Блеск и нищета К.Э. Циолковского
Шрифт:
Именно не сама собою и переходит, с компенсацией ее потерь, с осуществлением некоторой дополнительной работы и пр. В отмеченном выше цикле жизнеобеспечения на борту космического корабля будет наблюдаться рассеивание энергии и безусловное выполнение второго закона термодинамики до тех пор, пока не найдутся некоторые способы компенсации этого рассеивания, например, изготовлением на Луне удобрений и доставкой их на корабль.
К.Э. Циолковский этого закона не понимал. Пытаясь доказать это, нам необходимо выбрать аргументы, созвучные с научными представлениями не нынешними, а конца XIX – начала XX в. В качестве такого аргумента может служить объяснение этого закона
Г. Гельмгольц писал о том, что весь запас энергии во Вселенной можно условно разделить на две части: одна из них представляет собой теплоту и должна ею остаться, другая, – к которой принадлежит теплота более нагретых тел и весь запас механической, электрической и магнитной энергии – может быть превращена в любую форму энергии, и она-то и поддерживает все бесконечно разнообразные процессы в жизни природы. Но теплота более нагретых тел непрерывно стремится при помощи теплопроводности и излучения перейти в менее нагретые тела и вызывать равновесие температуры.
При движении земных тел, благодаря трению и толчкам, часть механической энергии превращается в теплоту, только часть которой может быть опять превращена в механическую энергию; то же самое происходит и при каждом химическом или механическом процессе. Из этого следует, что первая часть энергии природы – неизменная теплота – непрерывно увеличивается, тогда как вторая, механическая, электрическая и химическая энергия, – непрерывно уменьшается, так что, если физические процессы во Вселенной будут непрерывно идти таким путем, вся энергия превратится, наконец, в теплоту, и тогда может наступить полное равновесие температуры. С этого момента дальнейшие превращения энергии окажутся невозможными, и все процессы должны будут приостановиться [12] [с. 16-17], т.е. наступит тепловая смерть Вселенной.
Обратим внимание, что речь здесь идет (в частности) о том, что переход разных видов энергии в тепловую как раз и является свидетельством ее рассеивания или процесса возрастания энтропии.
Из многочисленных формулировок второго закона термодинамики одна как раз и подчеркивает переход от порядка к беспорядку, т.е. от организованного механического движения к хаотическому тепловому движению.
В конце XIX – начале XX в. велись жестокие философские баталии в отношении высказанной Р. Клаузиусом и В. Томсоном идеи о тепловой смерти Вселенной.
Достаточно четко эта мысль была сформулирована В. Томсоном, который писал: «В прошлом, отстоящем на конечный промежуток времени от настоящего момента, Земля находилась и, спустя конечный промежуток времени, она снова очутится в состоянии, непригодном для обитания человека, если только в прошлом не были проведены и в будущем не будут предприняты такие меры, которые являются неосуществимыми при наличии законов, регулирующих известные процессы, протекающие ныне в материальном мире» [79] [с. 182].
Материалисты, увидев в выводах из этого закона начало и конец света, всю эту философию стали называть поповской легендой, против которой повели свои наступательные действия.
Не вдаваясь в подробности развернувшейся в то время дискуссии, остановимся только на отдельных аргументах противников этой идеи.
Н.Г. Чернышевский в 1885 году писал: «Если бы могло настать когда-нибудь такое состояние (т.е. тепловая смерть Вселенной – Г.С.), оно было бы уже наставшим с бесконечно давнего прошлого. Эта аксиома, против
И далее: «Формула, предвещающая конец движению во вселенной, противоречит факту существования движения в наше время. Эта формула фальшивая» [174] [с. 535].
А вот фрагмент из статьи профессора Московского университета Н.А. Умова(1904-1905 гг.):
«Перейдем теперь к вопросу о смерти нашего мира. Не поражало ли вас, что, несмотря на рост энтропии, на идущее от века рассеяние энергии, наш мир никак не может умереть и небесные светила не могут потухнуть?» [173] [с. 282].
А теперь – аргумент К.Э. Циолковского:
«Так, согласно усердным последователям Клаузиуса и Томсона, теплота тел стремится к уравнению, к одной определенной средней температуре; иными словами, энтропия вселенной непрерывно растет.
Настанет время, когда Солнце потухнет, мир замрет, живое уничтожится.
Но этого не будет, если постулат Клаузиуса не признавать началом или законом (ну, и логика – Г.С.). Мир существует давно, даже трудно предположить, чтобы он когда-нибудь не существовал. А если он уже существует бесконечное время, то давно бы должно наступить уравнение температур, угасание Солнца и всеобщая смерть. А раз этого нет, то и закона нет, а есть только явление, часто повторяющееся» [97] [с. 6-7].
Оригинальная точка зрения, не правда ли? Главное – самостоятельная и, как всегда, без ссылок на предшественников.
Теперь приведем цитату И. Ньютона, относящуюся к 10 декабря 1692 года, когда в письме к Бентли он писал:
«Мне кажется, что если бы вещество нашего Солнца и планет и все вещество Вселенной было равномерно рассеяно по всему небу, и каждая частица обладала врожденным тяготением ко всему остальному, и все пространство, по которому это вещество рассеяно, было бы, тем не менее, конечным, то вещество с наружной стороны этого пространства направлялось бы его тяготением ко всему веществу внутри и в результате упало бы в середину всего пространства и образовало бы там одну большую сферическую массу. Но если бы вещество было равномерно распределено по бесконечному пространству, оно никогда бы не собралось в одну массу, но некоторое его количество собралось бы в одну массу, а некоторое количество в другую так, чтобы создать бесконечное число больших масс, рассеянных на больших расстояниях друг от друга по всему бесконечному пространству. И так могли быть образованы Солнце и Неподвижные Звезды, если считать, что вещество имеет постижимую природу» [194] [с. 234].
Эту идею И. Ньютона подхватили Кант, Лаплас и Гельмгольц. К.Э. Циолковский узнал о ней из работ Лапласа, с которыми он был несомненно знаком (вероятно, с [31]) и использовал в своих первых работах, посвященных причинам Солнечной энергии, т.е. лучеиспускания, причем сделал это после Гельмгольца.
И вот эту-то идею он и противопоставил второму началу термодинамики. Он, в частности, отмечал, что атомы и молекулы вещества притягиваются к центру планет, светил и пр., что приводит ко все большему сжатию вещества по направлению к центру притяжения. Поскольку сжатие сопровождается выделением тепла, то налицо источник тепла, видимо, по мнению К.Э. Циолковского – неисчерпаемый. Следовательно, тепло переходит от холодных молекул к теплому ядру, и в этом он видел нарушение рассматриваемого закона.