irreversibel betrachtet werden (ein Konzept, das, wie wir schon bald erkennen werden, direkt aus dem Axiom abgeleitet wurde ).

Die Idee der Irreversibilität ist auch (haben Sie keine Angst!) mit dem sich daraus ergebenden Prinzip der Entropieerhöhung verbunden, über die wir in Kürze auf sehr einfache und intuitive Weise sprechen werden.

Heutzutage ist es leicht, auf eine gelehrte Person zu stoßen, die im Allgemeinen über den Zustand der Erde spricht und das Prinzip der Erhöhung der Entropie erwähnt.

Mit diesem physikalischen Prinzip will der Gesprächspartner auf die Irreversibilität natürlicher Phänomene verweisen, die „die Unordnung der Dinge erhöhen“ – ein Konzept, das Wissenschaftler mit der Zunahme einer Menge verbinden, die „Entropie“ genannt wird.

Doch was hat es mit dieser Entropie auf sich, werden Sie sich fragen.

Entropie ist eine physikalische Größe, die in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von den Gründervätern der Theorie der Wärme, ausgehend vom Satz von Carnot, definiert wurde.

Wenn es also wahr wäre (wie hier behauptet wird), dass das Axiom keinen allgemeinen Wert hat und dass auch der Beweis des Satzes von Carnot von mehreren logischen Fehlern beeinflusst wird, würde sich daraus ergeben, dass das Prinzip der Erhöhung der Entropie auch seinerseits falsch bzw. nicht ganz korrekt sein könnte.

Die praktischen Konsequenzen für das Schicksal der Entropie, die sich aus den obigen Argumenten ergeben, sind für die meisten Menschen, die sich stattdessen große Sorgen um die globale Erwärmung machen, von geringer Bedeutung.

All dies vorausgeschickt, können wir langsam verstehen, wie und warum die Feststellung der Fehlerhaftigkeit des zweiten Prinzips der Thermodynamik es der Menschheit ermöglichen kann, der globalen Erwärmung entgegenzuwirken.

Wenn man die Fehlerhaftigkeit des Axioms und die im Satz von Carnot enthaltenen Fehler zur Kenntnis nimmt, können gerade theoretische Physiker nicht ausschließen, dass die Menschheit in der Lage ist, die durch das Axiom verbotene Wärmekraftmaschine (Motor ohne Kühlkörper) zu bauen. Diese würde den Weg zu der „wahren unerschöpflichen und umweltfreundlichen alternativen Energie“ öffnen, deren „Produktion“ nicht die Freisetzung von Kohlendioxid in die Atmosphäre zur Folge haben würde.

Zur Verdeutlichung: Wenn das Axiom, der Satz von Carnot und das Prinzip der Entropieerhöhung falsch sind, ist es möglich, die Wärmekraftmaschine ohne Kühlkörper zu entwerfen und zu bauen. Dieser Motor könnte ohne zwei Wärmequellen mit unterschiedlichen Temperaturen arbeiten, da nur ein Körper mit einer „beliebigen Temperatur“ benötigt wird, bei der es sich um die Temperatur der terrestrischen Umgebung handeln könnte, in der sich die Maschine befindet.

Diese Maschine würde es uns ermöglichen, die an jedem Ort der Erde und im Universum vorhandene Energie zu „nutzen“, die sich aus der Summe der unerschöpflichen, in jedem Atom oder Molekül der materiellen Welt enthaltenen Schwingungsenergien zusammensetzt (für weitere Informationen starten Sie eine Internetsuche unter Eingabe von „Brownsche Bewegung“).

Wenn die wissenschaftliche Gemeinschaft die oben genannten Fehler zur Kenntnis nehmen würde, dann würde sich auch der Gedankengang, dass Energie „erzeugt“ werden kann, als falsch erweisen (ein Konzept, das das Auftreten einer Art Unterprodukt impliziert, das in die Umwelt freigesetzt werden muss). Stattdessen ergibt die Überlegung Sinn, dass es möglich ist, die Energie, die sich in ständiger Zirkulation befindet „auszunutzen“ oder „abzufangen“, ohne dass diese Ausnutzung die Einführung jeglicher Art von Gas in die Atmosphäre impliziert.

Wenn die wissenschaftliche Gemeinschaft die Fehlerhaftigkeit des zweiten Prinzips der Thermodynamik anerkennen würde, könnten die Leiter der Mikroelektronikindustrie letztendlich die Planung von Studien und Experimenten zu Stromgeneratoren genehmigen, die aus einer Reihe von Silizium-„Wafern“ bestehen, da sie über Oberflächen verfügen, die nach dem vom chinesischen Physiker Xu Yelin erfundenen und in den Patentanmeldungen des Instituts für Biophysik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Beijing, beschriebenen Verfahren behandelt wurden.

Wenn solche Studien erfolgreich wären, hätte die Menschheit die Möglichkeit, sich dem Kampf gegen die globale Erwärmung viel effizienter zu stellen als die derzeit von den Nationen eingeleiteten Palliativmaßnahme. Grund dafür ist, dass diese Art von Stromgenerator die entsprechende Energie aus den Vibrationsbewegungen extrahieren würde, die die Menge der Atome und Moleküle, aus denen sich die Umwelt der Erde zusammensetzt – die wir als „Umweltwärme“ bezeichnen könnten –  bewegen (ein Konzept, das heute als unwissenschaftlich angesehen wird).

Heutzutage können derartige Studien und Experimente nicht mehr von der Mikroelektronikindustrie durchgeführt werden, da jedermann, der ein solches Vorhaben unterbreiten sollte, zweifellos das Risiko eingehen würde, zumindest verspottet, wenn nicht gleich gekündigt zu werden. Tatsächlich würde diese Initiative von jedem Wissenschaftler rundweg abgelehnt.

Kapitel 5 – Experiment zum Nachweis der Fehlerhaftigkeit des Axioms des zweiten Prinzips der Thermodynamik

Dieser Absatz beschreibt die Begründung eines Versuchs, der auf dem glühelektrischen Effekt basiert, und zeigt, inwieweit das Axiom, das der Theorie des zweiten Prinzips der Thermodynamik zugrunde liegt, keine allgemeine Gültigkeit hat.

Die Grundidee dieses Experiments ist auf mehrere Wissenschaftler, Forscher und Gelehrte zurückzuführen, die Versuche durchgeführt und Patente für Systeme angemeldet haben, die auf dem glühelektrischen Effekt basieren – Überlegungen, die in den letzten Jahren veröffentlicht wurden (1988, 2000, 2012 und 2017).

Nachfolgend wird erläutert, wie eine vereinfachte Version des vom Autor durchgeführten und in seinem eBook „Unfinished Book on the Energy of the Environment“  beschriebenen Experiments wiederholt werden kann – Klicken Sie hier, um eine Vorschau des Buches anzuzeigen

Bevor wir die Funktionsweise dieses Experiments anhand des glühelektrischen Effekts veranschaulichen, müssen wir uns zunächst in Erinnerung rufen, wie Elektronenröhren funktionieren (die seit Anfang des 20. Jahrhunderts verwendeten Vorrichtungen für den Bau von Funksendern oder -empfängern, Radargeräten, Fernsehgeräten usw.). Diese Elektronenröhren bestehen aus einer Glasröhre (deshalb werden sie auch als „thermionische Vakuumröhren“ bezeichnet), die hermetisch abgedichtet und von der Luft entleert ist, sowie aus verschiedenen internen Elektroden. Siehe Abbildung 3.

Abb. 3 – Elektronenröhren 3Q4 und zugehöriger Schaltplan

Bei normalem Gebrauch werden die Elektroden einer Elektronenröhre mit Strom betrieben, damit sie die vorgesehenen Funktionen ausführen können.

Eine dieser Elektroden (das Filament) besteht aus metallischen Materialien, die so behandelt sind, dass sie die Eigenschaft haben, einen gleichmäßigen Elektronenfluss aus der Oberfläche auszulösen.

Eine andere Elektrode (die Platte) besteht aus metallischen Materialien, die nicht in der Lage sind, größere Elektronenflüsse aus der Oberfläche auszulösen. Diese Elektrode dient dazu, die vom Filament ausgelösten Elektronen anzuziehen und einzufangen.

Eine weitere Elektrode, die keine wesentlichen Elektronenflüsse auslösen kann, ist das Steuergitter. Es ist zwischen Filament und Platte angeordnet und dient im Normalbetrieb dazu, den von der Platte eingefangenen Elektronenfluss zu steuern (oder zu variieren).

Einige elektronische Röhren (wie die in Abbildung 3) haben zwei oder sogar drei Zwischengitter zwischen dem Filament und der Platte, um Funktionen auszuführen, die hier nicht von Interesse sind.

Damit eine Elektronenröhre die Funktionen erfüllen kann, für die sie konzipiert wurde (normaler Betrieb), muss ihr Filament weißglühend gemacht werden, was durch den Durchlauf von Strom durch das Filament erzielt wird. Je höher die Temperatur des Filaments, desto höher ist der Elektronenfluss, der aus seiner Oberfläche austritt.

Es gibt allerdings keine untere Temperaturgrenze, unterhalb der die Emission von Elektronen vollständig eingestellt wird. Je mehr die Temperatur sinkt, desto mehr verringert sich auch die elektronische Emission aus der Metalloberfläche, daher löst ein Metall einen (wenn auch nur kleinen) Elektronenfluss auch bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C aus, und gerade auf dieser Eigenschaft basiert das hier beschriebene Experiment.

Selbst wenn das Filament nicht mit elektrischem Strom betrieben wird (wodurch das Filament kalt bleibt) und wenn das Gitter und die Platte nicht an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen sind, löst das Filament dennoch einen bestimmten Elektronenfluss innerhalb der leeren Röhre aus.

Dies vorausgeschickt, wird hier vorgeschlagen, diese Elektronenröhren auf gänzlich anomale Weise zu betreiben: ohne sie in irgendeiner Weise mit elektrischem Strom zu versorgen und sie vielmehr in Stromgeneratoren zu verwandeln. Die Temperatur der Filamente wird durch Erhitzen der gesamten Röhren erhöht.

Folglich werden die freien Elektronen auch unter diesen Bedingungen spontan aus dem Filament „herausgeschossen“ – aber woher kommt die Energie, die zur Erzeugung dieses Ausstoßes benötigt wird?

Wie bereits erwähnt, stammt die Energie, die benötigt wird, um ein freies Elektron aus der Oberfläche eines Metalls auszulösen, aus mikroskopischen Vibrationsbewegungen, die auf absolut chaotische Weise (siehe „Brownsche Bewegung“) kontinuierlich die Atome und Moleküle, die das Metall bilden, erregen.

Stellen Sie sich ein einzelnes freies Elektron vor, das sich direkt unter der Oberfläche des Filaments einer Elektronenröhre befindet. Dieses Elektron ist ständig zufälligen Kollisionen mit den es umgebenden Metallatomen ausgesetzt, da diese auf unkontrollierte Weise in alle Richtungen schwingen. Die Eigenschaften dieser zufälligen Kollisionen werden ausschließlich durch die durchschnittliche Temperatur des Metalls bestimmt.

