Текст книги "Термодинамика реальных процессов"

Автор книги: Альберт Вейник

сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 40 страниц)

Седьмое начало позволяет сделать еще один интереснейший вывод-прогноз, касающийся конкретных условий осуществления процессов преобразования энергии внутри отдельно взятого тела, но уже с участием окружающей среды, из которой заимствуется теплота и непосредственно, с КПД 100%, превращается в другие формы энергии. Для определенности предположим, что к системе, например электрическому конденсатору, извне подводится электрический заряд. Надо, чтобы у системы электрическая степень свободы была сильно связана с термической, то есть соответствующие коэффициенты уравнения состояния были бы значимыми и подвод электрического вещества сопровождался бы ростом температуры. Тогда при заряжании система несколько разогревается, а при разряжании охлаждается, но происходит это с определенной инерцией, запозданием. В результате заряд подводится к конденсатору при пониженном по сравнению с безынерционным случаем потенциале, а отводится при повышенном. На диаграммах в осях координат «электрический потенциал – электрический заряд» и «температура – мера количества термического вещества» образуются как бы своеобразные петли гистерезиса. Площадь электрической цепи гистерезиса соответствует приращению электрической энергии за цикл, а площадь термической петли – убыли количества тепла за тот же цикл, причем эти количества между собой равны. Итогом кругового процесса является охлаждение конденсатора и подвод к нему из окружающей среды эквивалентного количества тепла.

Для получения ощутимого эффекта преобразования описанный круговой процесс заряжания-разряжания необходимо повторять  многократно,  например,   путем  организации  незатухающего колебательного контура с конденсатором и индуктивностью.   Выбирая   подходящий   конденсатор,   надо   иметь в виду, что на величину эффекта влияют свойства – уравнения состояния – обкладок и диэлектрика, а также носителей электрического вещества, ибо все эти элементы внутри системы органически между собой связаны. В принципе таким способом можно осуществить самоподдерживающийся процесс, без внешнего возбуждения колебательного контура, но с обязательным начальным пусковым электрическим импульсом на обкладках конденсатора.

Чтобы нагляднее представить себе процесс в конденсаторе, можно провести некоторую аналогию с газом, сжимаемым в цилиндре с поршнем. Роль электрического заряда условно играет газ, обладающий термической и механической степенями свободы, а роль конденсатора – цилиндр с поршнем. При сжатии, что соответствует заряжанию конденсатора, температура газа растет, от газа несколько нагреваются цилиндр с поршнем. При последующем расширении газа, потерявшего определенную энергию, давление следует уже другому закону, чем при сжатии. В результате на механической и термической диаграммах тоже образуются соответствующие петли гистерезиса.

Для подтверждения высказанного вывода-прогноза можно сослаться на исключительно интересные опыты И.Е. Заева с нелинейным керамическим конденсатором варикондом. Эти опыты показывают, что при циркуляции в колебательном контуре 1 кВт электрической мощности приращение последней за счет подведенной к конденсатору извне теплоты составляет 200-250 Вт (см. намек в статье [44]).

Таким образом, седьмое начало ОТ открывает двери в совершенно новую область энергетической инверсии, связанную с возможностью изменения одних интенсиалов за счет других в изолированной системе, а также с возможностью преобразования теплоты окружающей среды – воздуха, воды или земли – в другие формы энергии (см. еще гл. XXIII и XXIV). Это приобретает особую ценность в современных условиях, когда происходит быстрое истощение энергетических ресурсов планеты. Седьмое начало позволяет также по-новому взглянуть на проблему обратимости и необратимости термодинамических процессов и скорректировать бытующие в этой области представления, что имеет не менее важное теоретическое и практическое значение [ТРП, стр.197-205].

 6. Некоторые экспериментальные результаты.

