Egelyho kolečko vysvětleno

Na esoterické výstavě v květnu 2012 (viz článek Č. Zlatníka „Fyzikální exhibice pana George Egelyho“ http://www.sisyfos.cz měl přednášku Dr. G. Egely, spoluautor zařízení, které dostalo název „Egely Wheel“, tedy Egelyho kolečko, viz Obr. 1. Vlastní kolečko (65 mm v průměru) je z tenkého plastu a je uloženo v suchém ložisku. Osa kolečka se může kromě rotování i mírně naklánět.

V jednom ze stánků se toto zařízení ve dvou variantách prodávalo, levnější z nich jsme získali pro spolek Sisyfos. V esotericky zaměřených textech se Egelyho kolečko zpravidla označuje jako první přístroj, který dokazuje existenci nefyzikální síly nazývané čchi, psi, prana aj., tedy jako zařízení dokazující existenci telekineze, tedy pohybování předmětů mentální silou. Důkaz spočívá v přiložení ruky ke kolečku (viz Obr. 2), která kolečko roztočí po směru (levá ruka) či v protisměru (pravá ruka) pohybu hodinových ručiček.

V tomto článku posoudíme, zda rotaci Egelyho kolečka lze vysvětlit bez telekineze, jen z poznatků fyziky. Vycházíme z  popisu zařízení a z odůvodnění původnosti, uvedených autory György Egelym a Magdolna Dus v patentové přihlášce http://patentscope.wipo.int datované 18. prosince 1989.

Předmětem patentu je (v doslovném překladu z angličtiny):
„Přístroj a metoda pro demonstrování a měření fyzikálních efektů souvisejících s celkovým stavem zdraví a kondice lidských bytostí, obsahující otáčivě uložený rotor s hmotností 0,1 až 2 g, přesněji 0,3 až 0,8 g, s alespoň jednou značkou na okraji vhodnou pro odečítání počtu otáček, přičemž magnetická permeabilita je menší než 50 a rotor je případně možné propojit s rámem pomocí pružné spony.“

Autoři patentové přihlášky v jejím odůvodnění dále uvádějí, že:
1) efekt (roztočení kolečka přiložením ruky) „nelze dosáhnout uměle vytvořenými fyzikálními efekty nebo silovými poli (teplotní jev, magnetické pole, pole elektrostatických sil)“; že
2) fyzikální jev popsaný ve vynálezu – (i když jeho podstata není autorům, jak výslovně uvádějí, známá) souvisí „s vrozeným individuálním nadáním, s aktuálním stavem osoby během testování, s jejím celkovým zdravotním stavem a kondicí a s její schopností soustředit se“; a že
3) „výsledek testu zdravotního stavu a aktuální kondice může být vyjádřen kvantitativně“, a to maximálním dosaženým počtem otáček kolečka za minutu.

V dalším ukážeme, že hlavní tvrzení autorů patentu obsažené v bodě 1), z kterého jsou odvozena tvrzení ve výše uvedených bodech 2) a 3), je mylné, protože Egelyho kolečko je ve skutečnosti tepelný stroj, jehož funkci je možné plně popsat zákony klasické fyziky. Stroj využívá rozdílu mezi teplotou lidské ruky a teplotou okolního vzduchu k transformaci tepelné energie na energii mechanického pohybu vzduchu, který následně vyvolává rotaci ozubeného kolečka. Obvodová rychlost rotace kolečka při tom nemůže být větší než je rychlost vzdušného proudu, který kolečko pohání.

Konkrétní mechanismus pohonu kolečka v použité konfiguraci lze popsat takto:

Kontaktem s povrchem ruky živého člověka se vzduch zahřívá, stoupá vzhůru, na jeho místo postupuje neohřátý vzduch z okolí a nesymetrický tvar ruky pozmění proudění tak, že obsahuje i složku tečnou ke kolečku. Ta zasáhne část obvodu kolečka a roztočí ho. Rychlost rotace se ustálí, když tření v ložisku a brždění části obvodu kolečka o vzduch vyrovná hnací sílu vodorovné složky proudícího vzduchu. Působení proudu vzduchu na ostré hroty obvodu kolečka je obdobné působení proudu vody na lopatky rotoru Francisovy vodní turbíny http://en.wikipedia.org

Stator Egelyho kolečka, který mění směr proudění vzduchu, je tvořen povrchem vnitřní strany ruky přiložené ke kolečku, přičemž je v tomto případě současně i zdrojem tepla zahřívajícího a uvádějícího v pohyb okolní vzduch.

