Что таке ентропія?

Что таке энтропия?

Львів Йосип Георгиевич

Отдаленнейшие нащадки наші віддадуть данина захоплення великим мужам, яких породило наше століття. Коли щось то, можливо уподібнено цьому захоплення, то лиш найбільше здивування — як може той-таки саме століття не змогло позбутися такого достатку смішного педантизму, абсурду і дурних суеверий!

Л. Больцман Настоящая стаття є безпосереднім продовженням нашій статті «Що таке енергія? Натурфілософський аналіз базових почав термодинаміки і обумовлених їх нерациональностью корінних проблем всього природознавства», хоча може бути повністю осмислено і попереднього ознайомлення з такою. У названої вихідної для зазначеної проблематики статті глибока ірраціональність сучасних термодинамічних побудов була досить наочно продемонстровано шляхом суто якісних міркувань, а тепер нам доведеться істотно конкретизувати ці висновки, надавши їм необхідну математичну строгість. Однак і далі будемо слідувати що у статті до керівництву найважливішим рекомендаціям Річарда Фейнмана і Джемса Клерка Максвелла про найбільш предпочтительных методах вирішення аналогічних фундаментальних завдань, докладно викладеним у введенні до ней.

Первый, як було зазначено показано, спеціально випередив виклад термодинаміки у знаменитих лекціях із фізики наступним вичерпно ясним зауваженням: «Завдання в цій галузі настільки складні, що й невідь що чітка і половинчаста ідея виправдовує витрачене її у час, і те і йдеться повертатися лише до й тією самою завданню, наближаючись потроху до її точному рішенню»! Другий ж особливо наполягав, нагадаємо, на необхідності завжди використати «такий прийом дослідження, у якому ми могли супроводжувати кожен крок ясним фізичним зображенням явища» (що єдине лише дозволяє, з його думці, «дійти уявленню внутрішню зв’язку» всіх явищ)! Отож — пам’ятаючи про даних найважливіших наставляннях, ми й у даної конкретної статті не намагатимемося охопити відразу всі питання без винятку, відклавши найбільш складні їх на подальше аналізу. Завдяки цьому і самі використовувана нами математика буде поки гранично простий і наочної, доступною розуміння практично кожній освіченій людині. До того ж ми намагатися обов’язково супроводжувати кожен математичний висновок саме «ясним фізичним зображенням явища», що ще більше спростить осмислення відповідної закономерности.

Именно так буде розкрито, зокрема, і істинний сенс знаменитої ентропії, овіяної поки для дуже багатьох практично невмирущим ореолом загадковості. Насправді ж, як побачимо, нічого загадкового у ній немає, т. до. за правильної інтерпретації відповідних фактів вона є цілком тривіальної характеристикою, має добре знайомі аналоги переважають у всіх без винятку розділах фізики. Звертатися до таким ми взагалі будемо постійно, т. до. фундаментальний принцип єдності природи дозволяє припускати глибоку універсальність властивих її різноманітних галузей базових фізичних законів. Хорошою ілюстрацією сказаного можуть бути, наприклад, відомі «електромеханічні аналогії», засновані на ідентичності диференційних рівнянь, що описують процеси в електричної кайдани й посадили механічної системі. З їхньої особистої розгляду ми бачимо почнемо, тому, основну частину даної статті, поширивши потім одержані висновки та інші важливі фізичні явища, якісно проаналізовані раніше у названій нашій попередній статье.

1. Універсальна закономерность

Для складання фізичних уявлень слід освоїтися з тривалим існуванням фізичних аналогій (порівнянь). Під фізичної аналогією я розумію то приватне подібність між законами у двох якихось областях явищ, завдяки якому одна область є ілюстрацією для другой.