Из уравнений (220) и (222), обобщенных седьмым началом, видно, что процессы заряжания и экранирования описываются внешне похожими формулами. Вместе с тем мы теоретически установили, что в физическом плане эти процессы имеют весьма существенные различия. При заряжании данным веществом происходит изменение сопряженного с этим веществом интенсиала системы, никаких других побочных эффектов не наблюдается. При экранировании изменение данного интенсиала потока сопровождается выделением или поглощением термического вещества, что является эффектом, дополнительным по отношению к основной степени свободы системы. При экспериментальной проверке седьмого начала надо особое внимание обратить на вывод о независимости процесса заряжания от каких бы то ни было побочных эффектов, в частности от эффекта выделения или поглощения термического вещества. Именно это свойство сильнее всего отличает заряжание от экранирования, в дальнейшем оно окажет неоценимые услуги при объяснении многих кажущихся парадоксальными явлений природы. Проверочные опыты целесообразно спланировать так, чтобы основная степень свободы отличалась от термической. Тогда при наличии одновременно заряжания и экранирования невозможно будет спутать эти два процесса.

Указанным требованиям хорошо удовлетворяет процесс заряжания конденсатора электрическим зарядом. В этом опыте основная степень свободы – электрическая – не совпадает с экранируемой термической, что дает возможность легко отделить одно явление от другого. Кроме того, электрические и тепловые величины поддаются сравнительно точному измерению.

Будем считать, что конденсатор заряжается равновесно (см. параграф 1 гл. XVI), то есть практически при равномерном распределении потенциала в его объеме. Для этого в цепь конденсатора включается достаточно большое сопротивление  R , на которое приходится почти все падение потенциала. В результате разностью потенциалов в сечении конденсатора допустимо пренебречь. Можно также пренебречь емкостью сопротивления. Это значит, что к конденсатору должен быть применен только закон заряжания, а к сопротивлению – только закон экранирования.

Согласно закону заряжания, подвод (или отвод) заряда  ?  к конденсатору связан с совершением работы  Q3  и изменением энергии последнего на величину (см. уравнения (61) и (220))

    U?3 = Q3 = (1/2)?? = (1/2)К??2    (231)

где  ? – потенциал, до которого заряжается конденсатор; К? – электроемкость этого конденсатора. Множитель 1/2 появляется вследствие того, что поступающие в конденсатор порции заряда  d?  испытывают изменения потенциала в пределах от 0 до ? , поэтому для них среднее значение потенциала за процесс составляет (1/2) ?.

Согласно закону экранирования, практически все термическое вещество выделяется на сопротивлении  R , при этом совершаемая работа  QЭ  и изменение энергии находятся из соотношения (см. уравнение (222))

    U?Э = QЭ = (1/2)??      (232)

Это количество тепла «диссипации» должно выделиться на сопротивлении R за каждый акт заряжания (или разряжания) конденсатора. Как видим, величины  Q3  и  QЭ  равны между собой, следовательно, полная электрическая составляющая энергии заряженного тела (конденсатора)  U? , как это и утверждается формулами (210), (215) и (228), равна произведению потенциала на величину заряда (??).

Поместив конденсатор и сопротивление в два независимых калориметра, мы в первом не должны обнаружить изменения температуры, а во второй должно поступить количество тепла, определяемое формулой (232); при этом температура второго калориметра должна повыситься на величину, равную теплоте  QЭ , поделенной на теплоемкость калориметра, то есть на его водяное число.

Были осуществлены многочисленные опыты в самых различных вариантах; все они хорошо подтверждают теорию. Например, при заряжании лавсанового конденсатора емкостью 10 мкФ до потенциала 400 В совершается работа, равная 0,8 Дж (см. формулу (231)). Эта величина легко поддается измерению. Конденсатор и сопротивление погружены в сосуды Дюара с маслом, играющие роль калориметров; они изолированы легковесным пенопластом и помещены в термостат. Температура калориметров определяется с помощью термостолбика из десяти последовательно соединенных дифференциальных медь-константановых термопар, холодные спаи которых находятся в сосуде Дюара с тающим льдом. Для измерений использованы потенциометры типа Р309 или Р348 с ценой деления 10-8 В. Следовательно, термостолбик позволяет зафиксировать изменение температуры калориметра с точностью 2·10-5 ?, что почти на два порядка превышает эффект, создаваемый теплотой  QЭ . Во всех случаях процесс заряжания сопровождается нулевым тепловым эффектом, а процесс экранирования – эффектом, определяемым формулой (232). Что и требовалось доказать (из совместных опытов со студентом А.А. Вейником).

