Текст книги "Жизнь и мечта"

Автор книги: Павел Ощепков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 19 (всего у книги 21 страниц)

Как может быть осуществлено это на первый взгляд противоречащее законам физики явление – получение тепла из холодной воды?

Тепловой насос извлекает тепло из реки, озера или воздуха. Затем он концентрирует это тепло, повышает температуру до уровня, достаточного для обогревания комнатных радиаторов» (подчеркнуто мною.– Я. О.).

Говоря об опыте работы цюрихской районной отопительной системы, извлекающей тепло из реки Лиммат, Самнер пишет: «Хотя эта установка подвергалась жестокой критике еще во время монтажа, результат ее работы превзошел ожидания проектировщиков. В течение двух зимних сезонов тепловая энергия, подаваемая в дома, в 4,6 раза превышала эквивалентное количество электроэнергии, потребляемой компрессором и водяным насосом».

Как видно из цитируемой статьи, ни термин «концентрация», ни эффективность выше 100% автора статьи не удивляют.

Эксперимент, проведенный в Норвиче, также дает положительный эффект. Обычно на один отопительный сезон там требовалось 195 т угля. Для работы теплового насоса потребовалось 189000 единиц электроэнергии, или 107 т угля, сжигаемого на электростанции. Таким образом, была получена экономия 88 т угля, или более 40%.

Внешний вид такой установки представлен на вкладке.

МЫ ИДЕМ НЕ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ КРИЗИСУ, А К ИЗОБИЛИЮ ЭНЕРГИИ

Конечно, эти установки еще несовершенны, они требуют больших капитальных затрат, они громоздки. Но что начиналось в технике сразу же с окончательного результата?

279

Для нас же важно в этом примере то, что с помощью подобных устройств можно извлекать энергию из окружающей среды сверх той энергии, которая затрачивается на перекачку. Не думаю, чтобы полученные таким образом дополнительные калории тепла были лишними.

Указанные опыты интересны еще и потому, что они помогают осмысливать идею концентрации энергии. Да и сами они являются как бы первым шагом на этом пути. (Интересно отметить, что еще в 1852 г. один из основателей термодинамики и кинетической теории газов, английский физик У. Томсон (лорд Кельвин) выступил со статьей^[11] об экономии топлива при нагревании помещения воздухом за счет использования тепловых машин в обратном цикле.)

Удивляться тому, что коэффициент полезного действия в этом случае много больше единицы, не приходится по той простой причине, что в действительности подводимая к тепловому насосу энергия расходуется не столько на преобразование ее в другой вид энергии (в данном случае в тепло), сколько на транспортировку тепловой энергии от одного тела к другому. И в том, что энергии перемещается больше, чем затрачивается, ничего удивительного нет. Элементарно это можно показать хотя бы на таком простом примере, как железнодорожный состав, груженный углем, перемещаемый тоже при помощи угля. Если бы паровоз (или другая тепловая машина) потреблял топлива больше, чем он может перевезти его, то, очевидно, не было бы никакого смысла в таких перевозках. На транспортировку топлива затрачивается, конечно, много меньше, чем его перевозится. Это всем хорошо известно. Известно и то, что эшелон угля можно передвинуть на короткое расстояние энергией, заключенной в одной лопате угля.

Существуют электрические тепловые насосы, основанные на использовании эффекта Пельтье. В них коэффициент переноса тепловой энергии также может быть много больше единицы.

280

При рассмотрении процессов, происходящих в тепловых насосах, надо отдавать себе ясный отчет в том, что машины подобного рода (например, холодильники) сами не поглощают, не сосредоточивают в себе энергии. Невозможно представить себе процесс, при котором введение энергии любого вида в данный объем вело бы к понижению температуры в этом объеме. Понижение температуры в заданном объеме не может означать ничего другого, как эвакуацию из него имеющейся тепловой энергии. Вся энергия, которую мы вводим в такие устройства, в конечном счете выделяется вне холодильника, вне машины. Поэтому, если такая машина работает на «тепло», ее к. п. д. принципиально не может быть меньше 100%, он обязательно будет выше 100%. Получение к. п. д. в этом случае ниже 100% означало бы бесследное исчезновение энергии, что противоестественно, так как энергия неуничтожима.