Дж. До. Максвелл В відповідність до згаданими у вступі электромеханическими аналогіями все механічні величини мають певні аналоги у сфері електричних явищ і навпаки, що й використовується іноді практично під час вирішення складних інженерних завдань. «Завдяки єдності рівнянь електричних і механічних систем, — особливо підкреслюється народних обранців у відповідній навчальному посібнику, — дослідження явищ в механічної системі то, можливо замінено дослідженням процесів в електричної ланцюга, …[що] зазвичай поєднується з меншими труднощами. …Процеси в електромеханічних системах, які мають сукупність електричних і механічних пристроїв, також можуть успішно досліджуватися з допомогою електромеханічних аналогій» [1, С.103]. Ефективність використання названих аналогій істотно підвищується при цьому завдяки ідентичності диференційних залежностей між напругами і струмами для про дуальних елементів самих електричних ланцюгів, якими, згідно з тим-таки посібнику, є, відповідно, «опір і провідність; индуктивность і ємність» [1, С.101] тощо. буд. Зазначене корисне обставина дозволяє розглядати як електричного аналога механічної маси, наприклад, так само і електричну индуктивность, і електричну ємність, що розширює можливості проведеного аналізу. З міркувань, що стануть більш зрозумілі згодом, нам зручніше скористатися тут саме останнім варіантом відзначених аналогій, який ми тепер короткий і рассмотрим.

В обраному варіанті електромеханічних аналогій конкретним аналогом маси матеріальної точки m буде, як показати, електрична ємність так званого самітного провідника З, та її механічної швидкості V, відповідно, його електричний потенціал U. Обидві останні характеристики при цьому так само визначаються, як відомо, з точністю до довільного доданка, залежить від вибору инерциальной системи відліку у разі і точки нульового потенціалу у другому. Це ж можна сказати, зрозуміло, і що з даними величинами енергії, яка у сфері механіки приймає в тому випадку форму кінетичній енергії матеріальної точки K=mV2/2, а області електричних явищ — електричної енергії самітного провідника E=CU2/2. Тут зазвичай передбачається, що маса m залежить від швидкості руху, а електрична ємність провідника З — від електричного потенціалу, але обидва наведених висловлювання для енергії залишаються повністю справедливі й у загальному разі, якщо m і З вважати середніми значеннями відповідних величин. Формули для зазначених видів енергії можуть бути і представлені, як відомо, й у трохи іншій формі, использующем поняття механічного імпульсу (кількості руху) p=mV щодо одного разі і електричного заряду (кількості електрики) q=CU й інші (у цьому контексті йдеться, зрозуміло, про модулях цих величин). У результаті аналізовані зараз види енергії може бути взагалі виражені однією з наступних рівноцінних способов:

K = pV/2 = mV2/2 = p2 /2m; (1).

E = qU/2 = CU2/2 = q2/2C. (2).

Как бачимо, формули для кінетичної і електричної енергій зі своєї зовнішньої формі повністю аналогічні одна одній, як і дивно — зрештою саме поняття потенціалу характеризує, як відомо, так звану питому енергію, що припадає на одиницю відповідного заряду, і тому повна енергія за визначенням має бути пов’язані з твором тієї чи іншої потенціалу на відповідний йому заряд. Саме такою «кінетичним зарядом» вважатимуться тепер, зокрема, хоча б механічний імпульс, власне ж механічна швидкість є у цьому світлі, відповідно, сам «кінетичний потенціал». З іншого боку, будь-яке фізичне ємність по визначенню характеризує здатність тіла утримувати певний вид заряду і тому середня електрична ємність самітного провідника, наприклад, по визначенню дорівнює відношенню що міститься у ньому електричного заряду для її електричному потенціалу. Те саме і середня «кінетична ємність», якою і є власне маса, теж дорівнює відношенню відповідного заряду (імпульсу) до відповідного потенціалу (швидкості), як і віднаходить своє природне свій відбиток у наведених вище формулах.