Manchmal kommt es vor, dass sich die Schwingungen der Atome bei der Kollision mit einem bestimmten freien Elektron summieren und ihm genug Energie geben, damit es aus der Metalloberfläche hervorspringen kann. Wenn dies geschieht, verliert das Filament eine sehr kleine Energiemenge, und daher erregen sich seine Atome mit geringerer Intensität, wodurch sich das Filament, wenn auch nur ein wenig, abkühlt.

Diese Konzepte sind nicht das Ergebnis einer vom Autor entwickelten Theorie, sondern die physikalische Realität der elektronischen Emission, die aus Experimenten hervorgeht, die von der wissenschaftlichen Gemeinschaft durchgeführt und anerkannt wurden.

Die Elektronen treten in alle Richtungen aus dem Filament aus, und da einige von ihnen auf das Gitter und/oder die Platte gerichtet sein können, kann ein bestimmter Teil dieser Elektronen auf diese Elektroden fallen, selbst wenn diese nicht mit einem Stromgenerator verbunden sind.

Das Gitter und die Platte werden somit mit Elektronen geladen, die bekannterweise eine negative Ladung aufweisen, wodurch jene Elektroden negative elektrische Ladungen aufnehmen. Das Filament hingegen wird positiv.

Die negative Ladung jeder dieser beiden Elektroden wirkt jedoch dem weiteren Einfangen von Elektronen entgegen, da sich elektrische Ladungen mit demselben Vorzeichen gegenseitig abstoßen. Daher wird im Gitter und in der Platte ein elektrochemisches bzw. „statisches“ Gleichgewicht erzeugt. Diesem Gleichgewicht entspricht eine gewisse Differenz im elektrischen Potential (Spannung) zwischen Gitter und Filament und ein anderer Spannungswert zwischen Platte und Filament.

Das Gleichgewicht ist statisch, da die Bewegungen aller Elektronen blockiert bleiben: Die auf dem Gitter und auf der Platte eingefangenen (und blockierten) Elektronen verhindern (blockieren) mit ihrer negativen elektrischen Ladung den Eintritt anderer Elektronen, die aus dem Filament herausgeschlossen werden.

Wir stellen fest, dass das gesamte System unter derartigen Bedingungen eines statischen elektrischen Gleichgewichts die gleiche Temperatur aufweist, die für alle Komponenten der Elektronenröhre absolut identisch ist: die Umgebungstemperatur.

(Denjenigen, die mit der Elektrizität nicht so vertraut sind, wird verdeutlicht, dass es sich bei einem „Widerstand“, beispielsweise, um die Komponente eines Elektroofens handelt, die sich erwärmt, wenn sie von Strom durchlaufen wird.)

Wenn unter solchen Bedingungen des statischen Gleichgewichts ein Widerstand zwischen Platte und Filament und ein weiterer Widerstand zwischen Gitter und Filament wie in der folgenden Abbildung 4 verbunden ist, wird das statische Gleichgewicht zerstört, wodurch die zuvor auf dem Gitter und der Platte erzeugten Spannungen damit beginnen, Elektronen (die elektrischen Strom erzeugen) durch die jeweiligen Widerstände fließen zu lassen.

Abb. 4

Die Tatsache, dass ein Teil der vom Gitter oder der Platte eingefangenen Elektronen von ihnen wegfließt und die Widerstände durchläuft, verringert die elektrische Spannung, mit der sich jede dieser beiden Elektroden geladen hat. Da dieser niedrigere Spannungswert ein geringeres abstoßendes elektrisches Feld für die vom Filament kommenden Elektronen verursacht, können andere vom Filament emittierte Elektronen wieder in das Gitter und die Platte eindringen.

So entsteht anfänglich ein doppelter Elektronenfluss: der erste durch die Widerstände und der zweite im Vakuum zwischen dem Filament und den beiden Elektroden (Gitter und Platte). Anfänglich, haben wir gesagt, aber welche Bedingungen müssen auftreten, damit diese Elektronenflüsse über die Zeit konstant bleiben?

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir uns in Erinnerung rufen, dass die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus dem Filament auszulösen, durch die mikroskopischen chaotischen Bewegungen von Atomen und Molekülen des Filaments bereitgestellt wird, während die durchschnittliche Energie von Atomen und Molekülen des Filaments proportional zu seiner Temperatur ist. Wenn sich die durchschnittliche Energie des Filaments vermindert, weil es Elektronen auslöst, so muss sich demnach auch die durchschnittliche Temperatur des Filaments senken und folglich muss auch der von ihm emittierte Elektronenfluss abnehmen.

Damit sich die Temperatur des Filaments nicht zu sehr senkt, muss es Wärme erhalten. An diesem Punkt muss die vorgehende Frage umgestellt werden: Woher kann diese Wärme kommen, damit die Elektronenflüsse über die Zeit konstant bleiben?

Bei der Beantwortung dieser anderen Frage müssen wir beachten, dass, wenn Elektronen mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf das Gitter und die Platte einschlagen, diese Einschläge dazu neigen, das Gitter und die Platte zu erwärmen; doch in welchem Ausmaß?

Wenn die Kombination von Gitter- und Plattenerwärmung die Abkühlung des Filaments genau kompensieren könnte, würde die Innentemperatur der Elektronenröhre im Durchschnitt konstant bleiben und der anfänglichen Umgebungstemperatur entsprechen. Dies würde bedeuten, dass der Elektronenfluss (früher oder später) eingestellt wird, da sonst das Prinzip der Energieerhaltung verletzt werden würde.

Wenn der elektrische Strom in den Widerständen in der Tat weiter fließen würde, dann käme die Wärmeenergie, die diese in die Umgebung freisetzen würden, aus dem Nichts.

Es besteht jedoch die Hoffnung, dass die Abkühlung, die das Filament erfährt, größer ist (im absoluten Wert) als die gesamte Erwärmung, der das Gitter und die Platte unterzogen sind.

Wie oben erwähnt, sind das Gitter und die Platte mit Elektronen geladen, und das von ihnen erzeugte elektrische Feld verlangsamt die Bewegung der Elektronen, die auf diese beiden vom Filament kommenden Elektroden zusteuern. Daher ist die kinetische Energie der Elektronen, die in das Gitter und die Platte eindringen können, viel geringer (sie sind langsamer) als beim Verlassen des Filaments, daher muss ihr Aufprall auf das Gitter und die Platte eine leichte Erwärmung verursachen.

Dies hat zur Folge, dass beim Anschließen der Widerstände die Temperatur des Filaments stärker sinken muss als die Erwärmung des Gitters und der Platte – insgesamt muss die Kühlung in der Elektronenröhre vorherrschen.

Der Wärmeentzug aus dem Filament muss innerhalb der Elektronenröhre einen Abfall der Durchschnittstemperatur im Vergleich zur Umgebungstemperatur verursachen. Dies kann dazu führen, dass Wärme spontan aus der Umgebung in das Innere der Elektronenröhre fließt, mit dem Ergebnis, dass die elektrischen Ströme weiterhin die Widerstände durchlaufen können.

Die Temperatur in der Röhre kann jedoch nicht unbegrenzt sinken. In der Tat erhöht der fortschreitende Anstieg der Temperaturdifferenz zwischen dem Außen- und Innenbereich der Röhre den Wärmefluss aus der Umgebung, der zum Inneren der Röhre verläuft. Daher muss sich die Innentemperatur der Röhre an einem bestimmten Punkt auf einem Wert stabilisieren, der unter dem der Umgebungstemperatur liegt.

In Wirklichkeit müssen in diesem System zahlreiche Temperaturen erzeugt werden: eine auf dem Filament, eine auf dem Gitter und schließlich die letzte auf der Platte.

Diese beiden letzten Temperaturen, die sich voneinander und von der Umgebungstemperatur unterscheiden, können nicht die „Ursache“ der in den Widerständen fließenden elektrischen Ströme darstellen, sondern müssen die „Wirkung“ dieser Ströme sein.

Diese Temperaturunterschiede bestehen nicht, „bevor“” das System mit der Stromerzeugung beginnt, sondern bilden sich, „nachdem“ das System selbstständig seinen Betrieb aufgenommen hat.

Dies ist die Kopernikanische Wende, die sich aus dem Erfolg des Experiments ergeben kann!

Der bisherige Fehler besteht darin zu glauben, dass Wärme niemals von einer Wärmekraftmaschine aufgenommen und in mechanische Arbeit umgewandelt werden kann, wenn wir die Maschine vor ihrer Inbetriebsetzung nicht an zwei Materialkörper mit unterschiedlichen Temperaturen anschließen, und wenn wir diesen Temperaturunterschied nicht auch während der gesamten Betriebsdauer beibehalten.

Das oben beschriebene System würde sich andererseits, wenn es gemäß der Beschreibung arbeiten würde, in eine Wärmekraftmaschine verwandeln, die elektrischen Strom durch die Widerstände fließen lässt, jedoch im Vergleich zu allen Maschinen, die nach dem zweiten Prinzip der Thermodynamik arbeiten, genau umgekehrt arbeitet: Es stimmt, dass die Maschine eine „Wärmequelle“ benötigen würde, bei der es sich in diesem Falle um die Umgebung handeln würde, doch die Maschine würde aufgrund eines Temperaturunterschieds, der besteht, bevor die Maschine ihren Betrieb aufnimmt, nicht funktionieren.

Diese spezielle Wärmekraftmaschine würde nicht über einen Kühlkörper verfügen, der hingegen bei Maschinen, die nach dem zweiten Prinzip der Thermodynamik arbeiten, sowohl vor Inbetriebnahme der Maschine als auch während ihres Betriebs vorhanden sein muss, um das Bestehen der niedrigsten Temperatur zu gewährleisten.

Ganz im Gegenteil, die oben erwähnte spezielle Wärmekraftmaschine wäre in der Lage, die niedrigste Temperatur selbst zu erzeugen, die auftreten würde, nachdem das System mit der Stromerzeugung begonnen hat.

In unserer Vorstellung haben wir uns eine revolutionäre Wärmekraftmaschine ausgemalt.

Wir würden über ein System verfügen, das elektrischen Strom durch die Widerstände fließen ließe (die sich daher erwärmen würden), obwohl es in keinem Teil von einem Stromgenerator gespeist würde, und in dem der elektrische Strom, der durch die Widerstände fließen würde, nur dank der „Temperatur“ des Filaments und nicht durch einen bereits vorhandenen „Temperaturunterschied“ erzeugt werden würde.

Die Energie, die von den Widerständen in die Umwelt abgegeben würde, würde nicht aus dem Nichts kommen, und das Prinzip der Energieeinsparung würde nicht verletzt werden.

Letztendlich würde die Wärmeenergie kontinuierlich gemäß dem folgenden Pfad „zirkulieren“: Umgebung→Filament→Widerstände→Umgebung (wieder) und so weiter.

Um ein wirklich realisierbares Experiment auf der Grundlage dieser Prämissen zu konzipieren, muss der Aufbau vereinfacht werden, indem, beispielsweise, der mit der Platte verbundene Widerstand weggelassen wird. Um die Ausgangsspannung zu erhöhen, kann außerdem eine bestimmte Anzahl von Röhren des gleichen Typs in Reihe geschaltet werden, wie in Abbildung 5 grafisch dargestellt.

Abb. 5                                      Abb. 1

Wenn wir nun Abbildung 1 mit Abbildung 5 vergleichen, stellen wir fest, dass die beiden Maschinen eine identische Konfiguration aufweisen.

