Вечный двигатель

«Тепловая смерть Вселенной» и ррт-2

Первая часть второго закона термодинамики — поло­жение о существовании энтропии и ее неизменности в обратимых процессах — не вызывает теперь ни у кого сомнений.

Иная ситуация сложилась с другой частью этого за­кона — положением о неизбежном возрастании энтропии в реальных, необратимых процессах. Дискуссия по по­воду принципа возрастания энтропии и границах его при­менимости началась с того самого момента, когда Клау­зиус его сформулировал. Дело в том, что он не ограничил область применения закона возрастания энтропии изоли­рованными системами конечных размеров, а распростра­нил его действие ни много, ни мало на всю Вселенную! Это неизбежно приводило к очень далеко идущим выво­дам.

Клаузиус писал об этом так: «Работа, могущая быть произведенной силами природы и содержащаяся в суще­ствующих движениях небесных тел, будет постепенно все

Больше и больше превра­щаться в теплоту[31]. Теплота, переходя постоянно от более теплого к более холодному телу и стремясь этим вырав­нивать существующие разли­чия в температуре, будет по­степенно получать все бо­лее и более равномерное рас­пределение и наступит также известное равновесие между наличной в эфире лучистой теплотой и теплотой, нахо­дящейся в телах. И, на­конец, в отношении сво­его молекулярного располо­жения тела приблизятся к не­которому состоянию, в ко­тором, что касается господ­ствующей температуры, совокупное рассеяние будет воз­можно наибольшим». И далее: «Мы должны, следова­тельно, вывести заключение, что во всех явлениях природы совокупная величина энтропии всегда может лишь возра­стать, а не уменьшаться, и мы получаем поэтому как крат­кое выражение всегда и всюду совершающегося процесса превращения следующее положение: энтропия Вселенной стремится к некоторому максимуму.

Чем больше Вселенная приближается к этому предель­ному состоянию, в котором энтропия достигает своего мак­симума, тем больше исчезают поводы к дальнейшим изме­нениям, а если бы это состояние было, наконец, вполне достигнуто, то не происходило бы больше никаких даль­нейших изменений, и Вселенная находилась бы в некото­ром мертвом состоянии инерции.

Настоящее состояние Вселенной пока что еще очень далеко от этого предельного состояния, и приближение к нему совершается столь медленно, что все те промежутки времени, которые мы называем историческими, предста­вляют собою совершенно краткие отрезки по сравнению с теми чрезвычайно огромными периодами, в которых ну­
ждается Вселенная, чтобы получились сравнительно ни­чтожные превращения. Все же остается важным результа­том тот вывод, что найден закон природы, который позво­ляет уверенно заключить, что во Вселенной не все является круговоротом, а что она все дальше и дальше меняет свое состояние в определенном направлении и стремится таким образом к некоторому предельному состоянию».

В поддержку этого положения Клаузиуса высказался, хотя и в более осторожной форме, В. Томсон (Кельвин). В дальнейшем теория «тепловой смерти» отстаивалась уче­ными, стоявшими на идеалистических философских пози­циях. Наиболее четко их точку зрения выразил известный английский астрофизик Д. Джине (1877-1946 гг.). Будучи хорошим популяризатором, он нашел выразительный, пои­стине пугающий образ Вселенной в виде машины, дожива­ющей свой век: «Машина Вселенной постоянно ломается, трескается и разрушается; реконструкция ее невозможна. Второй закон термодинамики заставляет Вселенную дви­гаться все время в одном направлении по дороге, которая приводит к смерти и уничтожению».

Наиболее активно за теорию «тепловой смерти» ухва­тились церковники, поскольку она «работала» непосред­ственно на них. Папа Пий XII, один из самых реакцион­ных пастырей католической церкви, друг и защитник Ги­тлера, изрек по этому поводу: «Закон энтропии, открытый Рудольфом Клаузиусом, дал нам уверенность в том, ...что в замкнутой материальной системе... в конце концов про­цессы в макроскопическом масштабе когда-то прекратятся. Эта печальная необходимость свидетельствует существова­нии Необходимого Существа».

Лучше всего об ошибке Клаузиуса, обобщившего прин­цип возрастания энтропии на всю Вселенную (из-за чего и «загорелся сыр-бор»), написал М. Планк: «Едва ли вообще есть смысл говорить об энергии или энтропии мира, ибо такие величины не поддаются точному определению».

Что же касается конкретных теорий, связанных с при­чинами, исключающими распространение «на всю Вселен­ную» принципа возрастания энтропии, то в этом напра­влении работали и работают многие ученые, начиная с Л. Больцмана. Этот вопрос выходит за рамки нашей за­дачи; с ним можно ознакомиться не только по специаль­ной литературе [1.24-1.25], но и научно-фантастической [2.18].

Из всего того, о чем гово­рилось выше, вывод может быть однозначным: где бы ни проходила граница при­менимости положения о воз­растании энтропии, а следо­вательно, и второго закона в целом, она проходит доста­точно далеко от условий, существующих в известной нам части Вселенной. Для тех, кто занимается земной и даже космической энерге­тикой, второе начало термо­динамики незыблемо.

Правильность второго за­кона вовсе не определяет не­

Избежность «тепловой смерти» Вселенной. Точно так же отрицание «тепловой смерти» вовсе не ведет к отрицанию второго закона термодинамики — это разные вещи. Второй закон действует «в пределах своей компетенции» неотвра­тимо; эти пределы, как мы видим, достаточно широки.

Здесь действует тот самый принцип соответствия Н. Бора, о кото­ром мы упоминали в «Рассуждении о законах». Более широкие законы релятивистской термодинамики, опровергающие тепловую смерть Все­ленной, которые сейчас создаются, никогда не отменят ее второго за­кона, а будут включать его как частный случай, сохраняющий силу в определенных для него пределах (так же, как классическая механика входит как часть в механику релятивистскую).

Сторонники ррш-2, защищающие возможность исполь­зования в энергетике «концентрации энергии» на основе уменьшения энтропии, никак не могут смириться с тем, что отрицание «тепловой смерти» и отрицание закона воз­растания энтропии — вещи разные. Они упорно твердят о том, что раз теория тепловой смерти неверна, то неверен и второй закон, «из которого она следует». Тот факт, что она из второго закона никак не следует и такой «логический ход» (экстраполяция закона за пределы его применимости) недопустим, игнорируется.

Из всего предыдущего ясно, что опрокинуть второй за­кон термодинамики перенесением дискуссии на масштабы Вселенной нельзя. Тем более невозможно доказать таким путем (несмотря на широкое использование цитат из клас­сиков науки) существование «антиэнтропийных» процес­
сов, т. е. идущих с уменьшением энтропии, пригодных для реализации ррт-2[32].

Шаткость «космической» базы антиэнтропийных тео­рий заставляет защитников ррт-2 искать для них более надежный фундамент (не отказываясь и от прежнего). Не­которая путаница в биологической термодинамике создала для этого благоприятную почву.