Жизнь и мечта

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.