1. 자석을 이용한 무한 동력
답은 한쪽 자석이 뒤집히는 겁니다. 그럼 서로가 붙어버리기 때문에 더 이상 그 자리에서 움직이지 않겠지요. 즉, 가장 낮은 에너지 상태가 되는 겁니다. 같은 원리가 미시 세계에서도 적용됩니다. 전자의 스핀이 서로 완전히 반대가 되게끔 정렬되는 게 가장 에너지가 낮습니다. 다시 말해, 안정적입니다.
이 안정적인 상태를 부수고 한쪽 방향으로 스핀을 정렬하려면 에너지가 필요합니다. 즉, 자석을 만드는데도 에너지가 들어갑니다. 자세한 내용은 좀 어렵기 때문에 패스하겠지만, 일단 자화가 진행되고 나면 외부에서 다시 역방향으로 자화를 걸어주지 않는 한은 안정하며, 당연히 자화가 진행되었기 때문에, 위 그림보다 높은 에너지 상태를 유지합니다.
그러나 자석을 이용해 무언가 일을 하게 되면 그만큼 자석이 갖고 있는 에너지를 소모합니다. 이는 스핀을 정렬하고 있는 에너지가 소모되어 낮은 에너지 상태, 즉 위 그림과 같은 상태로 다시 돌아가게 됨을 의미합니다.
따라서 자석을 이용해 영구 기관을 만드는 건 불가능합니다. 그리고 자석을 이용해 자화가 풀릴 때까지 할 수 있는 일의 양은 정확하게 자화를 걸기 위해 행한 일의 양과 일치합니다.
2. 중력을 이용한 무한 동력
힘과 에너지를 착각하는 사람들이 많습니다.
중력은 힘입니다. 힘만으로는 '아무 것도 할 수 없습니다'.
쉬운 예를 들자면 중력이 우리에게 늘 작용하고 있지만 우리가 중력을 피부로 체감하는 순간은 중력에 거슬러 움직일 때 뿐입니다. 왜냐하면 우리가 움직이기 위해 소모하는 것은 에너지이지 힘이 아니기 때문입니다. 중력 그 자체로는 우리가 에너지를 사용할 필요가 없습니다. 바닥에 가만히 누워있기 위해 에너지가 필요한가요? (생명 활동을 유지하기 위해서는 에너지가 들어가긴 하겠지만.)
마찬가지입니다. 우리가 중력에 맞서기 위해 에너지를 소모하는 경우는 중력을 거스를 때 뿐이듯, 에너지의 생산에도 동일한 개념이 적용됩니다. 중력으로 에너지를 생산하려면 필연적으로 중력에 거슬러 위치 에너지를 만들고 그것을 다시 동력으로 변환할 필요가 있습니다. 따라서 투입된 에너지 이상의 동력을 생산할 순 없습니다.
힘은 소모되지 않습니다. 맞아요. 하지만 에너지는 소모됩니다.
중력은 소모되지 않습니다. 하지만 중력에 의한 에너지는 소모됩니다. 중력을 가지고 에너지를 생산하기 위해선 그만큼의 에너지를 넣어줄 필요가 있습니다.
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