Наличие объема с пониженной температурой свидетельствует о том, что из него взято какое-то количество тепловой энергии. Это-то ее количество и идет на выделение тепла сверх 100%. Когда будет найден достаточно эффективный способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, эта избыточная тепловая энергия или хотя бы часть ее может быть включена вновь в активный процесс путем регенерации.

Принцип регенерации осуществим и в системе «тепло – электричество, электричество – тепло» при условии, что питающей средой служит тепловой резервуар окружающего пространства. Создание термоэлектрического колебательного контура вполне мыслимо.

Осуществление такой системы могло бы привести к поразительным результатам. Ее можно было бы простым переключением перевести либо на генерирование тепла, либо на генерирование холода: зимой отапливаться холодом наружного воздуха, а летом охлаждаться наружным теплом. За счет энергии окружающего пространства можно будет шить одежду, готовить пищу, отапливать оранжереи с тропическими растениями, питать энергией транспорт, станки, водить автомобили и т. д.

Чтобы подойти к решению проблемы использования рассеянной тепловой энергии окружающего пространства путем нового ее сосредоточения, необходимо осуществить прежде всего два взаимодействующих процесса.

Один из этих процессов должен быть направлен на создание и непрерывное поддержание в заданной зоне пространства пониженных температур. Это может быть достигнуто только непрерывным перемещением определенного количества тепловой энергии из этой зоны за ее пределы. Процесс должен осуществляться с коэффициентом преобразования много больше единицы и с высокой скоростью.

281

Другой процесс должен быть направлен на непрерывное преобразование полученной дополнительной тепловой энергии в иной вид энергии, в котором она могла бы быть вновь использована на поддержание первого процесса. Если считать, что энергия, первоначально затрачиваемая на осуществление первого процесса, в дальнейшем цикле обращения полностью утилизируется для какой-либо конкретной цели, то взаимодействие указанных двух процессов должно удовлетворять условию:

Или в более общем случае оно удовлетворяет такому соотношению:

(ij – а) —ч1>1.

Здесь г – коэффициент преобразования в первом процессе, характеризующий отношение полного количества полученной тепловой энергии к затраченной энергии в эквивалентном исчислении; гI – коэффициент преобразования во втором процессе, характеризующий процесс преобразования тепловой энергии в энергию другого вида, в котором она вновь может быть обращена на поддержание первого процесса; а означает долю практически используемой тепловой энергии. Если а=1, то величина т) – а означает не что иное, как количество тепловой энергии, дополнительно полученное за счет энергии окружающего пространства.

Первоначально, т. е. на ранней стадии развития данной проблемы, коэффициент а, вероятно, будет много меньше единицы. В этом случае процесс концентрации энергии будет не полным, а только частичным. Часть требуемой для практических целей энергии будет покрываться за счет обычных источников энергии. Но по мере совершенствования указанных процессов значение а, по-видимому, будет все больше и больше приближаться к единице. При достижении этого условия проблема концентрации энергии вступит в свою завершающую фазу.

Два взаимосвязанных процесса преобразования видов энергии, указанные здесь, по технологическому циклу и по принципу действия должны отличаться друг от друга.

282

Для таких процессов должно непременно соблюдаться условие т] ф —г • Из этого следует, что взаимообратимые процессы одного и того же вида или одно и то же устройство при этом использованы быть не могут. Для осуществления указанной взаимосвязи обязательно необходимы два резко отличающихся процесса преобразования.

Приведенное соотношение очень важно, так как оно характеризует основное условие тепловой регенерации.

Если это условие будет выполнено, то процесс тепловой регенерации обязательно начнется.

Сколько времени пройдет до торжества этой мечты, сказать пока трудно. На пути еще очень много преград.

Но идея все более и более завоевывает умы. Рано или поздно она настолько распространится, что превратится в материальную силу, и тогда начнется ее настоящее, победное шествие.

История науки знает, что крупные научные достижения не приходят сразу, а тем более в готовом виде. В ряде случаев процесс научного творчества имеет вековой характер, и современники часто не видят той долгой и кропотливой подготовительной работы, которой отдана жизнь исследователей.