Termodynamická účinnost přeměny tepelné energie v mechanický pohyb kolečka je u Egelyho zařízení samozřejmě mnohem menší, než největší možná, daná účinností Carnotova cyklu η = (T2 - T1) / T2 , kde T1 je teplota vzduchu a T2 je povrchová teplota ruky. Při T1 =  293,15 K (20 °C) a T2 = 308,15 K (35 °C) vychází η = 5%. Množství tepla, které za sekundu odevzdá celá plocha ruky člověka okolnímu vzduchu je v běžných podmínkách 0,5 W až 1 W http://ib.cvut.cz , a maximální mechanický výkon, který by bylo v tom případě možné získat z odvodu tepla ruky, vychází rovný 25 mW – 50 mW. Z jednoduchého experimentu, při kterém se kolečko jednorázově roztočí a měří se klesání rychlosti volné rotace kolečka způsobeného odporem vzduchu a třením v ložisku, vychází pro frekvenci rovné třiceti otáčkám za minutu výkon brzdicí síly rovný 0,15 μW. Při nižší rychlosti otáčení je výkon brždění ještě podstatně menší. (Pro výpočet byla použita hodnota momentu setrvačnosti kolečka  2,1·10-7 kg.m2 získaná ze změřené hmotnosti 0,2 g plastové části kolečka a z jejího radiálního rozložení.) K vyrovnání brzdicí síly se tedy i při vysoké rychlosti rotace využívá jen nepatrná část kinetické energie obsažená ve vyvolaném proudění vzduchu.

Výše popsaný mechanismus podporuje krátké video http://www.youtube.com ukazující, že kolečko, roztočené po přiložení ruky, rychle ztrácí rychlost a nakonec se zastaví, jestliže se i s rukou přikryje tenkou plastovou fólií, která původní průběh proudění vzduchu znemožní.

Závěr: Tvrzení autorů G. Egelyho a M. Dus v patentové přihlášce, že pohyb kolečka nelze vyvolat známými fyzikálními silami, je mylné. Zařízení se chová podle zákonů termodynamiky, žádná fyzice neznámá síla není k efektu otáčení a směru rotace potřebná. Rychlost rotace kolečka (dosahovaný maximální počet otáček za minutu) závisí především na trpělivosti osoby s vyhledáváním optimálního stočení a sklonu ruky, na velikosti mezery mezi rukou a kolečkem, na těsnosti či netěsnosti přiložení ruky k podložce a na individuálním prostorovém (nutně nesymetrickém) tvaru ruky. Neklidný pohyb přiložené ruky neposkytne dostatek času k ustálení proudění vzduchu ani k vyhledání optimální polohy a způsobu stočení ruky, takže dosahovaná frekvence otáček bude u neklidných osob nižší. Efekt vyvolání rotace kolečka je lépe pozorovatelný v místnosti s minimálním pohybem vzduchu a při zabránění vlivu vydechování.

Nic z uvedeného tedy nepotvrzuje závěry, deklarované v patentové přihlášce a později rozšířené především zastánci esoteriky, tj. že rotace Egelyho kolečka je způsobena fyzice neznámou silou a že rychlost rotace souvisí se zdravotním stavem a kondicí osoby, která kolečko přiložením ruky roztáčí. Lze ovšem připustit, že dlouhodobé cvičení, hledání optimální polohy a způsobu ohnutí ruky, sklonu dlaně, polohy prstů a volba částí ruky zcela přitištěných k podložce může vést ke zlepšování výsledku, tj. k vyšší hodnotě maximálního dosahovaného počtu otáček za minutu. Pokládat vyšší skóre za známku jakési větší životní síly („vitality“) s označením VQ (vitality quotient) připomínajícím IQ není ovšem odůvodněné.

Autoři: Lukáš Jelínek, Luděk Pekárek

Reference:
[1] G. Egely, M. Dus, “Apparatus and method for detecting effects indicating physical state of health and fitness”, Patent Application No. WO/1991/008703, 27.06.1991

[2] A. K. Melikov, “Human Physiology Body’s Heat Balance”, CTU in Prague, 2010