Keine der beiden ist mit einem Kühlkörper ausgestattet und der einzige Unterschied besteht darin, dass die erste mechanische Energie erzeugen würde, die andere hingegen Strom, indem sie den elektrischen Strom I im Lastwiderstand R zirkulieren lassen würde.

Bei der Maschine in Abbildung 1 handelt es sich um die Maschine, die vom Axiom verboten ist, während in Abbildung 5 diejenige dargestellt ist, die tatsächlich existieren könnte, wenn das beschriebene Experiment auf die oben angegebene Weise funktionieren würde.

Kapitel 6 – Ergebnisse des im eBook beschriebenen Versuchs

Bevor das zu befolgende Verfahren zur Durchführung eines einfachen Experiments dargestellt wird, das die Nicht-Allgemeingültigkeit des Axioms bezeugt, ist es ratsam, die Ergebnisse zu berücksichtigen, die mit dem im oben angegebenen eBook beschriebenen Experiment erzielt wurden.

Obwohl dieses Experiment einige Anomalien gegenüber dem erwarteten Ausgang aufwies, war sein Ergebnis positiv: Die Spannung, die sich über dem parallel zu den Elektronenröhren und dem elektronischen Voltmeter angeschlossenen Lastwiderstand entwickelte, stand niemals auf Null und erreichte zwar geringe, doch signifikante Werte. Darüber hinaus variierte diese Spannung erheblich, sobald sich die Ofentemperatur änderte.

Die folgende Abbildung 6 zeigt zwei typische Spannungs-/Temperaturdiagramme, die sich während der verschiedenen Wiederholungen des Experiments ergaben. Beachten Sie im Diagramm rechts die Abkühlungskurve, die durch die dreieckigen Punkte hervorgehoben wird.

Abb. 6

Bei den ermittelten Anomalien handelt es sich um:

• Bei relativ niedrigen Temperaturen (unter 200≈300 °C) zeigte die an den Enden des Lastwiderstands entwickelte Spannung manchmal positive Werte, anstatt (wie erwartet) einen negativen Wert anzunehmen. Die erwarteten negativen Werte gewannen permanent die Oberhand bei höheren Temperaturen;
• Bei relativ niedrigen Temperaturen wurden Schwankungen der gemessenen Spannungswerte bei steigender Temperatur verzeichnet;
• Die Wiederholung des Experiments an den folgenden Tagen ergab nicht dieselben Spannungswerte bei gleicher Temperatur, obwohl im System nichts geändert worden war;

Das Vorhandensein dieser unerwarteten Verhaltensweisen bedeutet nicht, dass das Experiment nicht wiederholbar und aussagekräftig ist.

Nur wenige Kriterien sind bei der Festlegung zu berücksichtigen, ob das Experiment wiederholbar und aussagekräftig ist.

1. Zunächst muss sichergestellt werden, dass die an den Enden des Lastwiderstands entstehende Spannung nur von den Elektronenröhren und nicht von anderen Fremdelementen bestimmt wird. Damit diese Gewissheit gewährleistet ist, wurden alle elektrischen Verbindungen zwischen dem System und dem elektronischen Voltmeter abgeschirmt und geerdet. – Um zu verhindern, dass der thermoelektrische Effekt (oder Seebeck-Effekt) Spannungen erzeugt, wurden Leiter aus demselben Metall (Silber) sowohl für die internen Verbindungen zwischen einer Pentode und der anderen als auch für den Anschluss des externen elektronischen Voltmeters an die Reihe von verwendet thermionische Röhren. Andererseits kann der thermoelektrische Effekt nicht zuerst positive und dann negative Spannungen erzeugen;
2. Dann muss sichergestellt werden, dass der Spannungswert einer Funktion der Ofentemperatur entspricht. Dass dies aufgetreten ist, zeigten die Messungen. Die Tatsache, dass die Spannung mit der Änderung der Temperatur stark variierte, gab eine weitere Garantie dafür, dass die gemessenen Spannungen nicht von elektrischen Störungen abhingen;
3. Darüber hinaus muss sichergestellt sein, dass die gemessenen Spannungen nicht vom Vorhandensein der radioaktiven natürlichen Elemente abhängen, die zuweilen in das Filament eingeführt werden, um die Emission von Elektronen zu begünstigen. Da die Radioaktivität nicht durch Temperaturen in der Größenordnung von 500 °C beeinflusst wird, hat die Tatsache, dass der Wert der gemessenen Spannung von der Temperatur abhängt, gezeigt, dass die Spannung nicht durch natürliche radioaktive Elemente erzeugt werden kann, die in das Filament eingegliedert sind.
4. Schließlich (ausschlaggebendes Kriterium) muss überprüft werden, ob die an den Enden des Lastwiderstands entwickelte (sowohl negative als auch positive) Spannung von Null abweicht. Die Gegebenheit, dass die an den Enden des Widerstands entwickelte Spannung minimale Werte annimmt, kann nicht darauf hinweisen, dass das Experiment die Fehlerhaftigkeit des Axioms nicht zeigt. Wenn das Axiom allgemeine Gültigkeit hätte, müsste die an den Enden des Lastwiderstands anliegende Spannung bei jeder Temperatur immer genau Null entsprechen. Im Gegenteil, das Experiment hat gezeigt, dass diese Spannung niemals genau gleich Null war, selbst wenn sie Mindesttemperaturen wie Tausendstel, Hundertstel oder sogar Zehntel Volt bei Temperaturen um 500 °C angenommen hat.

„Für einen theoretischen Geist ist ein Millionstel wie eine Million, dies bedeutet, dass es nicht gleich Null ist, woher kommt es?“, so drückte der Physiker Roberto Germano dieses Konzept auf Seite 151 seines Buches „AQUA – L’acqua elettromagnetica e le sue mirabolanti avventure“, Ed Bibliopolis, 2006, aus.

Es ist richtig, dass beim Übergang von positiv zu negativ die tatsächlich an den Enden des Lastwiderstands vorhandene Spannung notwendigerweise den Wert Null angenommen haben muss, aber aus Erfahrung weiß man, dass dieser Durchgang bei Temperaturänderung immer sehr schnell war, und dass der Wert Null, der von der Theorie der Gründerväter vorgesehen wird, den instabilsten aller Werte darstellte, die bei ausreichend hohen Temperaturen gemessen wurden.

Aus reinem Tuziorismus könnten wir einige Hypothesen aufstellen, um das oben erwähnte unerwartete Verhalten zu erklären – zum Beispiel, dass es das Ergebnis des Aufpralls der vom Filament emittierten Elektronen mit Rückständen der in den Elektronenröhren enthaltenen Gase sein könnte, die tatsächlich nie perfekt von Luft entleert sind.

Wir sollten jedoch bedenken, dass das Konzept der „Anomalie“ in der Wissenschaft nur wenig Bedeutung haben dürfte, wenn man es mit einem Experiment zu tun hat. Die Natur verhält sich jedoch nicht immer so, wie es aktuell geltende Theorien vorgeben möchten.

Wenn, beispielsweise, ein hypothetisches Experiment, das von verschiedenen unabhängigen Experimentatoren durchgeführt wurde, zweifelsohne bewiese, dass ein Ereignis auf der Erde ein anderes Ereignis auf dem Mond mit einem Zeitintervall von Null verursacht, wäre es nicht zulässig, die Gültigkeit des Experiments a priori zu verwerfen und die Ablehnung mit der Verletzung der Relativitätstheorie Einsteins zu rechtfertigen, nach der dieses Zeitintervall größer als eine Sekunde sein müsste. 

Kurz gesagt, das letzte Wort kann niemals der Theorie zustehen, sondern nur dem Ergebnis, das der Arbeit von unabhängigen Experimentatoren (von allem und jedem!) entspringt.

Die an den Enden des Widerstands anliegende Spannung kann auch bei Umgebungstemperatur gemessen werden. Bevor jedoch mit dem Heizen des Ofens begonnen wird, muss das Stickstoffgas für eine bestimmte Zeit durch den Behälter fließen. Am Ende des Experiments muss gegensätzlich verfahren werden: Zuerst die Temperatur senken und dann den Stickstoffstrom unterbrechen.

Der Versuch sollte in Temperaturschritten durchgeführt werden: Die an den Enden des Lastwiderstands anliegende Spannung ist erst dann aufzuzeichnen, wenn die gewünschte Temperatur stabil erreicht wurde.

Sobald die Endtemperatur nahe 500 °C erreicht ist, muss sie konstant aufrechterhalten werden und die Spannung an den Enden des Widerstands ist in Zeitintervallen zu messen.

Unter folgendem Link können Sie sich das Video des Experiments ansehen (New Experiment…). Auf jeder Seite ist es bequem, auf die Schaltfläche “PAUSE” zu klicken, um Zeit zu haben, den darin enthaltenen Text zu lesen.

https://www.youtube.com/channel/UCJj0yC24yVCBqpWJJ1_RhIw

Kapitel 7 – Die Fehlerhaftigkeit der Theorie in Bezug auf das zweite Prinzip der Thermodynamik – logische Fehler

Einleitung

Wie oben erwähnt, ist es möglich, nicht nur ein Experiment durchzuführen, das beweist, dass das Axiom, das der Theorie des zweiten Prinzips der Thermodynamik zugrunde liegt, keinen universellen Wert hat, sondern es kann auch gezeigt werden, dass die Argumentationen, die diese Theorie ausgehend vom Axiom hervorgebracht haben, zahlreiche logische Fehler enthalten.

Der vollständige Beweis für diese Fehler ist im oben genannten eBook zu finden. Es stellt das Ergebnis einer kritischen Analyse der wichtigsten Abhandlungen dar, die in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von den beiden Gründervätern der dynamischen Theorie der Wärme veröffentlicht wurden: William Thomson, später Lord Kelvin (1824–1907) und Rudolf Julius Emmanuel Clausius (1822–1888).

Das eBook hebt die Tatsache hervor, dass man auch in Lehrbüchern für den modernen Physikunterricht auf dieselben Fehler stößt und dass die heutigen Generationen von Studenten daher gezwungen sind, teilweise falsche Kenntnisse über den zweiten Teil der Theorie der Wärme zu erlernen.

Die im eBook enthaltene kritische Analyse wurde so konzipiert, dass sie für jeden verständlich ist, auch für diejenigen, die nur über geringe Kenntnisse in Mathematik und Physik verfügen, da es sich bei den hervorgehobenen Fehlern um logische Fehler handelt.

Der nachfolgende Text stellt eine vereinfachte Zusammenfassung dieser kritischen Analyse dar, die es den Lesern ermöglicht, das effektive Vorhandensein der genannten Fehler zu erkennen, ohne das eBook konsultieren zu müssen.

Um auf das Thema der Fehler im zweiten Teil der klassischen Theorie der Wärme einzugehen, rufen wir uns noch einmal in Erinnerung, dass die Zusammensetzung der Atome in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts noch nicht bekannt war und dass die technologischen Konsequenzen der Eigenschaft freier Elektronen, allein aufgrund der Temperatur aus der Oberfläche von Metallen ausgestoßen zu werden, daher nicht vorstellbar waren.

Demnach hatte kein Wissenschaftler jener Zeit die Gelegenheit sich darüber bewusst zu werden, dass die Gründerväter ein Axiom eingeführt hatten, dem ein Experiment widersprechen konnte.