Заканчивая эту главу, не могу не напомнить вдохновенные слова академика В. И. Вернадского, написанные им как будто специально для данного случая:

«Корни всякого открытия лежат далеко в глубине, и как волны, бьющиеся с разбега о берег, много раз плещется человеческая мысль около подготовляемого открытия, пока придет, наконец, девятый вал».

Уверен, что человеческая мысль, воплощенная в конкретные технические формы, добьется решения и этой грандиозной задачи. Человечество обязательно научится использовать процессы круговорота энергии в природе и поставит их на службу коммунистическому обществу.

Открытие способов искусственного сосредоточения, концентрации рассеянной энергии с целью придания ей вновь активных форм будет таким открытием в истории развития материальной культуры человечества, что по практическим последствиям его можно сравнить разве только с открытием первобытным человеком способов искусственного добывания огня.

283

Вот о каком открытии, о каком девятом вале я мечтаю. Пройдут годы, и эта мечта станет не устремлением одиночек, а организующей и направляющей силой в развитии материальных средств нашего общества.

Что это – утопия? Нет. Лучшие умы человечества не раз обращались к этой идее. Мы уже говорили о Циолковском. Мы приводили вдохновенные слова Энгельса.

История развития научной мысли богата подобными примерами.

Свою лекцию в американском институте инженеровэлектриков, прочитанную 20 мая 1892 г., знаменитый исследователь и изобретатель в области токов высокой частоты Никола Тесла закончил под бурные аплодисменты присутствующих словами:

«Мы проходим с непостижимой скоростью через бесконечное пространство; все окружающее нас находится в непрерывном движении, и энергия есть повсюду.

Должны найтись и прямые способы утилизации этой энергии.

И когда свет получится из окружающей нас среды и когда таким же образом будут получаться все другие формы энергии из своего неисчерпаемого источника, человечество пойдет вперед гигантскими шагами.

Одно созерцание этой величественной перспективы поднимает наш дух, укрепляет нашу надежду и наполняет наши сердца величайшей радостью».

Как относиться к подобным высказываниям?

Прежде всего надо быть терпимым ко всякой новой идее, если она сулит благо человечеству. Если мы не будем свободно обсуждать новые идеи, то никакого движения по пути их разрешения не может быть.

В архивах сохранилось письмо выдающегося русского изобретателя XVIII в. Ивана Петровича Кулибина всемирно известному в то время математику, физику и астроному Леонарду Эйлеру. Кулибин излагал свои мысли об устройстве, которое находилось бы в самостоятельном непрерывном движении.

Можно было ожидать самого разгромного ответа. Но, изучив материал, Эйлер ответил по поводу такого устройства:

«Этого сделать сейчас нельзя. Но можно ли будет его осуществить в будущем, я этого не знаю».

Вот пример лояльного ответа.

284

На уровне науки и техники того времени идею Кулибина действительно нельзя было осуществить. Но кто сказал, что наложен запрет на раскрытие великой тайны природы – ее вечного и непрерывного движения?

Первая теоретическая работа о возможности использования энергии окружающей среды была написана мною 40 лет назад. Тогда большую практическую помощь мне оказал Ф. Ф. Железов, ныне доктор биологических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР. С середины 50-х годов мне очень помогал С. В. Кафтанов, бывший тогда заместителем министра высшего образования СССР, в последние годы активный член научного совета общественного института по проблеме использования энергии окружающей среды.

ДИАЛОГ УЧЕНЫХ СОБЕСЕДНИКОВ

История идей есть история смены и, следовательно, борьба идей.

В. И. Ленин

С тех пор как была написана последняя строчка последней главы этой книги, прошло немало времени. И теперь, перечитывая рукопись, как и всякий автор, временами я чувствую необходимость вернуться к ней – одно место хочется немного переделать, другое написать по-иному, там что-то исключить, а здесь что-то дополнить. Таков многократно проверенный закон творчества, и, вероятно, ни один автор не избежал его действия.

В книге много фактического материала, в ней отражены события и факты, взятые непосредственно из жизни. Но в ней есть и спорные места, требующие дальнейшего обоснования или экспериментального подтверждения.

В книге рассказывается о большом научном споре, возникшем много лет назад, который до сих пор занимает умы многих передовых ученых и новаторов. В ней с предельной ясностью отражена и моя мечта, ради которой я пожертвовал бы жизнью, если бы подобная жертва помогла осуществлению идеи.