Повышение чувствительности приборов дало те же результаты. Неоднократное повторное заряжание и разряжание конденсатора в течение одного опыта не исказило результатов, следовательно, в данном конденсаторе описанный в предыдущем параграфе эффект преобразования теплоты в электроэнергию практически не ощущается.

Для экспериментального подтверждения седьмого начала были проведены также многочисленные и разнообразные опыты, где в качестве основной степени свободы выступает кинетическая. В наиболее наглядной и характерной форме она проявляется при ударе тел, который можно рассматривать как процесс их объединения, то есть процесс заряжания системы массой. Кстати, даже простое качание маятника можно трактовать как упругое соударение его с Землей, движение космических тел по орбитам тоже есть упругое соударение соответствующих объектов и т.п.

Изучался удар двух маятников, вращающихся дисков, падающих и движущихся горизонтально тел и т.д. Результаты некоторых из этих опытов описаны в работе [21, с.360]. Например, стальные грузы диаметром 75 мм и длиной 120 мм качаются вокруг общей оси на стальных подвесах длиной 2,6 м, в нижней точке они соударяются друг   с другом. Хромель-копелевые термопласты зачеканены в свободные торцовые поверхности грузов, следовательно, чувствительность упомянутого выше потенциометра составляет около 1,5· 10-4 К. Все термопары, провода и грузы тщательно защищены никелевой    лентой и заземлены во избежание посторонних электрических и магнитных  наводок. Согласно закону экранирования,  при падении стального груза с высоты 2,6 м изменение его температуры должно составить  0,055 К, или 3,7 мкВ,  что на два порядка превышает чувствительность прибора. В данном, как и во всех других случаях удара, был получен нулевой температурный  результат. Это значит, что процесс заряжания массой, как и электричеством, не сопровождается эффектом экранирования. Следовательно, главный вывод, касающийся различия процессов заряжания и экранирования, является правильным: при заряжании интенсиал системы изменяется без термических эффектов, в противоположность этому при экранировании изменение интенсиала переносимых ансамблей сопровождается выделением или поглощением термического вещества, что наблюдается, например, при диффузии массы.

Необходимо добавить, что кинетическая степень свободы вообще слабо связана уравнением состояния с другими степенями свободы. Именно поэтому удар при обычно достижимых небольших скоростях не вызывает тех изменений, температуры внутри тела, о которых говорилось в предыдущем параграфе. По той же причине механика в течение нескольких столетий существовала как самостоятельная, не связанная с другими дисциплина.

Что касается собственно закона экранирования, то на сегодня он располагает уже достаточным количеством надежных и убедительных теоретических и экспериментальных обоснований и подтверждений [21]. Например, из закона экранирования в качестве частного случая вытекает известный опытный закон Джоуля-Ленца. Согласно этому закону, при распространении заряда в сторону убывающего потенциала количество выделяющегося тепла, так называемого джоулева тепла:

   QЭ = ?I?t = ??      (233)

 или в дифференциальной форме

   dQЭ = – d? d?      (234)

где ? – разность потенциалов; I? – сила тока;  t – время. Это равенство является частным случаем общего уравнения (222) закона экранирования и широко применяется на практике.

Открытие Р. Майером закона сохранения энергии тоже фактически связано с наблюдением эффекта экранирования, при котором происходит преобразование механической работы в термическую в ходе выделения экранированного термического вещества [18, с.223].

Если энтропию приравнять мере количества термического вещества, то можно провести аналогию между уравнением закона экранирования ОТ и известным уравнением Онзагера, которое определяет скорость возрастания энтропии в единице объема системы (см. параграф 4 гл. XX).

