KEMBALI ke pertanyaan tadi, apakah sudah ada mesin yang seperti itu? Dalam defenisi secara longgar: ada! Bravo! Kalau begitu, kita tidak perlu susah-payah lagi dong! Enggak perlu beli bensin lagi, nggak perlu beli gas, nggak perlu beli minyak tanah yang harga-harganya sudah begitu melangit itu (padahal, semuanya ada di tanah kita sendiri; ini baru asli gila en aneh namanya). Tapi tunggu …, tunggu dulu. Mesin atau perangkat rekayasa yang Penulis maksudkan tadi adalah pendulum dengan segala variannya. Jangan terlalu berharap, karena konsep pendulum tidak mampu menghasilkan usaha yang dapat digunakan untuk menggerakkan perangkat lainnya; setidaknya itulah baru yang dikenal hingga saat ini.
Ya, mesin dengan konsep pendulum dengan segala variannya sebenarnya tergolong sebagai perpetuum mobile. Dengan sekali ayun pertama, pendulum itu dapat berayun terus-menerus dalam waktu yang relatif lama, tanpa memerlukan tambahan usaha dari luar. Ini juga termasuk mainan (dengan konsep) pendulum yang biasa terdapat di atas meja kerja atau bufet dan lemari. Dalam pengertian ini, yang dimaksud dengan ‘usaha dari luar’ tidak termasuk gravitasi karena gravitasi adalah sesuatu yang niscaya. Jadi, secara ekonomi pendulum adalah konsep mesin yang sangat hemat. Hanya sayangnya, ia tidak bisa menghasilkan usaha yang dapat menggerakkan perangkat lain di luarnya. Benarkah begitu?
Pendapat seperti itu ternyata masih bisa diperdebatkan. Kita semua mungkin masih belum lupa pada jam dinding yang digerakkan dengan ayunan bandul atawa pendulum, bukan? Yeah! Ayunan bandul di situ, dengan bantuan seperangkat pegas, ternyata mampu menghasilkan usaha untuk menggerakkan jarum jam terus-menerus dalam waktu yang lumayan lama. Jarum jam itu suatu perangkat lain di luar bandul, bukan? Tidak soal kalau sekitar sebulan kemudian kita harus memutar pegas dan mengayunkan bandul kembali. Nah, bukankah itu sudah dapat digolongkan sebagai mesin perpetuum mobile?
Satu lagi pertanyaan yang menggantung, kalau benar yang dimaksud dengan ‘usaha dari luar’ itu tidak termasuk gravitasi dengan alasan karena gravitasi adalah sesuatu yang niscaya, berarti perangkat/mesin yang digerakkan oleh cahaya matahari, angin, gelombang laut, dst itu mestinya juga termasuk dalam golongan perpetuum mobile juga dong?
Aha! Kayaknya kita harus kembali ke pangkal jalan!
Pemikiran tentang perpetuum mobile memang sangat menarik dalam perspektif sejarah ilmu pengetahuan dan teknologi. Kita dapat begitu asyik menyimak gagasan-gagasan yang tersebar baik dalam bentuk peninggalan-peninggalan tertulis maupun gambar-gambar. Bagaimana usaha para ilmuwan itu dalam mencari sebuah mesin yang sempurna, sekaligus membangun pengertian kita tentang prinsip-prinsip energi dalam fisika modern. Pada saat yang sama, menyimak mesin-mesin perpetuum mobile dan para penciptanya itu juga menyediakan bagi kita suatu studi tentang psikologi manusia: kecerdikan, ketekunan, optimisme, dan fanatisme; bahkan meskipun dihadapkan dengan kegagalan yang berulang-ulang!
[GBR. 8] Overbalanced wheel on which Leupold based his analysis
and proof of the impossibility of perpetual motion.
Perpetuum mobile dari segi kebahasaan berasal dari bahasa Latin yang awalnya sekadar bermakna gerak abadi (perpetuum: terus-menerus, kekal, abadi | mobile: gerak). Dalam bahasa Inggris menjadi perpetual motion dengan pengertian yang sama. Akhirnya yang berkaitan dengan mesin atau alat atau bendanya dunia pengetahuan mengenalnya dengan istilah PMM atau perpetual motion machine, atau dalam bahasa kita dapatlah disebut dengan istilah “mesin gerak-abadi” (dalam tulisan ini kita singkat saja menjadi MGA).