Die meisten Fehler der Logik, die der Autor den Gründervätern zuschreibt, waren für die Wissenschaftler der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts nicht erkennbar, und es ist unverständlich, dass auch die modernen Wissenschaftler diese nicht erfassen, mit der alleinigen Ausnahme jener unberücksichtigten Rationalisten, die sich mit dem Aufbau einer rationalen Thermodynamik befassen.

Kapitel 7.1 – Das Schema des Satzes von Carnot

Bevor wir die oben genannten logischen Fehler beschreiben, sollten wir uns daran erinnern, wie die Gründerväter den Nachweis des Satzes von Carnot konzipiert haben – ein Theorem, das die Theorie des zweiten Prinzips der Thermodynamik in einen Zustand völliger Verwirrung und Irrationalität brachte.

In diesem Absatz wird eine Zusammenfassung der Argumentation vorgestellt, die allgemein zur Begründung des Satzes von Carnot verwendet wird, während in den nächsten Absätzen die Fehler hervorgehoben werden, die den Beweis dieses Satzes inakzeptabel machen.

Um diese Zusammenfassung zu vereinfachen, werden wir den Nachweis des Satzes von Carnot nach dem von KELVIN entwickelten Schema betrachten, das in seiner Abhandlung von 1851 beschrieben wurde.

Es sollte bedacht werden, dass der Nachweis des Satzes von Carnot nach dem von CLAUSIUS entwickelten Schema (in seiner Abhandlung von 1854 angeführt) ebenfalls von denselben Fehlern betroffen ist, wie im oben erwähnten eBook erläutert wurde.

Der Nachweis des Satzes von Carnot gemäß dem Schema von KELVIN wird durch eine paradoxe Beweisführung erzielt, nach der die Absurdität in der Verletzung des von KELVIN selbst konzipierten Axioms bestehen sollte:

„Mit leblosen Mitteln ist es unmöglich, aus irgendeinem Teil der Materie einen mechanischen Effekt zu erzielen, wenn man sie unter der Temperatur des kältesten der umgebenden Objekte abkühlt“.

Einfacher ausgedrückt würde die Absurdität in der Existenz einer Wärmekraftmaschine liegen, die Wärme absorbiert und Arbeit erzeugt, selbst wenn sie nicht über einen Kühlkörper (das kälteste der umgebenden Objekte) verfügt – eine Maschine, die auch als „Perpetuum mobile zweiter Art“ bekannt ist.

Die Überlegung, die mit dem Nachweis des Satzes von Carnot nach dem Schema von KELVIN verbunden ist, lässt das Bestehen von zwei Wärmequellen erahnen, eine warme (der Ofen) und eine kalte (bestehend aus dem Kühlkörper). Darüber hinaus ist das Vorhandensein einer ersten idealen Wärmekraftmaschine vorgesehen, die zwischen diesen beiden Temperaturen arbeitet und in der jede Transformation, die in dieser Maschine stattfindet, reversibel ist; demnach ist auch diese Maschine (Rev) insgesamt reversibel.

Dann stellt man sich die Existenz einer anderen, nicht idealen oder „beliebigen“ Wärmekraftmaschine vor, die zwar auch zwischen denselben zuvor erwähnten Temperaturen arbeitet, in der jedoch einige Transformationen, die in dieser anderen Maschine stattfinden, irreversibel sind; demnach ist diese Maschine (Irr) insgesamt irreversibel.

Da die erste Maschine (Rev) reversibel ist, kann sie umgekehrt (als Kühlschrank) betrieben werden. Hierbei absorbiert sie eine gewisse mechanische Arbeit, die verbraucht wird, um Wärme vom kalten Körper (dem Kühlkörper) zum warmen Körper (dem Ofen) zu versetzen). Die irreversible Maschine (Irr) hingegen wird normal wie ein Motor betrieben, daher entnimmt sie dem warmen Körper Wärme, gibt einen Teil davon an den Kühlkörper zurück und wandelt die Differenz in mechanische Arbeit um.

Man möge sich nachfolgend vorstellen, dass diese beiden Maschinen miteinander verbunden sind, um gegensätzlich zu arbeiten: Die von der irreversiblen Maschine erzeugte Arbeit wird dazu verwendet, die reversible Maschine wie einen Kühlschrank arbeiten zu lassen.

An dieser Stelle erfordert die Argumentation, dass folgende Hypothese formuliert wird:

„Es gibt eine irreversible Maschine, die effizienter ist als die reversible Maschine“.

Abbildung 7 zeigt das System der beiden gegensätzlichen Maschinen, die unter Berücksichtigung der Hypothese bemessen sind.

Abb. 7

Wenn, wie in Abbildung 7 gezeigt, die irreversible Maschine (Irr) eine höhere Leistungskraft als die reversible Maschine (Rev) aufweisen würde, dann könnte die Kombination dieser beiden Maschinen nützliche mechanische Arbeit (Lu) erzeugen, und zwar auf Kosten der Wärme, die vom Kühlkörper (kältestes der umgebenden Objekte) abgezogen (Achtung ! nicht abgegeben) wurde, wodurch sich dieser noch mehr abkühlt.

Wie in der Abbildung erkennbar, wäre die Wärmemenge +Qb, die die Maschine Rev aus der Kältequelle T₁ (dem Kühlkörper) extrahieren würde, größer (in absoluten Werten) als die Wärmemenge –Qa,  die die Maschine Irr an denselben Kühlkörper abgeben würde. Im Ganzen würde der Kühlkörper einer kontinuierlichen Wärmeentziehung unterliegen und sich immer mehr abkühlen.

Diese ständige Abkühlung des Kühlkörpers wäre (laut Theoretikern) eine Absurdität, da sie genau das darstellen würde, was das Axiom verbietet.

Diese Art von Überlegung führt Theoretiker zu dem Schluss, dass diese komplexe Maschine nicht existieren kann, da sie eine Verletzung des so heiligen Axioms ermöglichen würde.

Da jedoch die Existenz einer solch komplexen Maschine nur durch die Existenz einer irreversiblen Maschine, die effizienter ist als eine reversible Maschine, ermöglicht werden würde, kommt die Argumentation damit zum Schluss, dass die irreversible Maschine nicht effizienter sein kann als die reversible Maschine.

Achtung! Mit dieser Schlussfolgerung endet die paradoxe Beweisführung.

Doch den Theoretikern reicht diese Schlussfolgerung nicht aus! Wenn die bisher dargestellte Argumentation akzeptabel wäre (aber wir werden sehen, dass dies aus bestimmten Gründen nicht der Fall ist), wäre nur gezeigt worden, dass eine irreversible Maschine nicht effizienter sein kann als eine reversible (zwischen denselben Betriebstemperaturen), doch würde dies nicht ausschließen, dass die irreversible Maschine genauso effizient sein kann wie die reversible.

Wie bereits erwähnt, können Theoretiker diese Möglichkeit jedoch nicht akzeptieren, denn sie wären dann dazu gezwungen, auf das grundlegende Konzept des zweiten Prinzips der Thermodynamik zu verzichten: Das Vorhandensein von Irreversibilität in einer Wärmekraftmaschine verringert immer ihre Leistung.

Um in jedem Fall zu der gewünschten Schlussfolgerung zu gelangen, müssen Theoretiker so tun, als sei die paradoxe Beweisführung noch nicht abgeschlossen. Daher fügen sie hinzu, dass die Gleichheit der Leistung nur dann gültig ist, wenn die irreversible Maschine reversibel wird.

Diese Argumente sind aus folgenden Gründen nicht akzeptabel.

Kapitel 7.2 – Der zweite logische Denkfehler

Wir haben zuvor erwähnt, dass die Gründerväter einen ersten logischen Fehler begangen haben, als sie beschlossen, dass die Technologie der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts den zweiten Teil der Theorie der Wärme in allen zukünftigen Jahrhunderten bestimmen sollte.

Ein zweiter logischer Fehler der Gründerväter bestand darin, aus dem Axiom das Konzept abzuleiten, dass bestimmte Naturphänomene (oder gewisse Transformationen) irreversibel sind.

Dieser Denkfehler der Theorie in Bezug auf das zweite Prinzip der Thermodynamik wurde von KELVIN in einer 1852 veröffentlichten Abhandlung mit dem Titel „On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy“ eingeführt, in der er seine Idee über das Konzept der „Irreversibilität“ änderte und perfektionierte.

Diese Veröffentlichung kann unter folgendem Link kostenlos gelesen werden:

https://www3.nd.edu/~powers/ame.20231/kelvin1852.pdf

In dieser Abhandlung liefert KELVIN einen klaren Hinweis darauf, welche Transformationen als notwendige Folge des Axioms irreversibel oder dissipativ wären. KELVIN schreibt in der Tat (S. 511-512):

„Folgende Sätze wurden unter Bezugnahme auf die Zerstreuung mechanischer Energie aus einem bestimmten Reservoir und die Wiederherstellung ihres primitiven Zustands erstellt. Sie sind notwendige Konsequenzen [Hinweis – Anm. d. Verf] des Axioms: „Mit leblosen Mitteln ist es unmöglich, aus irgendeinem Teil der Materie einen mechanischen Effekt zu erzielen, wenn man sie unter der Temperatur des kältesten der umgebenden Objekte abkühlt.“  

1. Wenn Wärme durch einen reversiblen Prozess erzeugt wird (sodass die so verbrauchte mechanische Energie in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden kann), erfolgt auch eine Übertragung einer Wärmemenge, die mit der erzeugten Menge verbunden ist, von einem kalten auf einen warmen Körper. Eine definierte Proportion ist von den Temperaturen der beiden Körper abhängig.
2. Wenn Wärme durch einen irreversiblen Prozess (wie Reibung) erzeugt wird, wird mechanische Energie zerstreut und eine vollständige Wiederherstellung des primitiven Zustands ist unmöglich.

III. Wenn Wärme durch Wärmeleitung abgeleitet wird, ist Zerstreuung von mechanischer Energie vorhanden und eine perfekte Wiederherstellung ist unmöglich. “

Selbst in modernen Lehrbüchern zur Thermodynamik ist dieser Denkfehler zu finden, und dies ist ein erster Beweis dafür, inwieweit die Fehler der Gründerväter immer noch von der wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilt werden.

Es ist leicht zu erklären, warum das Ableiten des Konzepts der Irreversibilität bestimmter natürlicher Transformationen aus dem Axiom ein logischer Fehler ist: Das Axiom ist der Ausgangspunkt für die Gründung einer neuen Theorie (die die veraltete Kalorische Theorie ersetzt) bezüglich eines bestimmten Wärmeverhaltens. Wir müssen jedoch berücksichtigen, dass das gewählte Axiom nicht das Verhalten von Wärme in der Natur betrifft, sondern den Technologien, die die Menschheit entwickeln kann, Grenzen setzt.

Wenn also bestimmte natürliche Transformationen als notwendige Folge eines solchen Axioms als irreversibel definiert werden, werden zwei inhomogene konzeptuelle Einheiten miteinander vermischt: irreversible Transformationen für das, was die Natur niemals tun kann, und Transformationen, die die Menschheit nicht mit den Technologien, die nach den aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen zulässig sind, umkehren kann.

Die Akzeptanz dieser Mischung inhomogener Konzepte hält in der axiombasierten Theorie weiterhin Verwirrung aufrecht, da die technologischen Fähigkeiten des Menschen in Bezug auf das Axiom in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts verweilen, während die Fortschritte der Wissenschaft in den folgenden 160 Jahren es ermöglicht haben, ein ausgesprochen hohes Niveau an Technologien zu erreichen.