Перечисленные и некоторые другие опытные факты относятся к процессам, сопровождающимся выделением теплоты диссипации. Они хорошо известны, и нет нужды продолжать перечень, чтобы убедиться в справедливости этой (первой) стороны закона экранирования. Но закон экранирования имеет еще и вторую сторону. Речь идет о том, что он допускает существование не только упомянутых выше прямых процессов, когда вещество распространяется в направлении убывающего интенсиала и экранированная теплота (трения) выделяется, но и обратных процессов, когда вещество распространяется в направлении сопряженного с ним возрастающего интенсиала и экранированная теплота (минус-трения) поглощается. Эта сторона закона экранирования ранее была не известна, поэтому заслуживает особого упоминания.

В этом вопросе также можно сослаться на хорошо известные опытные факты. Например, упомянутые обратные процессы содержатся в известных термоэлектрических эффектах Томсона и Пельтье. В эффекте Томсона, проявляющемся при наличии на концах проводника одновременно двух разностей – температур и электрических потенциалов, – экранированная теплота либо выделяется вдоль проводника по типу рис. 4, а, либо поглощается по типу рис. 4, б (см. параграф 3 гл. XIII). Теплота Пельтье в спае двух разнородных проводников тоже либо выделяется по типу рис. 4, в, либо поглощается по типу рис. 4, г (см. параграф 4 гл. XIII). В обоих процессах, изображенных на рис. 4, б и г, электрическое вещество преодолевает обратную разность электрических потенциалов под действием других степеней свободы носителей: в эффекте Томсона – под действием термической, а в эффекте Пельтье – под действием химической, магнитной или какой-нибудь другой.

Необходимо сразу же оговориться, что каждому из обсуждаемых эффектов в свое время было дано соответствующее толкование ad hoc – применительно к данному конкретному случаю. Однако для нас это не существенно, для нас важен только сам голый опытный факт, согласно которому уменьшение энергии переносимого ансамбля сопровождается выделением теплоты или фотонов, а возрастание – их поглощением. Следовательно, все эти эффекты имеют одинаковую физическую природу и могут быть объяснены с единых позиций ОТ. Например, эффекты Томсона и Пельтье принято называть «обратимыми» и противопоставлять их «необратимому» эффекту Джоуля-Ленца, хотя в основе их лежит один и тот же эффект экранирования, делающий все реальные процессы в конечном итоге обратимыми.

Особенно экзотично эффекты экранирования выглядят на уровне микромира, где для их объяснения приходится прибегать к различного рода микромодельным гипотезам. Например, известны эффекты Джозефсона, когда между двумя сверхпроводящими кусками металла, разделенными тонким слоем изолятора, проходят электроны. Они преодолевают ничтожный скачок потенциала типа ВС на рис. 4, в; этот процесс сопровождается излучением фотонов. По-видимому, если с помощью какой-либо другой степени свободы заставить электроны двигаться в обратном направлении (по пути ВС на рис. 4, г), то термическое вещество будет поглощаться и появится обратный эффект Джозефсона. Еще пример: экранированные фотоны выделяются при торможении заряженной частицы электростатическим полем атомного ядра и атомных электронов. Должен существовать также и обратный тормозному излучению процесс экранирования термического вещества заряженной частицей при ее разгоне в этом поле. Аналогичную природу имеет известный эффект Черенкова, когда заряженные частицы излучают свет, если при движении в веществе их скорость превышает скорость света в этом веществе.

Следует заметить, что при обсуждении всевозможных эффектов, подвластных закону обобщенного заряжания, важно не спутать процессы экранирования и заряжания, чтобы не впасть в ошибку. Для этого надо четко различать отдельные степени свободы системы и носителя. И учитывать известную специфику, которая появляется при рассмотрении термической степени свободы. Например, во всех упомянутых эффектах, кроме эффекта Томсона, основная степень свободы отличается от экранированной – термической. Если же основной степенью свободы служит сама термическая, тогда все законы и соотношения сохраняют свою силу, но эксперимент теряет необходимую наглядность, ибо основную степень свободы уже невозможно отличить от экранируемой. В этом, как и во многом другом, заключается особенность термических явлений [ТРП, стр.205-211].

 7. О построении системы начал.

Выводом седьмого начала замыкается круг главных принципов ОТ, описывающих свойства вещества и его поведения на простом уровне эволюции. Построена замкнутая система законов и уравнений, их необходимо и достаточно для количественного определения всех свойств явлений на этом уровне. Нехватка любого из начал делает невозможным всестороннее рассмотрение проблемы.