Sebuah MGA adalah suatu alat yang berbasis pada asas-asas mekanikal, kimiawi, elektrikal, atau proses-proses fisika lainnya yang, begitu mulai digerakkan, akan tetap bergerak selamanya, dan dengan itu ia bahkan dapat menggerakkan alat lain di luar dirinya. Hanya akibat dari keausan secara alami pada komponen-komponennya yang pada akhirnya akan menghentikan mesin itu.
Menurut defenisi Meyer’s Enzyklopadie (vol. 13, h. 680), MGA itu adalah: “… secara umum [adalah] sebuah benda yang terus-menerus bergerak. Setiap bagiannya diatur sedemikian rupa sehingga berada dalam pergerakan terus-menerus sepanjang kekuatan luar tidak menghalanginya. Sebuah pendulum dapat berayun selamanya manakala tidak ada tahanan udara yang mengurangi energi kinetiknya. …. Selama gesekan ada, sebuah mesin yang bergerak secara siklis tanpa masukan energi dari luar tergolong ke dalam ketidakmungkinan.”
Defenisi itu belumlah lengkap, karena konsepnya terbatas hanya untuk MGA yang berbasis murni mekanikal. The Enzyklopadie Naturwissenschaft und Technik (1981, vol. 4, h. 3236) memberikan defenisi yang lebih jelas dan lengkap dengan membedakan dua tipe dari MGA, yaitu: 1. “MGA jenis yang pertama. Dalam pengertian ini dimaksudkan adalah sebuah alat yang bagian-bagiannya tidak hanya bergerak secara permanen, tetapi juga mampu memberi usaha yang berguna tanpa memerlukan tambahan tenaga dari luar (misalnya panas) dan tidak mengubah keadaan fisikal dan kimiawi dari bagian-bagiannya tersebut. MGA jenis ini tidak ada, karena ia bertentangan dengan Hukum Thermodinamika Pertama.”
2. “MGA jenis yang kedua. Dalam pengertian ini dimaksudkan adalah sebuah mesin yang menjalani sebuah proses secara siklis yang mana tidak lebih daripada mengubah panas menjadi kerja mekanis (atau yang lainnya). MGA jenis ini juga tidak ada, karena ia bertentangan dengan Hukum Thermodinamika Kedua.”
[GBR. 9] Kinematic layout of Würth’s wheel.
Nah, apa elo pade yang sekarang jadi puyeng? Sama. Defenisi-defenisi di atas memang serasa belum mencukupi. Secara, gitu loh. Sekalipun uraian-uraian itu sudah memberikan alasan kenapa sebuah MGA tidak dapat bekerja, sayangnya mereka tidak memberikan penjelasan apa pun tentang struktur dan prinsip kerja mesin-mesin aneh itu. Di samping bersumber dari energi mekanikal, sebuah MGA mungkin juga menggunakan energi dalam bentuk-bentuk lainnya. Proses-proses (dengan prinsip) magnetik, listrik, atau thermodinamik juga sering digunakan. Kita akan dapat melihatnya dalam uraian-uraian berikut.
Berbagai literatur awal tidak menggunakan defenisi modern sebagaimana yang kita kenal saat ini. Mereka bahkan masih memisahkan antara gerak-abadi alami (perpetuum mobile naturae), dan gerak-abadi fisikal (perpetuum mobile physicae) yakni MGA hasil karya manusia. Di alam, gerak matahari dan bintang-bintang dalam ruang angkasa, terbit dan tenggelamnya, “membuktikan” keabadian itu, bahwa gerak-abadi adalah mungkin. Fenomena ini mengesankan simpulan yang menarik bahwa manusia mungkin saja dapat mereka-ulang kreasi Tuhan tersebut dalam skala yang lebih kecil. Tetapi hal ini mengandung resiko, bagi pereka-cipta MGA [pada masa itu, Abad Pertengahan di Eropa] mereka dapat saja dituduh penuh bidah dan terancam hukuman inkuisisi [biasanya si tertuduh dihukum bakar, pancung, gantung, atau dengan cara lainnya; pada masa-masa itu memang dikenal sebagai zaman kelam untuk ilmu pengetahuan di Eropa, hanya gereja yang mengetahui, paham, dan menguasai seluruh ilmu pengetahuan]. Di lain pihak, gagasan gerak-abadi adalah sebuah gagasan yang ambisius sekaligus menjanjikan untuk mendapatkan nilai yang tinggi; dan ini berarti peluang untuk mendapatkan semacam perlindungan [dari pihak-pihak tertentu]. Kaum Jesuit dan ilmuwan gereja, bekerja dengan tekun dalam proyek-proyek semacam ini. Ini kemudian menuntun kita tepat mengarah pada jantung sejarah mesin yang sangat spesial ini.
