Происхождение миров
Шрифт:
«В то время существовало нечто непостижимое», — говорит он нам. Это, несомненно, указание, но так как это «непостижимое» определено чисто негативно, то указание остается весьма туманным. Мы не говорим здесь о творении, предусматриваемом Эддингтоном, так как мы уделим далее этому важному вопросу все то внимание, которое он заслуживает. И мы закончим эту предварительную критику рассуждений креационистов высказыванием Энгельса, от взгляда которого не укрылись экстраординарные рассуждения некоторых ученых по поводу принципа Карно (называемого Энгельсом принципом Клаузиуса):
«В каком бы виде ни выступало перед нами второе положение Клаузиуса и т. д., во всяком случае, согласно ему, энергия теряется, если не количественно, то качественно… Мировые часы
88
Ф. Энгельс, Диалектика природы, Госполитиздат, 1950, стр. 229.
Мы видим, что в целом вся аргументация наших креационистов основывается прежде всего на принципе Карно, несмотря на те противоречия, к которым он их приводит. Настало теперь время спросить, действительно ли этот принцип настолько универсален, как они это утверждают, и действительно ли мы вправе применять гениальный вывод, сделанный Карно при изучении работы первых паровых машин, к области, размеры которой измеряются сотнями миллионов световых лет, и к эпохам, уходящим в прошлое или будущее на миллиарды лет.
Первое возражение, которое можно сделать по поводу такого обобщения второго принципа термодинамики, связано с бесконечными размерами вселенной. Если даже предположить, что этот принцип справедлив во все времена и в любом месте, существенным остается тот факт, что он должен применяться к изолированной системе, т. е. к некоторому подобию плотно закрытой комнаты. Но вселенная, если она бесконечна, очевидно, не подходит под это определение; следовательно, нет никакой уверенности в том, что принцип Карно — Клаузиуса может быть действительно применен.
Этому возражению весьма общего характера некоторые космологи стали противопоставлять позднее гипотезу Эйнштейна, согласно которой вселенная конечна, хотя и неограниченна и, следовательно, содержит конечное количество материи и энергии (эта гипотеза будет рассмотрена детально в следующей главе). Таким образом, вселенная может быть рассматриваема в некотором смысле как гигантский закрытый сосуд (хотя этот сосуд обладает совершенно особыми свойствами, и физики весьма далеки от единодушия по этому поводу).
Мы скоро увидим, насколько формальной является эта математическая схема, с помощью которой они хотят представить вселенную, и почему ее не следовало бы принимать в этом виде. Но даже, если на мгновенье принять, что эта схема справедлива, то поднимается вопрос о возможности применения принципа Карно во всей вселенной аналогично тому, как поднимается вопрос о распространении на всю вселенную других законов природы. В связи с этим можно вспомнить осторожные слова Бореля в его введении к французскому переводу небольшой популярной книжки Эйнштейна «Специальная теория относительности»: «Мне кажется…, что если бы жили существа столь маленькие по отношению к капле воды, как и мы по отношению к Млечному Пути, было бы слишком самонадеянным с их стороны судить по наблюдениям внутри капли воды о свойствах земного шара, его минералах, животных и растениях».
Среди законов природы можно различать те, которые являются абсолютно строгими (или нам кажутся такими),
В конце XIX в. австрийский физик-материалист Людвиг Больцман показал, что принцип Карно должен считаться статистическим законом. Он пришел к этому результату, используя кинетическую теорию газов, согласно которой молекулы газа рассматриваются как идеально упругие, исключительно маленькие шарики (диаметром порядка 10 миллионных миллиметра). Эти «шарики» находятся в постоянном движении, без конца сталкиваются и ударяются о стенки сосуда, в котором заключен газ. Каждая молекула испытывает при этом многие миллиарды ударов в секунду.
«Для того чтобы полностью изучить, — говорит нам Паскье, [89] — движения молекул внутри одного кубического сантиметра газа при нулевой (по Цельсию) температуре и обычном давлении, следовало бы согласно законам классической механики написать систему тридцати миллиардов дифференциальных уравнений, каждое из которых содержит миллиарды миллиардов членов, отражающих взаимные действия всех молекул… Если бы мы захотели исследовать движение каждой из этих молекул в течение лишь одной секунды, то пришлось бы потратить на это 10 миллиардов веков, т. е. около 20 миллиардов человеческих поколений. Этого примера вполне достаточно, чтобы показать практическую невозможность решения подобной проблемы с помощью законов механики». [90]
89
L'encyclopedic, «La science», т. 2, стр. 343.
90
Современные быстродействующие электронные вычислительные машины могут значительно сократить время, требуемое для решения подобной системы уравнений. Однако даже если в будущем, при дальнейшем усовершенствовании этих машин, удалось бы получить их решение, оно давало бы лишь закон движения каждой отдельно взятой молекулы, зависящий от ее начального индивидуального положения и скорости. Между тем статистический закон — это закон всего коллектива молекул как целого. Этот закон сохраняет свое значение и тогда, когда известны индивидуальные законы движения элементов коллектива. (Прим. ред.).
Тем не менее, теория вероятности, примененная к движению этих молекул, позволяет найти и даже уточнить законы поведения газа, открытые экспериментальным путем. Она приводит также к принципу Карно. Действительно, Больцман, изучая распределение скоростей молекул, установил следующую теорему: [91]
Всякое распределение скоростей молекул, отклоняющееся от нормального, самопроизвольно стремится вследствие столкновений между молекулами к нормальному распределению.
91
Мы излагаем результаты Больцмана в этом вопросе так, как это обычно делается в курсах физики. Следует, однако, заметить, что сами основы рассуждений Больцмана подвергались иногда критике.