286

Прочитав книгу, непредубежденный читатель поймет, конечно, что автор мечтает о том, чтобы поставить на службу человеку процессы естественного круговорота энергии в природе. И не только мечтает, но и ищет решения этой сложнейшей проблемы.

Но, спросит читатель, разве есть противники этой идеи? А если есть, кто они и каковы их аргументы?

У читателя может возникнуть такой вопрос: столько светлых умов – от Фарадея до Циолковского – верило в единство сил природы, мечтало поставить на службу человеку процессы круговорота энергии в природе, а человечество все еще пользуется пока только одной ветвью этого мирового закона – почему? До сих пор мы успешно и во все больших масштабах применяем процессы распада, рассеяния, деградации энергии, но даже мысль о возможности активного сосредоточения рассеянной энергии считается покушением на устои науки, осквернением ее святая святых, кощунством, святотатством и т. д.

Как же так? С одной стороны, мечта корифеев науки, оставивших человечеству свои бесценные творения, а с другой стороны, непризнание их взглядов на протяжении многих лет со стороны не менее авторитетных и не менее известных ученых. Где же разгадка?

Думаю, что сейчас никто не решится предсказывать срок, когда кончится этот крупнейший спор. Мы можем здесь лишь повторить о нем замечательные слова Фридриха Энгельса: «Возможно, пройдет еще немало времени, пока мы своими скромными средствами добьемся решения его. Но он будет решен: это так же достоверно, как и то, что в природе не происходит никаких чудес».

Если бы кто-нибудь экспериментально показал нам сейчас диалектическое единство процессов рассеяния и концентрации энергии (в природе оно, безусловно, существует), то мы, конечно, назвали бы это чудом. Но это слово звучало бы просто, без всякой мистики, так же, как произносят «русское чудо», говоря о подвиге нашего народа в 1917 г., о подвиге первых космонавтов и т. д.

Уверен, что нашему поколению суждено дожить и до того величайшего «чуда», которое составляет суть моей мечты.

287

Но пока это только убеждения, вера. А как обстоит дело с научным спором? Что говорят наши противники, и можем ли мы ответить им на все их возражения?

Мне кажется, что с точки зрения научных представлений возражения и ответы на них имеют одинаковое право на существование, хотя некоторые ученые и убеждены, что привилегией на это право обладают только те, кто возражает против этой мечты человечества.

Но не будем спорить о правах, а попытаемся в кратком диалоге символистических ученых мужей воспроизвести, что в действительности происходит сейчас в недрах науки. Назовем этих ученых мужей так:

коллега А. и коллега Б. Коллега А. олицетворяет противников идеи концентрации энергии, коллега Б.– ее защитников. Встреча происходит в наше время.

Подслушивающих нет, поэтому они не боятся уронить свой авторитет в глазах администраторов от науки и говорят прямо и искренне.

Коллега А. Мы не раз встречались и о многом уже переговорили. Надо ли еще раз начинать спор, в котором для меня ясно все, а для тебя, как я понимаю, остаются непонятными даже элементарные истины?

Коллега Б. Не будем ставить точку, едва начав разговор. Обыкновенно не тот, кто знает много, а тот, кто знает мало, чаще всего и категоричнее всего утверждает: «Этого сделать в науке нельзя». Это в ответ на твою колкость. Но я думаю, что мы отбросим такой стиль разговора.

Из всего многообразия не решенных современной наукой вопросов я хочу поставить только один: возможно ли в принципе – теперь или когда-нибудь в отдаленном будущем – сознательное управление процессами круговорота энергии в природе?

Коллега А. Друг мой, ты отстал от жизни, по крайней мере, на сто лет. Все, что вы, сторонники осуществления процессов концентрации рассеянной энергии, проповедуете, все, о чем вы мечтаете, давным-давно отвергнуто наукой! Выдающийся немецкий физик-теоретик Рудольф Клаузиус еще в 1850 г. сформулировал второй закон термодинамики в виде положения о невозможности самопроизвольной передачи теплоты от более холодного тела к более теплому. В 1865 г. он обосновал этот закон с помощью им же введенного понятия энтропии. Откровенно говоря, я думаю, что в наше время, в век атомной энергии, только сумасшедший может мечтать о возможности концентрации рассеянной энергии; во-первых, с научной точки зрения это невозможно; во-вторых, это и не нужно. Атомной энергии хватит на всех.

