ファインマンの装置の基本部分は古くからあるただのラチェット機構である。このようなラチェット機構は、非対称な歯をもつ歯車（ラック）をバネなどで抑え付けられた爪が支えており、一方向への回転のみを許し逆方向には回転できないようになっている。一方、これとは別に軸の回りで自由に回転できる水車のような極めて小さな羽根車を用意し、ある一様な温度の気体の中に入れたとする。羽根車には分子が乱雑に衝突し、ブラウン運動として羽根車を左右に揺り動かす。この運動自体には方向性はなく仕事をなすことができない。しかし、この羽根車の軸を上述のようなラチェットの歯車の軸と組み合わせるなら、ラチェットは一方向にしか回らないはずなので、これは一方向への回転運動を生み出すと考えられる。回転軸に小さなおもりを付けておけばこの歯車は仕事をなすことになる。一見するとこのブラウン・ラチェットは、温度差のないところで外部から仕事をすることもなくブラウン運動から一方向の運動を取り出して仕事をなすことができ、エントロピー増大則（熱力学第二法則）を破ることができるようにみえる。もちろん現実にはそれは不可能であるが、それがなぜかということが問題となる。鍵となるのは、我々が日常のスケールでラチェットを考えているとき、無意識に非弾性的な部品を考えていることにある。しかしそれが意味するのは、爪と歯車の衝突の運動エネルギーがバネやその他の部品や周囲の気体の熱エネルギーに変化しているということである。したがって、これらの部品は弾性的なものと考えてより精密に議論しなければならない。このときには、そのままでは歯車に衝突した爪は衝突直前と同じだけの運動エネルギーをもって弾かれ、結局、爪は歯車を支えることができない。爪の振動を止めるためにはなんらかの形でそのエネルギーを取り除く制動の機構が必要である。 それがラチェットの周囲の気体であるとすると、気体の温度が羽根車の周囲の温度と同じならばこれは不可能であり、ブラウン・ラチェットは期待したように働かないことが明らかとなる。なお、ラチェットに関する説明はファインマンの教科書『ファインマン物理学』（日本語版、II巻21章）に収録されている。
ブラウン・ラチェット（英: Brownian ratchet）は、リチャード・P・ファインマンが、物理の講義において熱力学第二法則を説明するために仮構した見かけ上永久機関のようにみえる思考実験上の装置を指してしばしば用いられる用語である。 また、ファインマンのこの機構といくらか類似の仕組みが細胞内のイオンポンプなどで実現されていると考えられるため、それらに対してもブラウン・ラチェットという用語が使われる。
1832年3月7日、ニュージャージー鉄道 (New Jersey Rail Road and Transportation Company) がカムデン・アンド・アンボイ鉄道にほぼ並行して、よりニューヨークに近いジャージーシティを起点として路線の特許を受けた。しかしカムデン・アンド・アンボイ鉄道側の働きかけにより、南はニューブランズウィックまでに制限された。カムデン・アンド・アンボイ鉄道はニューブランズウィックから南へスポッツウッドまでの区間を建設することになった。1836年にフィラデルフィア・アンド・トレントン鉄道と提携したことにより、スポッツウッドの代わりにトレントンまでになった。1832年11月、ニュージャージー鉄道は競争によって発生する問題を回避するため、ニューアークの東で計画路線に並行していたニューアークターンパイク（有料道路）の支配権を握った。ニューアークから南へニューブランズウィックまで通じていたエセックス・アンド・ミドルセックスターンパイクの株式は1833年4月6日に買収した。路線の大部分はこのターンパイクに直接沿って建設された。当初計画された路線はパセーイク川をセンター・ストリート橋で渡り、パーク・プレイスとブロード・ストリートに沿って南へカーブして直接ターンパイクへ通じていた。橋の西側から支線が川に沿って南へ分岐し、その後南西へブロード・ストリートの南端で本線へ接続するようになっていたが、こちらが本線となって、計画されていたブロード・ストリートに沿った路線は実際には建設されなかった。1833年11月24日に、ニュージャージー鉄道は脅威を排除するために、パセーイク川およびハッケンサック川に架かる橋を独占していたプロプライエターズ・オブ・ザ・ブリッジズ・オーバー・ザ・リバーズ・パセーイク・アンド・ハッケンサック (Proprietors of the Bridges over the Rivers Passaic and Hackensack) を買収した。1852年頃、ニュージャージー鉄道はパセーイク川およびハッケンサック川の独占を守るために、1849年設立のニューアーク・プランク・ロード・アンド・フェリーを買収した。ニュージャージー鉄道の定期運行は、バーゲン・ヒルの仮設線路を使用してニューアークとジャージーシティの間で1834年9月15日に開始された。エリザベスまでの延長区間は、ブロード・ストリート南端からのターンパイクを利用して、1835年12月21日に開通した。ラーウェイまでの運行は、やはりエリザベスの南からターンパイクに沿って、1836年1月1日に開始された。1月11日までは、機関車はニューアーク以南のみで使用されたが、それ以降もニューアーク以東では馬力運行がいくらか継続された。7月11日にニューブランズウィックの東で路線が開通し、残りの区間へは乗合馬車に接続していた。これにはイゼリン以北でターンパイクが使用された。1836年9月8日、ニュージャージー鉄道はラリタン川の渡河を独占をしていたニューブランズウィック橋梁会社の過半数の株式を買収した。ラリタン川に架かる鉄道が上、道路が下の2階建ての橋は1837年10月31日に開通し、ニュージャージー鉄道はニューブランズウィックへ到達した。ニューブランズウィック橋梁会社は1838年5月7日に、橋の下部の道路で通行料金を徴収することを認可された。古い1795年完成のオルバニー・ストリート橋は1849年に撤去されたが、のちに再建された。ジャージーシティとニューブランズウィックと結ぶ路線で最後に完成となる、バーゲンヒルの切通し区間は1838年1月22日に開通し、それまでの丘を越える仮設線路を置き換えて、馬力の使用が終了した。1837年3月15日に、カムデン・アンド・アンボイ鉄道の路線特許に追加が認められ、ニュージャージー鉄道と接続するニューブランズウィックへの支線を、トレントンを通過してロワー・トレントン橋およびフィラデルフィア・アンド・トレントン鉄道と接続するために、スポッツウッドではなくボーデンタウンから分岐させることになった。この路線の一部は、デラウェア・アンド・ラリタン運河やニューブランズウィック・アンド・トレントン・ターンパイクに沿って建設することができた。この支線の建設は、デラウェア・アンド・ラリタン運河の東岸にボーデンタウンとトレントンの間で1837年9月に開始された。支線の最初の区間は1838年4月4日に開通した。ニューブランズウィックまでの延長工事はその年の6月に開始され、1839年1月1日に開通した。この支線はトレントンから北東へ運河の東岸に沿って続けられ、キングストンで運河から分かれて地方を横断してニューブランズウィックの南西にあるミルストン・ジャンクションへと至っていた。同日、ニュージャージー鉄道はニューブランズウィックとミルストン・ジャンクションの間を完成させた。ニュージャージー鉄道はこの経路の3分の1を形成していたが、フィラデルフィアとニューヨークを5時間30分（サウス・アンボイ経由の6時間50分から短縮）で結ぶこの共同運行の収入の6分の1のみを得られるだけであった。