Diese Unterscheidung wurde in der Theorie zum zweiten Prinzip der Thermodynamik nie zum Ausdruck gebracht, da alle tatsächlich stattfindenden Transformationen (sowohl natürliche als auch vom Menschen verursachte), einschließlich der Wärmeleitung, als irreversibel angesehen wurden.

Die folgende Überlegung lässt uns verstehen, inwieweit es notwendig war, diese Unterscheidung einzuführen: Basierend auf der Definition der heute geteilten Irreversibilität, ist die Natur zweifellos nicht in der Lage, die Wärmeleitung umzukehren. Doch wenn es ein Perpetuum mobile zweiter Art gäbe, dann könnte ein Physiker oder Ingenieur diesen Maschinentyp verwenden, um diese Transformation umzukehren, ohne jegliche Veränderungen im Rest des Universums zu erzeugen.

Wie wir im nächsten Kapitel sehen werden, bestimmt dieser Denkfehler einen der Gründe, warum die These, die die Theoretiker für den Satz von Carnot gern bestätigen würden, in Wirklichkeit nicht erzielbar ist.

Kapitel 7.3 – erster Grund für die Unannehmbarkeit des Nachweises des Satzes von Carnot: die mehrfache Verwendung des Axioms

In Bezug auf den Inhalt des vorherigen Abschnittes stellen wir fest, dass das Axiom in der Beweisführung des Satzes von Carnot mehrmals verwendet wird: ein erstes Mal (implizit), um festzulegen, dass die Transformationen, aus denen eine erste Maschine besteht, reversibel sind; ein zweites Mal (implizit), um zu definieren, dass die Transformationen, aus denen die zweite Maschine besteht, irreversibel sind; ein drittes Mal (explizit), um zu erklären, dass die beschriebene komplexe Maschine nicht existieren kann, weil sie die Verletzung des Axioms gestatten würde.

Es ist jedoch in einem bestimmten Gedankengang nicht zulässig, für spätere Folgerungen mehrmals auf dasselbe Axiom Bezug zu nehmen. Die mehrfache Anwendung eines Axioms in derselben Argumentation ermöglicht die tautologische Bestätigung eines beliebigen Satzes.

Kapitel 7.4 – zweiter Grund für die Unannehmbarkeit des Nachweises des Satzes von Carnot: die Unmöglichkeit, die paradoxe Beweisführung zu verwenden

Wir sind jetzt in der Lage zu erkennen, dass im Nachweis des Satzes von Carnot eine unzulässige Verwendung der paradoxen Beweisführung vorliegt. Diese Art von Nachweis basiert auf dem (aristotelischen) Prinzip vom ausgeschlossenen Dritten (im Lateinischen: Tertium non datur).

Die Anwendung dieses Prinzips wurde von den Mathematikern der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts nicht bestritten, als die Gründerväter die Theorie der Wärme aufstellten. Diese Vorhaltung wurde erst später in den frühen 1900er Jahren von den Konstruktiven Mathematikern, wie, beispielsweise, die Intuitionistischen Mathematiker, durch deren Vorläufer Luitzen Egbertus Jan Brouwer (1881-1966) vorgebracht, als die wissenschaftliche Gemeinschaft nun die von den Gründervätern erstellte Theorie der Wärme akzeptiert hatte.

Man betrachte, zum Beispiel, das folgende Werk von Arend Heyting „Intuitionism; an Introduction“, North Holland Publishing Company – Amsterdam-London, 1966.

Das Prinzip vom ausgeschlossenen Dritten kann nur angewendet werden, wenn in dem betrachteten System zwei (und nur zwei) Fälle gegenseitiger Apposition vorkommen. Wenn erkannt wird, dass einer der beiden Fälle paradox oder unmöglich ist, bleibt nur die Möglichkeit (tertium non datur!), dass der umgekehrte Fall zutrifft.

In der Tat gibt es drei mögliche Fälle in dem physikalischen System, das sich auf den Satz von Carnot bezieht. Die Leistungskraft einer Wärmekraftmaschine kann größer, gleich oder geringer sein als die einer anderen Maschine.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei drei möglichen Fällen das Prinzip vom ausgeschlossenen Dritten nicht angewendet werden kann, um aus dem Satz von Carnot die von den Theoretikern gewünschte Schlussfolgerung zu ziehen, da es logischerweise unmöglich ist, ein einziges Gegenteil von zwei voneinander unterschiedlichen Fällen zu konzipieren.

Kapitel 7.5 – Dritter Grund für die Unannehmbarkeit des Nachweises des Satzes von Carnot: die reduktive Hypothese

Wie bereits erwähnt, haben Theoretiker die folgende „reduktive“ Hypothese übernommen, um das Prinzip vom ausgeschlossenen Dritten weiterhin für den Nachweis des Satzes von Carnot zu verwenden: Es gibt eine irreversible Wärmekraftmaschine, die effizienter ist als eine andere reversible, die zwischen denselben Temperaturen arbeitet.

Theoretiker haben diese reduktive Hypothese übernommen, um bei der Erbringung des Nachweises in Bezug auf den Satz von Carnot zu der gewünschten Schlussfolgerung zu gelangen.

Wenn man jedoch vernünftig überlegt, kann man verstehen, dass diese reduktive Hypothese es nicht ermöglichen kann, die von den Theoretikern gewünschte bzw. die Schlussfolgerung zu ziehen, die vollständig mit dem Grundkonzept übereinstimmt, das in der derzeit geteilten Version des zweiten Prinzips der Thermodynamik impliziert wird: Das Bestehen von Irreversibilität bei Transformationen, die in einer Wärmekraftmaschine auftreten,  verringert ihre Leistungskraft  im Vergleich zu dem Fall, in dem die Transformationen reversibel sind.

Der Satz, den die Theoretiker gern bestätigen würden, um an dem oben genannten begehrten Konzept festzuhalten, lautet folgendermaßen:

„Keine Wärmekraftmaschine kann effizienter oder genauso effizient sein wie eine reversible Maschine“.

Wie bereits gesagt, erlaubte es die reduktive Hypothese den Theoretikern, das Prinzip vom ausgeschlossenen Dritten bei der Beweisführung des Satzes von Carnot zu verwenden und (vorläufig) den dritten Fall zu eliminieren: den, bei dem die irreversible Wärmekraftmaschine eine Leistungskraft  aufweist, die der einer reversiblen Wärmekraftmaschine entspricht.

Doch in Wirklichkeit kann dieser dritte Fall nicht für immer beseitigt werden, wenn man die von den Theoretikern gewünschte These beweisen möchte. Um also trotz allem bestätigen zu können, dass diese These wahr ist, wird, wenn auch verspätet, bekräftigt, dass die Gleichheit der Leistung nur dann erreicht werden kann, wenn die irreversible Wärmekraftmaschine reversibel wird.

Dieses Argument kommt nicht nur verspätet, sondern ist auch tautologisch und daher untragbar. Sobald die Hypothese in dieser paradoxen Beweisführung den Widerspruch hervorgebracht hat, ist der Nachweis beendet, und die Überlegung, dass die Gleichheit der Leistung nur dann erreicht werden kann, wenn die irreversible Wärmekraftmaschine reversibel wird, ist eine Tautologie, die nicht in der Lage ist, die Schlussfolgerung, die dem Anschein nach aus diesem Gedankengang gezogen werden kann, umzuwandeln:

„Die (beliebige) irreversible Maschine kann nicht effizienter  sein als die reversible Maschine“.

In der von den Theoretikern bevorzugten Schlussfolgerung:

„Keine Wärmekraftmaschine kann effizienter oder genauso effizient sein wie eine reversible Maschine“.

Kapitel 7.6 – vierter Grund für die Unannehmbarkeit des Nachweises des Satzes von Carnot: der Gedankengang ist unvollständig

Kehren wir zu Abbildung 7 zurück, die hier der Einfachheit halber dargestellt ist.

(Abb. 7)

Bei Betrachtung der Abbildung kommt uns in Erinnerung, dass die Theoretiker der Ansicht sind, dass die beiden gegensätzlichen Wärmekraftmaschinen nur dann funktionieren können, wenn zwei Wärmequellen bzw. zwei ideale Körper vorhanden sind, die ihre jeweiligen Temperaturen konstant aufrechterhalten, auch wenn sie einem Wärmeaustausch unterliegen: die Wärmequelle (source) bei Temperatur T₂ und der Kühlkörper (heat sink) bei Temperatur T₁.

Insbesondere zu berücksichtigen ist die Überzeugung der Theoretiker, dass der in der Abbildung dargestellte Zustand physikalisch unmöglich ist, da das System der beiden gegensätzlichen Maschinen nützliche mechanische Arbeit (Lu) erzeugen und die äquivalente Wärmemenge (-Qa +Qb) vom Kühlkörper absorbieren (das kälteste der umgebenden Objekte) und somit das Axiom verletzen  würde.

Nun kann dagegengesetzt werden, dass die Theoretiker, die das Schema von KELVIN anwenden, die Beweisführung des Satzes von Carnot verfrüht eingestellt haben, da es möglich ist, einen „Wärmewiderstand“ zwischen die Wärmequelle und den Kühlkörper einzuführen – mit dieser Änderung vergeht die in der Verletzung des Axioms von KELVIN liegende Absurdität, wie aus der folgenden Abbildung 8 hervorgeht.

Abb. 8

In Abbildung 8 wurde ein Wärmewiderstand (thermal resistance) zwischen die Wärmequelle (source) und den Kühlkörper (heat sink) eingeführt. Der Wärmewiderstand ist kalibriert und wird am Ort gehalten, um der Quelle die genaue Wärmemenge +Q_L = –Qa + Qb zu entnehmen und auf den Kühlkörper zu übertragen, wo diese Wärmemenge das Vorzeichen ändert (da es sich um abgegebene Wärme handelt) und sich in –Q_L = –Qb + Qa umwandelt. Diese Wärmemenge hebt den Wärmehaushalt des Kühlkörpers auf.

Die Einführung des Wärmewiderstands hindert die beiden gegensätzlichen Maschinen nicht daran, wie bisher weiter zu arbeiten.

Doch jetzt muss nicht mehr der Kühlkörper die Wärme liefern, die für die Erzeugung der nützlichen mechanischen Arbeit Lu (Ereignis, das die Absurdität darstellte) erforderlich ist, und daher wird das Axiom von KELVIN nicht mehr verletzt.

Mit dieser Variante kann die paradoxe Beweisführung des Satzes von Carnot mit dem Schema und dem Axiom von KELVIN nicht mehr vervollständigt werden (es fehlt die Absurdität).

Die Theoretiker könnten einen ersten Gedankengang entgegensetzen, um die Behauptung zu stärken, dass kein Wärmewiderstand eingeführt werden kann: Die anschließende Einführung des Wärmewiderstands wäre gleichbedeutend mit einem „Kartenwechsel während des Spiels“.

Dieses Argument ist jedoch nicht möglich, da die Wärme, die durch den Wärmewiderstand fließt, die in den beiden Maschinen stattfindenden Umwandlungen nicht verändert.