288

Образно говоря, ее хватит даже для бесперебойного обслуживания канатной дороги Земля – Луна. Так что подобные мечты напрасны.

Коллега Б. Весь свой арсенал аргументов «против» ты обрушиваешь, даже не разобравшись толком ни в одном из них. В том, что ты только что сказал, содержится, по крайней мере, до десятка положений, и в каждом из них надо сначала разобраться. Я не думаю, что нам при обосновании своих взглядов следует прибегать к историческим датам столетней давности. Но если ты решил блеснуть знанием точных дат, то и я могу тебе сказать, что задолго до Рудольфа Клаузиуса молодой французский военный инженер Сади Карно установил общие закономерности теплового цикла. В 1824 г., т. е. когда Клаузиус еще пешком под стол ходил (ему тогда было всего два года), Карно издал печатный труд под названием «Размышления о движущей силе огня». В этой работе он впервые указал, что тепло не может переходить от холодного тела к теплому без затраты работы.

Почему же, трактуя этот вопрос, ты начинаешь летосчисление не с Карно, а с Клаузиуса?

Коллега А. Карно действительно на четверть века раньше Клаузиуса установил такую закономерность, но указанный тобой труд мало повлиял на дальнейшее развитие науки. Причиной было то, что Карно придерживался ошибочных взглядов на природу тепла – он признавал «теплород». Только после работ Роберта Майера, Джемса Джоуля и Германа Гельмгольца, установивших закон эквивалентности тепла и работы, Рудольф Клаузиус пришел ко второму началу термодинамики и математически сформулировал его. Клаузиус показал, что сущность второго начала термодинамики сводится к росту энтропии во всех реальных процессах.

Коллега Б. Насчет энтропии мы еще поговорим.

А вот по поводу того, что выводы Карно долгое время оставались вне сферы размышлений мужей науки, я скажу тебе, что причина здесь совсем не в том, что он признавал существование «теплорода» как особого вещества.

289

Смерть рано оборвала жизнь этого замечательного человека —он умер тридцати шести лет от роду. Своей целью он ставил не только отыскание более экономичных процессов в паровых машинах, но и открытие законов обратимости. Такие взгляды Карно не укладывались, конечно, в рамки развиваемых Клаузиусом энтропийных представлений. И это, на мой взгляд, было одной из главных причин того, что не всем работам Карно было воздано должное. Методологически смысловая разница здесь состоит в том, что Карно не распространял и не предполагал распространять установленную им закономерность на все явления природы, а Клаузиус, наоборот, свой энтропийный подход сделал всеобъемлющим.

Коллега А. Но это же правильно. Вся Вселенная– это дорога к равновесию. Все тела, предоставленные сами себе, стремятся только к равновесию.

Естественным состоянием тел является механическое тепловое равновесие.

Коллега Б. Нет, это неправильно. Но я не буду нагромождать один вопрос на другой, я хочу закончить сначала свою мысль о Карно. Возьми любой университетский курс термодинамики, и ты найдешь там классическую формулировку второго начала термодинамики, данную Клаузиусом: «Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более горячему». Сравни ее с формулировкой той же закономерности, данной Карно: «Тепло не может переходить от холодного тела к теплому без затраты работы».

Это далеко не одно и то же. По Клаузиусу, все тела, предоставленные самим себе, стремятся к равновесию, к «тепловой смерти». Из формулировки Карно никак не следует, что переход тепла от холодного тела к теплому принципиально невозможен; в ней утверждается только то, что такие процессы сопровождаются затратой работы, т. е. затратой энергии.

Не хочется забегать вперед, но не могу удержаться от того, чтобы не сказать тебе, что авторитет Клаузиуса в этом вопросе был использован не в интересах прогресса. Он не ускорил, а затормозил, с моей точки зрения, развитие науки на целое столетие. Не утвердись этот постулат априорно, развитие науки, возможно, пошло бы по другому пути.