Но у цьому аналогія електричних явищ з механічними зовсім на закінчується, т. до. за будь-яких внутрішніх взаємодію в замкнутої електричної системі алгебраїчна сума присутніх у ній електричних зарядів, як відомо, точно як і завше залишається незмінною, як і алгебраїчна (у випадку — векторна) сума імпульсів взаємодіючих друг з одним частин замкнутої механічної системи. Інакше висловлюючись, електричний заряд замкнутої електричної системи точно як і зберігається при протікання у ній будь-яких внутрішніх процесів, як і імпульс замкнутої механічної системи. Звідси й абсолютно повна аналогія заснованих на виключно цьому збереженні відповідних рівнянь, що описують однотипні процеси в механіки і электростатике. Так, скажімо, при абсолютно неупругом зіткненні двох тіл в механіці їх швидкості точно як і вирівнюються (обидва тіла «злипаються» і рухаються далі що з єдиної швидкістю), як і електричні потенціали які у контакт друг з одним (отже, знов-таки «злиплих», т. е. стали в електричному відношенні «єдиним тілом») заряджених провідників. І відбувається, зрештою, що саме такі підсумкові стану даних систем є по-справжньому стійкими, бо характеризуються, як у статті, мінімальним значенням відповідного виду енергії - кінетичною у першому разі і електричної у другому. Отже, макроскопічна енергія при неупругом зіткненні тіл чи обміні зарядами між провідниками, як це має бути незалежно від спонтанно протекающем процесі взагалі, обов’язково зменшується, але повний механічний імпульс й має повний електричний заряд при цьому, повторимо знову і знову, все-таки принципово сохраняются!

Именно дане їх збереження і дозволяє зрозуміти, рахунок чого ж зменшується енергія при протікання самовільних фізичних процесів в замкнутих системах. Адже з формул (1) і (2) добре видно, що з незмінному у цих умовах імпульсі чи заряді зменшення енергії можна тільки з допомогою зростання відповідної ємності і одночасного зниження сполученого із нею потенціалу! Цей очевидний математичний висновок легко підкріпити і такі суто фізичними міркуваннями, розглянувши справжню суть того що відбувається з допомогою наступних максимально спрощених (але не збитки суворості) уявних експериментів. Нехай, наприклад, одна з тіл під час згаданого абсолютно непружного зіткнення спочатку почиває обраної системі координат, т. е. має у ній нульової імпульс. Тоді повний імпульс даної замкнутої механічної системи до зіткнення просто дорівнює імпульсу другого тіла, налетающего першу. Після зіткнення, як було зазначено, він є незмінним, але тепер даним імпульсом характеризується вже рух нового тіла, що утворився результаті «злипання» двох вихідних. Причому маса цієї нової тіла, зрозуміло, принципово більше маси лише однієї спочатку що рухалося другого тіла, що з збереження самого імпульсу вимагає пропорційного зменшення підсумковій швидкості нового тіла порівняно з початковій швидкістю названого другого. Саме це відбувається практично, що дуже помітно то, можливо представлено як «розподіл» чи «розтікання» вихідного кількості руху по кінетичної ємності більшої величини з обов’язковим зниженням у своїй самого кінетичного потенциала.

То саме легко можна продемонструвати і відповідному прикладі в галузі электростатики, коли, скажімо, перший із наведених у контакт провідників електрично нейтральний, т. е. характеризується нульовим зарядом і нульовим електричний потенціал, а другий має ненульові значення цих характеристик. У результаті заряд знов-таки просто перераспределится частково перший провідник, «размазавшись» по більшої електричної ємності і привівши цим до їх зниження підсумкового електричного потенціалу що утворився нового єдиного провідника проти вихідним потенціалом лише однієї другого. А отже, абсолютно справедливою є сама відзначена вище загальна закономірність — зменшення енергії при самовільних процесів у замкнутих системах завжди пов’язане зі зростанням тієї конкретної ємності, через яку «розподіляється» що залишається незмінним відповідний заряд, і з обумовленою даним обставиною зниженням загального потенціалу, характеризуючого аналізованих взаємодія. Інакше висловлюючись, сам обов’язковий спад енергії під час будь-яких самовільних процесів в замкнутих системах просто відбиває зазначені взаємозалежні зміни ємності і потенціалу за незмінної їх творі, чого й полягає у тому випадку істинний фізичний сенс самої енергії взагалі (що є, як тепер очевидно, просто особливої формою висловлювання позначеної універсальної закономерности).