Theoretiker könnten ein zweites Argument entgegensetzen: Der Wärmewiderstand führt ein irreversibles Phänomen (Wärmeleitung) in das System ein. Aber auch dieser Einwand ist aus zwei Gründen unwirksam:

1) Wenn wir den Fall berücksichtigen, in dem der Wärmewiderstand „nach“ Beendung der paradoxen Beweisführung in das System eingeführt wird, können Theoretiker dieses Argument nicht entgegensetzen, da sie festgelegt haben, dass die Wärmeleitung als unmittelbare Folge des Axioms irreversibel ist. Demnach würden sie das Axiom zum zweiten Mal aufrufen, da sie es bereits ein erstes Mal benutzt haben, um die Beweisführung zu beenden.

2) Wenn wir den Fall betrachten, in dem der Wärmewiderstand zu Beginn in das System eingeführt wird, kann das Axiom niemals aufgerufen werden, da der Wärmehaushalt des Kühlkörpers dauerhaft auf Null bleibt.

Letztendlich ist der Satz von Carnot nicht mehr nachweisbar, wenn die von den Theoretikern unvollständig belassene Beweisführung „vervollständigt“ wird.

Kapitel 7.7 – Schlussfolgerungen zur klassischen Version des Satzes von Carnot

Zusammenfassend „glauben“ die Theoretiker, dass sie die These des Satzes von Carnot auf gewünschte Weise nachgewiesen haben, doch ihre Meinung ist nur eine Illusion.

Wenn sich stattdessen die konstruktiven Mathematiker mit dem Satz von Carnot befasst hätten, bin ich bereit zu wetten, dass sie der Überzeugung zustimmen würden, dass die verschiedenen, in der Argumentation enthaltenen logischen Fehler die Beweisführung der Theoretiker nicht vertretbar machen und dass diese in Bezug auf die maximal mögliche theoretische Leistung einer Wärmekraftmaschine, die zwischen zwei Temperaturen arbeitet, absolut nicht nachgewiesen haben.

Kapitel 8 – Die Umkehrbarkeit der Wärmeleitung für die Menschen

Wie wir gesehen haben, wurde dem Axiom eine doppelte Bedeutung zuerkannt: Man war nicht nur der Ansicht, dass es die Existenz eines Perpetuum mobile zweiter Art verbiete, sondern es wurde auch angenommen, dass es sich bei der Wärmeleitung als unmittelbare Folge desselben Axioms um ein natürliches irreversibles Phänomen handle.

Die Wärmeleitung ist für die Natur sicherlich immer irreversibel, doch gilt dies nicht unbedingt für den Menschen.

Wenn es eine Wärmekraftmaschine gäbe, die ohne Kühlkörper arbeitet (ein Perpetuum mobile zweiter Art), könnte ein Ingenieur oder ein Physiker damit das natürliche Phänomen der Wärmeleitung umkehren und dabei die derzeit geteilte Definition der Reversibilität einhalten.

Die folgende Abbildung 9 zeigt die Abfolge von Vorgängen, die mit einem Perpetuum mobile zweiter Art ausgeführt werden könnten, um das Phänomen der Wärmeleitung umzukehren.

Abb. 9

In Abbildung 9 (SEC I) ist der Körper C anfänglich in Kontakt mit der Wärmequelle, dann wird der Körper plötzlich in den Kühlkörper (SEC II) versetzt und so tritt das Phänomen der Wärmeleitung auf.

Dann erwärmt ein Perpetuum mobile zweiter Art erneut den Körper C durch einen Wandler, der die Arbeit in Wärme umwandelt (SEC III) und durch viskose Reibung (VFC) arbeitet. Diese Art der Reibung wandelt die Arbeit ganzheitlich in Wärme um.

Wenn der Körper C wieder die Temperatur der Wärmequelle erreicht hat, kann er wieder in Kontakt mit ihr gebracht werden (SEK IV) und die Inversion wird durchgeführt, ohne etwas im Rest des Universums zu verändern.

Nur der Mensch könnte auf diese Weise die Umkehrung des Phänomens der Wärmeleitung realisieren. In der Tat ist die Natur nicht in der Lage, den genauen Gegensatz zweier entgegengesetzter Wärmekraftmaschinen zu erschaffen, um insgesamt ein Perpetuum mobile zweiter Art zu erzeugen.

Kapitel 9 – Die moderne Version des zweiten Prinzips der Thermodynamik

Einige der qualifiziertesten Autoren von Lehrbüchern zur Thermodynamik folgen im Vergleich zur klassischen Methode der Gründerväter einer viel ausgefeilteren, um den Schülern das Prinzip der Erhöhung der Entropie zu erklären.

Wahrscheinlich nutzen diese Autoren dieses ausgeklügelte System, da sie sich einiger der Unlogiken bewusst geworden sind, die in den verschiedenen klassischen Beweisführungen des Satzes von Carnot enthalten sind.

Wir folgen zum Beispiel dem Verfahren, das Mark W. Zemansky und Richard H. Dittman in ihrem Universitätstext mit dem Titel „Heat and Thermodynamics“, Mc.Graw Hill Publishing Company, 1981, verwendet haben.

Die von diesen Autoren angewandte Methode zur Einführung und Erklärung des Prinzips der Erhöhung der Entropie ist wie folgt aufgebaut:

Das Kelvin-Planck-Axiom wird zuerst vorgestellt (S. 147):

„Kein Prozess ist möglich, dessen einziges Ergebnis darin besteht, Wärme aus einer Quelle zu absorbieren und diese Wärme in Arbeit umzuwandeln.“

Anschließend wird ein dem Clausius zugeschriebenes Axiom eingeführt (S. 153):

„Kein Prozess ist möglich, dessen einziges Ergebnis darin besteht, Wärme von einem kalten Körper auf einen wärmeren zu übertragen.“

Wir müssen berücksichtigen, dass dies nicht genau das Axiom ist, das ursprünglich von Clausius übernommen wurde, bei dem es sich hingegen handelt um:

„Wärme kann niemals von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übertragen werden, ohne dass gleichzeitig andere Veränderungen damit verbunden sind.“

Nachfolgend (S. 153) präsentieren die Autoren einen Gedankengang, der beweisen soll, dass das Kelvin-Planck-Axiom dem von Clausius entspricht.

Im folgenden Absatz 7-1 (S. 158) erläutern die Autoren das Konzept der „lokalen Umgebung“ eines Systems, das aus Mechanismen und Wärmequellen besteht, die direkt mit dem System interagieren. Daraufhin wird versucht, die Definition einer Entität zu geben, die als „der Rest des Universums“ bekannt ist. Dazu gehören:

„Andere mechanische Geräte und Wärmereserven, die zugänglich sind und mit dem System interagieren könnten, das sich aus der lokalen Umgebung des Systems zusammensetzt – oder besser gesagt, aus dem Rest des Universums“.

Ebenfalls in Kapitel 7-1 (S. 159) wird die Definition des reversiblen Phänomens vorgestellt:

„Ein reversibler Prozess findet so statt, dass am Ende des Prozesses sowohl das System als auch die lokale Umgebung in ihren Ausgangszustand zurückversetzt werden können, ohne dass sich im Rest des Universums etwas verändert“.

Um es klarer zu machen, können wir diesen Satz wie folgt verdeutlichen:

„Ein reversibler Prozess findet so statt, dass am Ende des Prozesses sowohl das System als auch die lokale Umgebung in ihren Ausgangszustand zurückversetzt werden können, ohne dass sich an einem mechanischen Gerät oder in einer Wärmequelle etwas ändert”.

Durch sorgfältige Analyse der obigen Abfolge von Definitionen wird deutlich, dass selbst für diese Autoren die Definition der Reversibilität als unmittelbare Folge des Axioms entsteht.

Tatsächlich erhalten diese Autoren nicht die Definition eines reversiblen Prozesses als Folge theoretischer Entwicklungen, die sich aus dem Axiom ergeben, sondern sie führen diese Definition ein, bevor sie diese Theorie entwickeln.

Schließlich präsentieren die Autoren (S. 167) die paradoxe Beweisführung eines Satzes, die, sofern sie gültig wäre, die Definition der Entropiefunktion einleiten würde.

Angesichts der Tatsache, dass der Einwand, der gegen diese Beweisführung erhoben werden soll, logisch ist, ist es nicht sehr wichtig, dass der Leser dieser Zusammenfassung alle Details und Bedeutungen der mathematischen Variablen versteht, die in die Argumentation der Autoren mit einbezogen werden. Es ist ausreichend, wenn er beachtet, dass das Axiom in der Beweisführung zweimal hintereinander verwendet wird.

Die Autoren möchten folgende These belegen:

„Beide Zustände f₁ und f₂ können ausgehend von Punkt i nicht durch reversible adiabatische Prozesse erreicht werden.”

Um diese These anhand des Prinzips vom ausgeschlossenen Dritten nachzuweisen, formulieren die Autoren die entgegengesetzte Hypothese der These: Beide Zustände f₁ und f₂ können  ausgehend von Punkt i durch reversible adiabatische Prozesse erreicht werden.“

Dann erarbeiten sie das Reductio ad absurdum bzw. die Zurückführung auf das widrig Klingende aus, die mit dem Widerspruch abschließt, dass die unterbreitete Hypothese zu einer Bedingung führt, die „… die Kelvin-Planck-Aussage verletzt.“

Da es sich nach Ansicht der Autoren hierbei um eine „Absurdität“ handelt, schlussfolgern sie, dass die unterbreitete Hypothese unmöglich ist und dass das Gegenteil der Hypothese demnach wahr sein muss: Die These muss wahr sein.

Wenn wir nun die Abfolge dieser Überlegungen analysieren, stellen wir fest, dass das Axiom zweimal hintereinander verwendet wurde: Es wurde (implizit) ein erstes Mal verwendet, um den reversiblen adiabatischen Prozess zu definieren, und es wurde (explizit) ein zweites Mal verwendet, um sich auf die Absurdität zu berufen, und daher ist es nicht zulässig, diese Überlegung fortzusetzen und sich für eine spätere Schlussfolgerung erneut auf dasselbe Axiom zu berufen.

Dies ist ein erster Grund, warum die obige Beweisführung nicht als zufriedenstellend angesehen werden kann.

Unsere kritische Analyse der obigen Beweisführung ist jedoch noch nicht abgeschlossen, da es offensichtlich ist, dass die von den Autoren vorgebrachte Argumentation aus einem zweiten Grund nicht zufriedenstellend sind: Sie ist unvollständig.

Es ist nicht von der Hand zu weisen, dass das Kelvin-Planck-Axiom verletzt werden würde, wenn die Hypothese wahr wäre, doch die Autoren haben nachgewiesen, dass dieses Axiom dem Axiom von CLAUSIUS entspricht.

Daher würde die Hypothese letztendlich dazu führen, das Axiom von CLAUSIUS zu verletzen: 

„Wärme kann niemals von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übertragen werden, ohne dass gleichzeitig andere Veränderungen damit verbunden sind.“

Letztendlich würde die Hypothese den Wärmeübergang von einem kalten zu einem wärmeren Körper ohne jegliche Kompensation bestimmen.

Es kann jedoch entgegengesetzt werden, dass die Autoren nicht alle Möglichkeiten in Betracht gezogen haben und dass ihre Argumentation folgendermaßen vervollständigt werden kann:

Wenn eine Wärmemenge von einem kalten Körper zu einem warmen Körper übergegangen ist, kann diese gesamte Wärme durch das natürliche Phänomen der Wärmeleitung selbst an den kalten Körper zurückgegeben werden.