Коллега А. Ты пытаешься заставить меня и тысячи других физиков во всем мире поверить в то, что опровергается повседневными опытами, наблюдениями, фактами. Назови мне хотя бы один пример, где теплота сама собой переходила бы от более холодного тела к более теплому.

290

Коллега Б. Мир движется и развивается не единственной формой энергии, поэтому более правильным, мне кажется, было бы сформулировать твой вопрос так:

«Есть ли в природе примеры перехода энергии из более низкого энергетического состояния в более высокое энергетическое состояние, примеры перехода энергии от более низкого потенциала к более высокому?»

Коллега А. Согласен. Мой вопрос можно сформулировать и так, но это слишком расширенное толкование. Ответь сначала на вопрос в моей постановке. Я считаю, что достоверно наблюдаемый факт – высший судья в науке.

Коллега Б. А ты не боишься при этом уподобиться инквизитору?

Коллега А. Вот уж поистине страсть в спорах не знает предела.

Коллега Б. Нет, нет, я не шучу. Я только хочу напомнить, что инквизиторы в 1600 г. сожгли Джордано Бруно именно за то, что он осмелился восстать против очевидных для всех фактов. Человечество, начиная от древних своих предков и вплоть до коперниковского гелиоцентризма, ежедневно просыпалось и видело, что Солнце всходит и заходит. Все видели, что Солнце и другие небесные светила движутся по небосводу, но никто не видел, что Земля вертится вокруг своей оси, да еще и вокруг Солнца. Все это было неоспоримым и миллионами наблюдаемым фактом. И мы, в исторических масштабах, совсем недавно узнали истинную цену этому «неоспоримому» факту.

Коллега А. Но ведь тогда не было еще научных инструментов, с помощью которых можно было бы опровергнуть массовое заблуждение.

Коллега Б. А ты думаешь, что мы сейчас уже владеем всеми научными инструментами? По-твоему, после нас никто не в состоянии будет что-либо изобрести?

Кстати сказать, Коперник и Бруно, не имея в то время никаких приборов для астрономических наблюдений, сумели на основании анализа тех же всеми наблюдаемых фактов прийти к выводу, отрицающему эти факты.

Это еще раз говорит о том, что нельзя и не следует относиться к фактам слепо.

Коллега А. Я тоже не отношусь к фактам слепо.

291

Но есть же еще и теория, которая объясняет эти факты.

Коллега Б. К теории постулата Клаузиуса мы еще вернемся. А сейчас, чтобы ответить на твой вопрос, я предлагаю сделать небольшую мысленную прогулку на какую-либо планету. Представь себе, что мы находимся на Марсе. В нашем распоряжении множество всяких марсианских научных инструментов, они похожи на наши земные, и мы умеем ими пользоваться. Итак, на марсианской астрономической обсерватории мы ведем наблюдения за планетой Земля. Какие же сведения мы можем получить с помощью этих приборов о нашей планете?

Коллега А. Наверное, такие же, какие получаем с Земли о других планетах: о составе земной атмосферы, температуре поверхности Земли и т. д. Что же еще?

Коллега Б. С помощью современного инструментария наука может многое узнать о других планетах.

И все же Землю лучше, конечно, изучать с самой же Земли. Я пригласил тебя на Марс только для того, чтобы взглянуть на колыбель человечества глазами марсианина, без очков предвзятости. Что же мы увидим в мощные марсианские телескопы?

Мы удостоверимся, прежде всего, что температура поверхности Земли даже на экваторе в солнечный жаркий день немного выше 300° К, а температура атмосферы и того ниже. Увидим, что над поверхностью Земли плывут облака, а сама Земля – давно потухшее тело – несется в безбрежном космическом океане. Временами мы увидим яркие вспышки молний;, температура которых в месте разряда измеряется десятками и даже сотнями тысяч градусов. Как же так? Температура земной оболочки не превышает 300°, а температура вспышки молний достигает столь огромной величины?

Коллега А. Тут нет ничего удивительного. С поверхности морей и океанов идет непрерывное испарение воды, и по мере образования облаков на них накапливаются электрические заряды. Достигнув определенного значения, они и разряжаются в виде молний. Причиной этого является солнечная энергия, непрерывно падающая на поверхность Земли в виде рассеянного потока.