Исключительность роли семи начал вытекает из общего анализа понятия Вселенной, которая состоит из вещества и его поведения, а последние, в свою очередь, распадаются на соответствующие количества и качества. В совокупности они определяются семью главными количественными мерами (см. гл. II), следовательно, им может быть сопоставлено семь уравнений и семь главных законов. Аналогичная картина наблюдается и на простом уровне эволюции. На этом уровне главными количественными мерами количества и качества вещества и количества и качества поведения этого вещества служат экстенсоры, емкости и проводимости, энергия и интенсиалы; они однозначно характеризуют все мыслимые категории отношений на этом уровне – состояние и изменение состояния (перенос) [5, 7, 24]. Только эти меры входят в обсуждаемые семь начал. Дополнительные меры появляются лишь в дополнительных законах. Это дает полное право считать начала главными законами природы, а остальные законы – дополнительными, производными, частными.

Замкнутость системы из семи начал подтверждается тем фактом, что эта система получена в результате тщательной взаимной припасовки главных принципов. Например, седьмое начало обязано своим происхождением только преодолению физических неувязок между первыми двумя началами и четырьмя последующими. Благодаря этому система начал становится внутренне логически непротиворечивой, завершенной, замкнутой.

Из хода вывода начал должно быть ясно, что все полученные результаты фактически являются следствиями основного уравнения ОТ, которое можно рассматривать как общее выражение первого начала. Поэтому в принципе при построении теории можно было бы ограничиться утверждением, что существует только одно начало, все остальное – это вытекающие из него частные результаты.

Однако для практики такое построение теории неприемлемо, ибо переход от первого к другим выведенным нами началам далеко не тривиален: для его осуществления понадобилось более ста лет, прошедших с момента открытия первого начала – закона сохранения энергии. За это время был накоплен огромный экспериментальный материал, позволивший глубоко осмыслить физическое содержание закона и входящих в него характеристик, были открыты многие новые явления и характеристики и установлены связи между ними. Все это говорит о том, что первое начало не только желательно, но и необходимо дополнить другими, которые бы отражали наиболее характерные конкретные и вместе с тем принципиально важные свойства вещества и его поведения. Однако при этом естественно возникает вопрос: как далеко должна пойти расшифровка и детализация первого начала, сколько вытекающих из него законов следует рассматривать как самостоятельные начала?

Ответить на этот вопрос было нелегко. В первых моих работах [11,15] изложение начинается с закона сохранения энергии (первое начало) и затем приводятся отдельные фрагменты теории без выделения дополнительных начал. Недостаток такого построения выявился очень скоро. Стало ясно, что необходимо различать по меньшей мере четыре основных закона – сохранения (энергии и вещества), состояния (состояния и переноса), взаимности (взаимности и увлечения) и диссипации. Соответствующее изложение теории приводится в работах [16, 17,18], где показано, что состояние и перенос фактически определяются однотипными уравнениями состояния – прямыми и обращенными.

Наконец, дальнейшее углубление в существо проблемы заставило различать уже семь самостоятельных начал [5, 20, 21], которые охватывают все главные идеи и характеристики вещества и его поведения. Так, например, идея сохранения энергии и вещества заложена в первое и второе начала. Состояние и перенос определяются третьим и пятым началами, они имеют принципиальные различия, поэтому рассматриваются отдельно одно от другого. Симметрия природы отражена в четвертом и шестом началах, более тонкие детали симметрии описываются частными законами, которые обладают меньшей общностью и поэтому не входят в перечень начал. Завершает принципиальную картину теории седьмое начало; оно, как и первое, определяет энергию, но в отличие от первого делает это не через внешние, а через внутренние характеристики системы. На этом круг замыкается. Семь начал наиболее полно отражают самые существенные свойства системы. Менее существенные свойства описываются дополнительными, частными законами, включающими в себя дополнительные, производные меры.