Durch zeitweiliges Einfügen eines „Wärmewiderstands“ zwischen einem warmen und einem kalten Körper würde die gesamte Wärme, die vom kalten zum warmen Körper übertragen wurde, von selbst zum kalten zurückkehren. Auf diese Weise würde die Situation wieder zur anfänglichen Situation zurückkehren, „ohne dass gleichzeitig andere Veränderungen damit verbunden sind“ – das Axiom von CLAUSIUS wäre nicht verletzt.

Theoretiker können nicht behaupten, dass kein Wärmewiderstand eingeführt werden kann, da dies der Einführung einer irreversiblen Umwandlung in das System entspricht: Sie würden das Axiom ein zweites Mal verwenden.

Das Axiom wurde tatsächlich zum ersten Mal verwendet, um die Beweisführung zu beenden und daher ist es nicht zulässig, diese Überlegung fortzusetzen und sich für eine spätere Schlussfolgerung erneut auf dasselbe Axiom zu berufen. Die mehrfache Verwendung desselben Axioms in einer Argumentation ermöglicht die tautologische Beweisführung eines beliebigen Satzes.

Abschließend kann also nicht die Ansicht vertreten werden, dass die These eines für die gesamte Theorie zum zweiten Prinzip der Thermodynamik bedeutenden Satzes mit denen der Autoren ähnlichen Überlegungen ohne Zweifel nachgewiesen werden kann – ein Satz, der sich als einführend zum Nachweis der Existenz einer Funktion namens Entropie und zum nachfolgenden Prinzip der Erhöhung der Entropie erweisen würde, wenn er gültig wäre.

Kapitel 11 – Allgemeine Anmerkungen

Zusammenfassend kommen wir zu dem Schluss, dass die klassische Theorie des zweiten Prinzips der Thermodynamik nichts anderes ist als eine gut getarnte tautologische Konstruktion, die Generationen von Wissenschaftlern in die Irre geführt hat.

Wir können aus all dem mindestens eine allgemeine Überlegung ziehen:

Da dem Axiom eine doppelte Bedeutung zugewiesen wurde – es verbietet nicht nur die Existenz eines Perpetuum mobile zweiter Art, sondern erklärt auch, dass die Wärmeleitung eine „irreversible“ Umwandlung ist –  kann dieses Axiom in keiner paradoxen Beweisführung von Sätzen in Bezug auf das zweite Prinzip der Thermodynamik verwendet werden.

In der Tat basieren all diese Beweisführungen im Wesentlichen auf der Entwicklung eines Systems, in dem Wärme ohne jegliche Kompensation von einem kalten zu einem warmen Körper übergeht, um sich auf das Axiom berufen und somit festzulegen zu können, dass ein solches System nicht existieren kann.

Die Idee, einen Wärmewiderstand in das System einzuführen, um die gesamte Wärme in den kalten Körper zurückkehren zu lassen, wurde bisher von Theoretikern mit dem Argument verneint, dass die Einführung eines Wärmewiderstands ein irreversibles Phänomen in das System einführen würde.

In Wirklichkeit fällt die Begründung, wenn wir die zuvor geäußerten Kritikpunkte zur Kenntnis nehmen.

Da es keine weiteren Hindernisse für die Einführung eines Wärmewiderstands gibt, bleibt das Axiom unter allen Umständen eine leere Petition des Prinzips, die in jeder beliebigen paradoxen Beweisführung in Bezug auf das zweite Prinzip der Thermodynamik stets nutzlos ist.

Die Konsequenzen, die sich aus diesen Überlegungen ergeben können, sind bzw. wären für die Physik dramatisch, wenn die wissenschaftliche Gemeinschaft ihre Absicht, dies zur Kenntnis zu nehmen, bekunden würde.

Nur wenn dies geschieht, wird die Notwendigkeit erkannt, die klassische Theorie des zweiten Prinzips der Thermodynamik aufzugeben. Es würde sich eine Lücke öffnen, die nur von einem rationalistischen Physiker – Mathematiker gefüllt werden könnte. Ein entschlossener und kühner Theoretiker, der in der Lage ist, das „wahre“ zweite Prinzip der Thermodynamik auf der Grundlage vieler anderer Axiome erneut zu begründen.

Die wichtigste Konsequenz für die Menschheit würde sich aus der Unmöglichkeit ergeben, auf die die Theoretiker bei der Vertretung ihrer Behauptung stoßen würden, und zwar, dass die Herstellung einer Wärmekraftmaschine, die auch ohne Kühlkörper funktioniert, undenkbar ist (ein Perpetuum mobile zweiter Art).

Doch scheint der Großteil der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht die Absicht zu haben, zuzugeben, dass sie seit über 160 Jahren ein für die Menschheit so verheerendes physikalisches Prinzip aufrechtgehalten hat, ohne die trivialen Fehler der Logik zu erkennen, die in der Theorie dieses Prinzips enthalten sind.

Uns bietet sich ein eindeutiger Beweis für dieses rückständiges Verhalten, wenn wir feststellen, dass einige Wissenschaftler in den letzten Jahren (1988, 2000, 2004 und 2012) Studien zum Perpetuum mobile zweiter Art oder in jedem Fall zu Geräten entwickelt, konstruiert, patentiert und veröffentlicht haben, die die Fehlerhaftigkeit des Axioms hervorheben – Studien, die die wissenschaftliche Gemeinschaft nicht zur Kenntnis nehmen konnte.

In der Tat schuf die wissenschaftliche Gemeinschaft allein die Voraussetzungen, um derartig außergewöhnliche wissenschaftliche Veröffentlichungen nicht sofort zur Kenntnis nehmen zu können.

Untersuchen wir also an dieser Stelle die Haltung, die die wissenschaftliche Gemeinschaft anlässlich der oben genannten Veröffentlichungen annahm, wobei wir die Veröffentlichung von 1988 als Beispiel nehmen: die theoretische und experimentelle Studie, die der chinesische Physiker Xu Yelin am Institut für Biophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Beijing durchgeführt hat – das Institut, das seine Abhandlung mit nachfolgendem Titel im Jahr 1988 veröffentlichte:

 „Experiment und Studie zum Erhalt von Energie aus einem einzelnen Wärmereservoir bei Umgebungstemperatur“

Abbildung 10 – Deckblatt der Abhandlung des Physikers Xu Yelin

Link zu Xu Yelins Buch:

https://www.worldcat.org/title/cong-dan-yi-shi-wen-huan-jing-huo-de-neng-liang-de-shi-yan-yu-yan-jiu-trial-and-study-on-obtaining-energy-from-a-single-heat-reservoir-at-ambient-temperature/oclc/818931876

Die Tatsache, dass eine solch überwältigende Studie von der chinesischen Akademie veröffentlicht worden war, hätte für die wissenschaftliche Gemeinschaft eine Garantie für ihre Zuverlässigkeit sein müssen, doch dem war nicht so.

Die Nachricht, dass ein chinesischer Wissenschaftler ein Gerät erfunden und gebaut hatte, mit dem Strom aus Umgebungswärme erzeugt werden kann, ging um die Welt und wurde von Zeitungen und Nachrichtensendungen berichtet.

Glücklicherweise gelang es mir, eine Kopie der Veröffentlichung zu erhalten, und ich ließ sie von einem Universitätsprofessor untersuchen, der für seine profunden Kenntnisse des zweiten Prinzips der Thermodynamik bekannt war und der Xu Yelins Studie sofort als Ammenmärchen einstufte.

Nicht überzeugt vom Urteil dieses angesehenen Professors, schrieb ich ein Buch mit dem Titel „Riflessioni sulla Potenza Motrice del Calore Ambientale – e sulle macchine idonee a sviluppare questa potenza“, in dem ich unter anderem große Auszüge aus der Abhandlung von Xu Yelin anführte.

Kein Verlag wollte dieses Buch veröffentlichen, das sich auf nicht von „Experten“ unterzeichnete Berichte stützte, und so wurde meine Arbeit aus lächerlichen Gründen abgelehnt.

1993 eröffnete ich einen Verlag namens Astrolabium, mit dem alleinigen Zweck, dieses Buch (in italienischer Sprache) in Papierform zu veröffentlichen.

Astrolabium schickte eine kostenlose Kopie des Buches an alle Universitätsbibliotheken in Italien.

In den folgenden Jahren wurden zahlreiche Exemplare dieses Buches an Teilnehmer verschiedener Konferenzen über alternative Energien verkauft, zu denen ich als Redner eingeladen wurde. Insgesamt wurden rund 300 Exemplare des Buches verkauft.

Das US-Magazin „Infinite Energy“ veröffentlichte die gesamte Studie von Xu Yelin in der Ausgabe 37, Band 7, 2001.

Viele Jahre später fasste ich die wesentlichen Inhalte meiner Studie zum zweiten Prinzip der Thermodynamik zusammen, einschließlich der Studie von Xu Yelin, und führte sie im Einführungsbericht der Konferenz „Streitigkeiten über Thermodynamik und Leben“ an, die am 15. Dezember 2008 an der Universität Rom III abgehalten wurde.

Der Veranstalter der Konferenz, Vincenzo Valenzi, förderte auch die Veröffentlichung meines Berichts (ins Englische übersetzt) auf der Website von CIFA-ICEF (Comite International de Recerche et d’Etude de Facteurs de l’Ambiance).

Daher ist mein oben genannter Bericht (seit 2011) auf der Website www.cifafondation.org unter der Schaltfläche CIFA News (Nr. 44, Januar-Juni 2011) mit dem Titel: „Reflections on the Second Principle of Thermodynamics“ zu finden.

Anlässlich dieser Konferenz verteilte ich kostenlos eine CD an alle Anwesenden im Saal, die meinen Einführungsbericht und andere unterstützende Dateien, einschließlich des Berichts von Xu Yelin, enthielt.  

Im März 2013 veröffentlichte das Magazin Nexus New Times (italienische Ausgabe) in der Kolumne SCIENCE NEWS (S. 49) die Nachricht, dass Philip Hardcastle ein Experiment durchgeführt hatte, das dem von Xu Yelin sehr ähnlich war und die Fehlerhaftigkeit des Axioms von KELVIN nachwies. Dieses Experiment kann von jedermann wiederholt werden, da hierzu eine im Handel erhältliche Elektronenröhre verwendet wird.

Im März 2019 veröffentlichte ich dasselbe Buch, das 1993 in Papierform herausgegeben wurde, als eBook auf der internationalen Plattform von Amazon, diesmal jedoch in englischer Sprache, mit dem Titel „Reflections on the Motive Power of the Environmental Heat – and on the engines suitable for producing this power“, in dem, unter anderem, auch die Studie von Xu Yelin angeführt ist.

Im April 2019 gab ich ein weiteres eBook in zwei verschiedenen Sprachen heraus, das unter anderem einen Bericht über ein Experiment enthält, das ich nach dem Vorbild von HARDACASTLE (bereits erwähnt) durchgeführt habe und das die Verletzung des Axioms von KELVIN bestätigte.

Die Titel dieser beiden Bücher sind „Libro Incompiuto sull’Energia dell’Ambiente“ und Unfinished Book on the Energy of the Evironment“.

Wie hat die Wissenschaft angesichts dieser Tatsachen bezüglich der Abhandlung von Xu Yelin reagiert?