Коллега Б. «Накопление» или «концентрация» – это дело даже вкуса, кому какое слово нравится, тот такое и употребляет.

292

Важен не термин, а то, что из бесчисленных актов испарения образуются мощные потоки гонимых ветром туч и облаков, энергия которых в вечном круговороте сил природы преобразуется в ливни, молнии, ручейки, потоки, реки. И если говорить о переходе тепла через многие ступени преобразований от низкотемпературной среды, какой является вся атмосфера, в высокотемпературную энергию молнии, то мы обязаны вспомнить Сади Карно, который говорил, что для такого перехода нужна затрата работы, т. е. затрата энергии.

Ты говоришь, что причиной рассматриваемого явления служит солнечная энергия. Согласен. Но разве мы должны исключить из своего рассмотрения Солнце?

Разве Солнце и его радиация, достигающая нас, это не частица той самой природы, в которой мы живем и часть которой составляем? И если рассеянную по всей поверхности Земли солнечную радиацию природа может сама собой сосредоточивать (концентрировать) в энергию молнии или в грозные потоки могучих рек, то и человек сможет когда-нибудь научиться управлять подобными процессами.

С далекого Марса взглянем и на нашу родную Москву. Вот мы направили свой сверхсветосильный телескоп на Ленинские горы. Несмотря на грандиозность сооружения, разрешающая способность телескопа не позволяет разглядеть на Земле отдельного человека. О существовании людей можно лишь догадываться по результатам их творений.

Вот мы видим, как на Москве-реке остановилась баржа, груженная гранитным камнем. И, о чудо! Камни «сами» поднимаются на Ленинские горы, укладываются в стройную систему и образуют величественное здание Московского университета.

Спрашивается: чудо это или нет? Нет, не чудо. Но сами ли камни поднимаются против силы гравитационного поля? Я отвечаю, да, сами. Я не удивлюсь, что такой ответ вызывает у тебя ироническую усмешку. Еще никто и никогда не видел, чтобы камни «сами» поднимались (если не считать извержения вулканов, во время которых камни и пепел летят иногда на тысячи метров вверх). Ты скажешь, что в рассматриваемом случае камни поднимают люди и их машины. Но ведь человек, чтобы иметь силу, сам добывает и принимает пищу, составляющую частицу той же природы, как и он сам. Вот и выходит, что природа сама создает организованный порядок. Из хаоса, из груды камней она собирает университеты, города и т. д. Разве это распад, деградация энергии? Нет, не распад. Человек и человеческое общество – нагляднейшие примеры самоорганизующейся материи на нашей Земле.

293

Коллега А. Твои рассуждения носят слишком общий характер и далеки от конкретности. Неизбежность обесценения тепловой энергии в результате ее рассеяния доказывается строго математически, поэтому на постулат Клаузиуса не надо смотреть как на какое-то субъективно установленное правило. Объективность его проявилась во всем последующем развитии науки.

Коллега Б. Ты хочешь сказать, что закон возрастания энтропии хорошо согласуется с теорией вероятности событий?

Коллега А. Да. Я хочу обосновать закон возрастания энтропии, исходя в первую очередь из теории вероятностей. Определение вероятности состояния любой системы, как тебе известно, имеет исключительно важное и принципиальное значение, так как дает возможность судить о направлении процессов, протекающих в системе. Чем больше, например, степень неупорядоченности движения отдельных частиц какой-либо системы, тем больше вероятность этой системы, ибо тем большим числом состояний она может быть представлена. Без внешних воздействий любая система всегда стремится перейти из менее вероятного состояния в более вероятное, т. е. в такое, которое чаще всего встречается.

Если, например, какое-либо тело имеет с одного конца температуру более высокую, чем с другого, то этому состоянию, как известно, соответствуют более высокие, в среднем, скорости молекул там, где температура выше, и. более низкие скорости молекул там, где температура ниже. Число состояний, отвечающих этому условию, конечно, очень велико. Но можно со всей математической строгостью доказать, что оно значительно меньше числа состояний, при которых молекулы самых разнообразных скоростей распределены по всему объему тела, т. е. когда температура тела по всему его объему одинакова.

Первое состояние, безусловно, менее вероятно, а второе более вероятно. Именно поэтому разность температур внутри любого тела сама собой стремится выравняться.