Таким образом, число начал непосредственно диктуется логикой развития событий: оно соответствует моменту завершения цикла рассуждений, когда приходится вновь возвращаться к их исходной точке – к энергии. Повторно энергия определяется уже на новом уровне, с учетом физического механизма явлений, выявившегося с помощью предыдущих начал. Цифра семь имеет еще и определенное психологическое значение, ибо ею ограничивается число слов или понятий, которые естественно фиксируются мозгом при первом предъявлении. Поэтому семь начал запомнить и применять значительно легче, чем, скажем, шестнадцать. Даже вороны способны считать и выполнять простые арифметические действия в пределах числа семь...

Выведенные семь принципов ОТ определяют главные свойства простых форм вещества и его поведения на любом количественном уровне мироздания. Одновременно им должны подчиняться и более сложные формы явлений, это объясняется наличием правила вхождения, согласно которому сложные формы по необходимости состоят из простых и поэтому обязаны следовать также законам этих последних.

С помощью семи главных принципов могут быть найдены многочисленные другие частные законы, кроме изложенных выше, если привлечь необходимые модельные гипотезы, отражающие специфику изучаемых систем. Иногда приходится обращаться с вопросами к природе, которая корректирует высказываемые гипотезы. В результате находятся конкретные свойства этих систем. Так реализуется упомянутый выше общий теоретический метод дедукции, определяемый цепочкой (2).

Но теперь, сформулировав количественные принципы, или начала, уже нет надобности при решении различных практических задач каждый раз проходить весь путь общих дедуктивных рассуждений. Достаточно ограничиться укороченной цепочкой (3), характеризующей метод принципов. Конкретные примеры применения метода принципов можно найти в работах [12,14].

Все последующие главы книги посвящены приложению метода принципов к изучению простых и некоторых сложных явлений природы. Но прежде целесообразно существенно расширить круг доступных нам простых явлений. Надо прежде всего их перечислить и определить все их главные характеристики и свойства. Это помогут сделать выведенные начала [ТРП, стр.211-214].

Глава XIV. Идентификация простых явлений.

1. Истинно простое явление.

При выводе начал и уточнении смысла характеристик, входящих в уравнения этих начал, мы лишь эпизодически ссылались на некоторые из простых форм явлений с целью более наглядной иллюстрации соответствующих положений теории. Теперь предстоит систематически описать упомянутые и другие простые формы, среди которых имеются

весьма экзотические. Это позволит «одеть» теорию «в плоть и кровь», наполнить ее дополнительным физическим содержанием и откроет перед нею новые перспективы, что даст возможность лучше ориентироваться в свойствах окружающего мира и глубже понять закономерности, которыми он руководствуется.

Однако квалифицированно перечислить простые явления невозможно без умения распознать и выделить их среди множества других, которые не являются простыми, но маскируются под них либо вообще находятся на более высоких уровнях эволюционного развития. Научиться этому можно только в том случае, если заранее выработать некие правила и критерии, которые позволили бы давать однозначную качественную и количественную оценку любому явлению, находящемуся на подозрении.

Для всего последующего крайне важно подчеркнуть, что истинно простое – это специфическое явление, состоящее из специфической простой формы вещества и сопряженной с ним простой формой поведения. Это определение должно быть центральным в вопросах идентификации простых явлений, оно не позволит спутать их с другими, например с несамостоятельными или более сложными явлениями. Весьма существенно, что порции (кванты) каждого данного истинно простого вещества, входящие в состав некоего ансамбля, наделяют его своими специфическими свойствами. Если у ансамбля отсутствуют порции какого-либо простого вещества, то он не обладает и соответствующими свойствами.

В нашей теории существование вещества и его поведения постулируется парадигмой. Следовательно, эти категории привносятся в теорию извне и поэтому средствами самой ОТ выведены быть не могут, как вообще не может быть доказан постулат с помощью законов, вытекающих из этого постулата. Стало быть, простые явления могут быть найдены только из опыта.

В связи с этим перед нами встает деликатный и трудный вопрос о способах распознавания в опыте простых форм вещества и его поведения, точнее, о способах нахождения соответствующих количественных мер. При этом главной из них служит экстенсор, однозначно определяющий все остальные. Следовательно, поставленный вопрос сводится к тому, чтобы на основании опытных данных научиться безошибочно выбирать экстенсор для различных простых форм вещества.