Die Antwort lässt sich in wenigen Worten zusammenfassen: Keine Reaktion, mit einer einzigen Ausnahme, die in einer Abhandlung des Physikers Leonardo Chiatti mit folgendem Titel bestand:

„Has the second Law of Thermodynamics really been violated ?“.

Diese Abhandlung wurde von der Cornell University Library veröffentlicht und kann unter der folgenden Webadresse aufgerufen werden:

https://arxiv.org/abs/physics/0702150

Mit dieser Abhandlung hat dieser Autor das Ergebnis von Xu Yelins Experiment bzw. dass der elektrische Strom den Lastwiderstand durchfließt nicht angefochten, sondern das Experiment in die Kategorie der Phänomene im „thermischen Gleichgewicht“ eingestuft.

In Wirklichkeit gibt es im Experiment von Xu Yelin kein thermisches Gleichgewicht, da die Wärme durch Wärmeleitung (aufgrund eines Temperaturunterschieds) von der Umgebung zum inneren Teil der Vorrichtung fließt, die sich von selbst abkühlt, da sie Strom erzeugt.

Die Tatsache, dass der elektrische Strom durch den Lastwiderstand fließt, würde laut CHIATTI das Axiom nicht verletzen, da sich das System im thermischen Gleichgewicht befinden würde. Das zweite Prinzip der Thermodynamik würde laut CHIATTI nur dann verletzt, wenn das System im thermodynamischen Gleichgewicht stehen würde!

Deutlich zu erkennen ist, dass die Interpretation von CHIATTI nicht erklärt, woher die Energie kommt, die den Lastwiderstand erwärmt!

Doch aus welchen Gründen war die wissenschaftliche Gemeinschaft nicht in der Lage, die Botschaft über das Experiment von Xu Yelin, die sie von mehreren Seiten aus erreichte, zu verstehen?

Bei dieser Gelegenheit verhielt sich die wissenschaftliche Gemeinschaft wie die peripatetischen Philosophen, die angesichts von Experimenten, die den Beweis erbrachten, dass sich die Natur nicht gemäß der aristotelischen Philosophie verhielt, die Bedeutung dieser Erfahrung verwarfen.

Diese Tatsachen lassen die Hoffnung schwinden, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft spontan zur Kenntnis nimmt, was in dieser Zusammenfassung angeführt ist. Selbst wenn einige, die die hier geäußerten Kritikpunkte teilen, diese Ausführung lesen würden, würden sie diese nicht an andere Kollegen weitergeben, sondern eher so tun, als ob dieses Dokument nicht existiert.

Es wurde bereits gesagt, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft selbst die Voraussetzungen schuf, um wissenschaftliche Arbeiten, die konsolidierte Theorien in Frage stellen, nicht sofort zur Kenntnis nehmen zu können.

In der Tat hat es sich die wissenschaftliche Gemeinschaft zur Gewohnheit gemacht, Artikel oder Abhandlungen, die nicht dem Peer-Review-Verfahren  unterliegen, nicht zu lesen und vor allem nicht ernst zu nehmen, genau wie die Abhandlung, die Sie gerade lesen!

Dieses Verhalten verzögert seit Jahren und in einigen Fällen seit Jahrhunderten den Nutzen, den solche Werke für die Wissenschaft und die Menschheit bringen können.

Kapitel 11 – Das peer-review-verfahren

Die wissenschaftlichen Verlage, die von Wissenschaftlern hochgeschätzt werden, sind diejenigen, die die mit einer Aufforderung zur Veröffentlichung erhaltenen Arbeiten dem Peer-Review-Verfahren unterziehen.

Dieses Verfahren wurde eingerichtet, um die Veröffentlichung von Werken mit Fehlern der Autoren oder Artikeln mit wissenschaftlichem Betrug zu vermeiden.

Die Aufgabe der Bewertung wissenschaftlicher Arbeiten wird einigen Prüfern übertragen, bei denen es sich um einige Mitglieder der wissenschaftlichen Gemeinschaft handelt, die auf dem wissenschaftlichen Gebiet im Zusammenhang mit den zu beurteilenden Werken als sehr sachkundig und geschätzt gelten.

Sie werden (aus wissenschaftlicher Sicht) im Vergleich zu den Autoren, die auf die Veröffentlichung eines Werks hoffen, daher als „ebenbürtig“ angesehen. Aus diesem Grund wird dieser Prozess zur Auswahl der zu veröffentlichen Artikel als „Peer-Review-Verfahren“ bezeichnet.

Demnach müssen diese bedeutenden Fachkundigen eines Gebietes der Wissenschaft, auf dem sie so berühmt geworden sind, dass sie als Prüfer bezahlt werden, entscheiden, ob eine neue wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht werden kann oder nicht.

Doch seit einiger Zeit steht eine Debatte über die Wirksamkeit des Peer-Review-Verfahrens aus, da viele Wissenschaftler mit der Funktionsweise dieses Systems in keiner Weise zufrieden sind.

Ein bemerkenswerter Artikel zu diesem Thema wurde erst kürzlich von der Zeitschrift Nexus New Times veröffentlicht (italienische Ausgabe Nr. 135 – Band 4, September-Oktober 2018). Der Artikel trägt den Titel „Peer Review in der Krise“ und wurde von Brendan D. Murphy signiert

THE FAILURE OF PEER REVIEW—ESPECIALLY IN MEDICINE

Der Artikel von MURPHY berichtet über eine Reihe unglaublicher Fakten, die durch 25 bibliografische Zitate über die Schwachstellen des derzeit geltenden Peer-Review-Systems gestützt werden. Wir führen nur eines als Beispiel an: (Richard Horton, „Genetically modified food; Consternation, confusion and crack-up“, Gastredaktion im The Medical Journal of Australia, 172 (4), 2000).

Das von MURPHY angeführte Zitat von Richard Horton, Herausgeber des Magazins The Lancet, lautet wie folgt:

„Der Fehler besteht natürlich darin, gedacht zu haben, dass das Peer-Review-Verfahren nichts anderes sei als ein grobes Werkzeug, um die Akzeptanz – nicht die Bedeutung – einer neuen Entdeckung zu erkennen … Wir präsentieren der Öffentlichkeit das Peer-Review als ein fast heiliges Verfahren, das dazu beiträgt, die Wissenschaft zu unserem objektivsten Orakel der Wahrheit zu machen. Wir wissen jedoch, dass das Peer-Review-System voreingenommen, unfair, unzuverlässig, unvollständig, oberflächlich, oft beleidigend, normalerweise unwissend, manchmal verrückt und häufig falsch ist.“

Angesichts all dessen stellt sich berechtigterweise die Frage: Was passiert, wenn die neue zu bewertende Arbeit den wissenschaftlichen Sektor, in dem sich diese Prüfer auszeichnen, aufwühlt?

Diese bedeutenden Fachkenner geraten natürlich in einen Interessenkonflikt: Wenn das neue und erschütternde Werk veröffentlicht würde, würden sie Gefahr laufen, ihren Status und damit die bezahlten Aufgaben als wissenschaftlicher Prüfer zu verlieren.

Wenn wir dem hinzufügen, dass die Prüfer dem Druck ausgesetzt sein können, die Wissenschaft in eine bestimmte Richtung zu lenken, und dass die Bewertung der Prüfer durch Anonymität geschützt ist, dann kann man verstehen, wie ausgesprochen wahrscheinlich es sein kann, dass diese neue und schockierende Arbeit nicht als überzeugend und zutreffend erachtet und vom renommierten Verlag nicht veröffentlicht wird. Selbst bei einer Veröffentlichung durch nicht qualifizierte Verlage würde die wissenschaftliche Gemeinschaft sie nicht berücksichtigen, da die Wissenschaftler die Gewohnheit haben, nur das ernst zu nehmen, was dem Peer-Review-Verfahren unterzogen wurde.

Das neue und bewegende wissenschaftliche Werk würde daher von der wissenschaftlichen Gemeinschaft und umso mehr von allen anderen als „unwissenschaftlich“ angesehen und fehlerhaften oder betrügerischen Arbeiten gleichgestellt werden.

Unter diesen Voraussetzungen würden Sie beim Lesen dieser Zusammenfassung meinen, dass sie von einem qualifizierten Verlag veröffentlicht werden könnte?

Wenn Sie dieser Ansicht sind, dann sind Sie auch davon überzeugt, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft früher oder später eine Arbeit des Autors über die Fehlerhaftigkeit des zweiten Prinzips der Thermodynamik lesen und ihre Meinung umgehend ändern wird, mit all den positiven Konsequenzen, die diese Tatsache für alle mit sich bringen wird.

Wenn Sie andererseits nicht glauben, dass all dies passieren kann, dann können Sie etwas für die oben beschriebenen positiven Konsequenzen unternehmen.

Kapitel 12 – Aber was könnten sie tun?

Zu Beginn dieser Zusammenfassung wurde gesagt, dass eine Bürgergemeinschaft, die sich der globalen Erwärmung entgegenstellt, die Fehlerhaftigkeit der aktuellen Version des zweiten Prinzips der Thermodynamik zur Kenntnis nehmen sollte.

Aber was könnte sie tun, um der globalen Erwärmung entgegenzuwirken, wenn die oben genannten Argumente Gruppen von Bürgern von dieser Fehlerhaftigkeit überzeugt haben?

Es gibt praktisch nur einen Weg, um dieses Ergebnis zu erzielen: ein Mittel finden, um die wissenschaftliche Gemeinschaft dazu zu führen, die Fehlerhaftigkeit der aktuellen Version des zweiten Prinzips der Thermodynamik zur Kenntnis zu nehmen. Eine schwierige (aber nicht unmögliche) Aufgabe, da fast alle Wissenschaftler fest von der Gültigkeit dieses Prinzips überzeugt sind.

Was eine Bürgergemeinschaft tun könnte, hängt von der Stellung und Rolle ab, die ihre Mitglieder in der Gesellschaft spielen. Einige Gemeinden haben möglicherweise Mitglieder, die Teil der Politik oder der Wissenschaft sind, oder Mitglieder der Hochschule oder Universität (Lehrer und Studenten) usw.

Beispielsweise können Schüler oder Studenten Physiklehrer bitten, das oben beschriebene Experiment in den Schullabors zu wiederholen, um die Nicht-Allgemeingültigkeit des KELVIN-Axioms zu überprüfen.

In jedem Fall sollte jede Initiative darauf abzielen, ein einziges Ergebnis zu erzielen:

Die Voraussetzungen schaffen, damit eine staatliche Behörde einen oder mehrere Vertreter der wissenschaftlichen Gemeinschaft dazu auffordert, die vom Autor dieser Zusammenfassung geäußerten Kritikpunkte am zweiten Prinzip der Thermodynamik in einem unterzeichneten Bericht zu kommentieren, der an jedem institutionellen Sitz verwendet werden könnte.

Dies würde eine Debatte eröffnen, die die wissenschaftliche Gemeinschaft zu der Entscheidung führen könnte, das zu tun, was in 160 Jahren noch nie getan wurde: Das zweite Prinzip der Thermodynamik einem Kreuzesversuch zu unterziehen: einem Experimentum Crucis.

In der Tat gibt es ein zweites Prinzip der Thermodynamik, doch das, was heute von der wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilt wird, ist nicht das richtige!