Sobat gaul en smart sekalian, inilah cerita bagaimana seluruh kisah ini bermula ….
Pada Mulanya
Pada masa Yunani kuno kita tidak menemukan bukti-bukti [tertulis] tentang ketertarikan mereka pada gerak-abadi. Pengetahuan mekanikal Yunani kuno sudah terbangun dengan baik, sebagaimana dibuktikan dengan alat mekanis Antykythera dan automata Heron. Sumber tenaga alami seperti yang didapat dari kincir air dan tenaga para budak, rupanya sudah mencukupi untuk kebutuhan masyarakat Yunani ketika itu. Kecerdasan dalam bidang mekanikal pun sudah tersalurkan melalui boneka mekanis dan automata kuil-kuil; yang seringkali terlihat seperti bergerak sendiri, padahal ia digerakkan dengan sumber tenaga yang tersembunyi seperti pasir atau air terjun. Penguasa Romawi juga tidak menyebutkan adanya usaha apapun dalam hal membangun MGA pada masa Romawi kuno. Bagaimana pun, pada akhirnya memang hanya tersedia beberapa teks tentang berbagai teknologi dari 2.000-an tahun yang lalu yang selamat.
Gagasan tentang gerak-abadi murni berasal dari Dunia Timur. Tulisan awal yang berhasil ditemukan tentang sebuah MGA dibuat oleh seorang astronom dan matematikawan India bernama Brahmagupta pada tahun 624. Dalam kitabnya Brahmasphutasiddhanta ia menggambarkan sebuah alat gerak-abadi sbb: “Buatlah sebuah kincir dari kayu yang ringan, dengan kesemua jejarinya yang bergrowong ditempatkan pada jarak yang sama. Isilah setiap jejari tersebut dengan air raksa hingga setengahnya dan tutup …. Dirikan kincir tersebut …. Maka air raksa akan bergerak naik pada beberapa bagian dan akan bergerak turun pada bagian yang lainnya masing-masing mengisi ruang kosong, sehingga dengan demikian kincir akan terus berputar dengan sendirinya selamanya.” (translasi SR Rama).
Kitab Sisyadhivrddhida Tantra oleh astronom India, Lalla, yang ditulis tahun 748, adalah risalah selanjutnya di mana MGA yang sebanding diuraikan. Lalla juga merujuk pada sebuah kincir dengan jejari yang bergrowong yang sebagiannya diisi dengan air raksa.
Sekitar tahun 1150, [lagi-lagi] matematikawan dan astronom India bernama Bhaskara menguraikan dalam kitabnya Siddhanta Siromani sebuah kincir yang bermuatan air raksa yang berputar mengelilingi lingkarannya. Dia mengatakan: “Mesin ini berputar dengan tenaga yang besar karena air raksa pada satu sisi berada lebih dekat ke pusat putarannya daripada yang lainnya.” Rupanya ia berpikir hal ini akan menyebabkan ketidakseimbangan yang terus-menerus sehingga akan menghasilkan perputaran. Dapat diduga ia tidak pernah membangun dan menguji alat tersebut, sebagaimana banyak penggagas lainnya. En loe tahu guys? Hal semacam ini barangkali erat kaitannya dengan Aristoteles [ingat anekdot tentang doi berkaitan dengan jumlah gigi kuda?]; yang kemudian berkelanjutan pada metodologi ilmu pengetahuan; yang kapan-kapan boleh kita bahas.
[10.a.] Brahmagupta’s Perpetuum
Mobile Principle.
[10.b.] Bhaskara’s Perpetuum
Mobile Principle.
[10.c.] Perpetuum Mobile
Principle from a 12th cty
Arabian manuscript.
Begitulah. Sejak abad ke-12, prinsip mesin semacam ini seringkali bergabung dengan usulan MGA lainnya, dan menjadi bagian dari sejarah teknologi. Bahkan hingga hari ini beberapa pencipta mengusulkan berbagai variasi dari “kincir tak-seimbang” (overbalanced wheel) ini. Seringkali dalam rancangan yang rumit memuat kincir dengan banyak tuas eksentris terpasang padanya. (BERSAMBUNG)
