Жизнь и мечта - Павел Ощепков

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.

Именно поэтому мы никогда не наблюдаем самопроизвольного возникновения различных температур в каком-либо теле, которое до этого находилось при одинаковой температуре.

294

Коллега Б. Само собой разумеется, что теорию вероятностей можно приложить к рассмотрению бесчисленного множества процессов. Однако я не сторонник универсального объяснения всех явлений природы выводами одной только этой теории. Если, например, положить два шарика — один черный и один белый — в ящик и начать покачивать его, то можно с уверенностью сказать, что никогда, ни в какой отдельно взятый момент времени эти шарики не могут быть равномерно распределенными по дну ящика. Ни белый, ни черный шарик не может находиться одновременно и в левом углу ящика и в правом.

Никакая теория вероятностей тут не поможет. Для выполнения такого условия и черный и белый шарики должны были бы расколоться по крайней мере пополам, т. е. перестать быть тем, чем они на самом деле являются.

Но, с другой стороны, если вести очень длительное наблюдение за состоянием тех же шариков в качающемся ящике, то, исходя из теории вероятностей, можно сделать вывод, и это будет правильный вывод, что белый и черный шарики равномерно распределены по всему дну ящика. В любом из участков дна этого ящика белый шарик побывает ровно столько же раз, сколько и черный. Вот и выходит: процесс один и тот же, а выводов по нему можно сделать два и притом совершенно противоположных.

Коллега А. Конечно, второй закон термодинамики носит не абсолютный, а статистический характер, поэтому при наблюдении объектов с небольшим содержанием частиц или молекул возможны отступления от него.

Броуновское движение это очень хорошо иллюстрирует.

Коллега Б. Для меня очень важно, что ты не придаешь теперь второму началу термодинамики абсолютного характера хотя бы в области микромира. Но своим примером с черным и белым шариками я хотел подчеркнуть совсем другое. Я хотел сказать, что за статистическим результатом наблюдения какого-либо процесса мы можем иногда не разглядеть истинной природы явления.