Необходимость при выборе экстенсора отправляться от наблюдательных фактов сильно усложняет проблему и вносит в нее серьезный творческий элемент. Правильно выбрать экстенсор – это значит обнаружить в природе новую форму вещества и его поведения, то есть фактически открыть новое неизвестное ранее явление, что представляет собой крупное научное достижение исключительной принципиальной важности. О трудности проблемы можно судить хотя бы по тому, какими длительными промежутками времени отделены друг от друга моменты открытия различных экстенсоров. Экстенсор для перемещения под действием силы был открыт 2200 лет тому назад (Архимед), экстенсор для вращения под действием момента силы – около 500 лет (Леонардо да Винчи), кинетический и гравитационный экстенсор – 300 (Ньютон), термический – 150 (Карно и Клаузиус), несколько раньше термического был открыт электрический экстенсор.

Следовательно, выбрать новый экстенсор не так-то легко и просто. Общая теория не может дать стандартного рецепта для обнаружения экстенсоров, но она может сформулировать четкие правила проверки безошибочности их выбора [18, с. 231; 21, с. 96]. Подозрение о существовании некоторой новой формы вещества может возникнуть, например, в том случае, если системе приписывается определенное число степеней свободы, но полученные с их помощью теоретические результаты заметно отличаются от экспериментальных. Это может указывать на то, что не учтено влияние какой-то дополнительной степени свободы. При выборе экстенсора для этой степени должны приниматься во внимание особые правила. Наличие таких правил, а также многих весьма характерных свойств, присущих только данному экстенсору, сильно облегчает выбор и делает его однозначным. Последующее применение найденного экстенсора позволяет убедиться в правильности (или ошибочности) сделанного выбора. Рассмотрим кратко указанные правила [ТРП, стр.215-216].

 2. Применение правила своеобразия.

Любое простое вещество, как и его меры, должно обладать целым рядом специфических свойств, отличающих его от всех остальных веществ. Вместе с тем всем простым веществам должны быть присущи также некие общие свойства, допускающие единый подход при их изучении, то есть фактически дающие возможность создания единой, общей теории природы. При выборе экстенсора по необходимости придется использовать оба эти свойства вещества – его неповторимость и одновременно способность неукоснительно следовать единым законам и правилам.

Согласно правилу своеобразия (см. параграф 5 гл. IV), каждое простое явление специфично и неповторимо. Это значит, что специфичными и неповторимыми должны быть его главные количественные меры, кроме энергии, которая есть универсальная характеристика, определяющая количество поведения любого простого вещества. Следовательно, экстенсор, однозначно характеризующий данное явление с качественной и количественной стороны, также должен быть качественно и количественно своеобразным и отличным от всех остальных экстенсоров, в частности, указанное отличие должно распространяться и на размерность экстенсора. Это в принципе не оставляет никакой свободы для выбора экстенсора: каждому данному простому явлению отвечает только один вполне определенный специфический экстенсор, с этим экстенсором могут быть сопряжены только единственные вполне определенные специфические меры структуры вещества (коэффициенты А и Ар) и качества его поведения (интенсиал Р). Понятно, что такая определенность должна способствовать правильному выбору экстенсора.

С другой стороны, имеющиеся своеобразие и неповторимость экстенсора могут крайне затруднить его выбор, если мы предварительно не располагаем соответствующими понятиями и терминами, отражающими это своеобразие с качественной и количественной стороны. Например, для открытия перемещательного явления надо было иметь понятия перемещения и силы, вращательного явления – угла поворота и момента силы, кинетического – массы и скорости, электрического – электрических заряда и потенциала, термического – энтропии и абсолютной температуры и т.д. Иными словами, выбор экстенсора для нового явления всегда требует выработки соответствующих новых понятий, терминов, размерностей и т. д., а это представляет собой нелегкую задачу. Именно поэтому правильный выбор экстенсора равносилен открытию нового явления [ТРП, стр.217].