Чтобы й остаточно закріпити умонастроїв читачів сформульовані теперішньому розділі дуже прості власними силами, але водночас надзвичайно важливі спільного розуміння природи висновки, покажемо у його висновок абсолютну їх справедливість й у рассматривавшегося у статті процесу вирівнювання рівня рідини в посудині без перегородок. У цього самовільного процесу сягає свого локального мінімуму, як спеціально зазначалося там, гравітаційна енергія E, що у цьому випадку може полягати наступній простий формулой:

E = mgh/2 = ?gVh/2 = ?gSh2 /2 = ?gV2/2S, (3).

где g — прискорення вільного падіння тіл поблизу землі, m — повна маса рідини в посудині,? — її щільність, якщо рідина однорідна, V=Sh — обсяг цієї рідини, h — висота її стовпа, P. S — середня площа перерізу судини. Якщо вважати посудину циліндричним або у яких незмінну площа перерізу його будь-який горизонтальній площиною, перпендикулярній напрямку сили тяжкості, то його середнє перетин буде просто одно цьому конкретному перерізу. У цьому випадку він є при цьому та власне саму середню «гравітаційну ємність» аналізованого судини, тоді як відповідним «гравітаційним потенціалом» виступає у разі однорідної рідини просто висота її стовпа h (бо величина? g є константою і може розглядатися як фіксованого коефіцієнта). Твір ж гравітаційної ємності і гравітаційного потенціалу дає, як і звичайно, «гравітаційний заряд», за який тут виступає просто сам обсяг рідини V.

Рассмотрим тепер однотипний з усіма попередніми уявний експеримент, у якому цікавий для нас посудину спочатку розділений непроникною для рідини перегородкою на частини. Причому першої рідина взагалі немає, т. е. її гравітаційний заряд і гравітаційний потенціал просто рівні нулю. У другий частини, навпаки, рідина є, унаслідок чого можна говорити про відмінних нуля обох названих її характеристиках. Якщо ж тепер прибрати перегородку, тобто. «навести контакт» обидві частини нашого судини, відбудеться, як і звичайно, часткове перерозподіл відповідного «заряду», в результаті чого «гравітаційні потенціали» в розділених раніше його частинах стануть однаковими. У цьому сама рідина розтечеться, зрозуміло, по більшої площі, т. е. аналізований заряд знов-таки розподілиться по принципово більшої ємності, що з незмінною величині самого заряду (обсягу рідини) потягне зниження висоти її загального стовпа проти тієї, якою у неї до вилучення перегородки у другій частині судини. Зменшиться, природно, що добре це випливає з формули (3), та власне гравітаційна енергія, що й тут є насправді, як тепер зрозуміло, лише особливий спосіб висловлювання взаємозалежних змін потенціалу ємності, твір яких (власне заряд) в замкнутих системах принципово сохраняется.

Таким чином, можна підвести вже остаточний підсумок всьому даному поділу взагалі, універсальним правилом всім розглянутих ньому дуже різнорідних фізичних явищ є збереження у різноманітних замкнутих фізичних системах саме певного виду заряду! Відповідна їй ємність під час будь-яких самовільних процесів у тих системах обов’язково зростає зі одночасним зниженням сполученого із нею (у формулі для даного заряду) потенціалу, що інакше може бути висловлене у вигляді зниження величини визначальною цей процес енергії. Логічно було б очікувати також далі, що це універсальна закономірність поширюється і всі інші явища без будь-яких винятків, т. е. є просто загальної. У тому і йдеться, політика щодо теплових явищ, як особливо у статті, дана логіка як нібито не спрацьовує, бо вивчає їх термодинаміка стверджує сьогодні щось інше — на її думку енергія під час такого принципово самовільного процесу, як теплообмін, взагалі змінюється! Т. е. промову на ній про збереження в замкнутих системах вже якраз і лише самої енергії, тоді як така найважливіша фізична характеристика, як принципово існуючий заряд, у разі взагалі використовується! Такий висновок, як тепер очевидно, від початку суперечить основним висновків решти розділів фізики, але він був проголошений термодинамікою у середині ХIХ століття, а на сьогодні взагалі придбав вже характер просто незаперечній абсолютної истины.

Решающую ж роль цьому омані, подставившем потім підніжку практично всієї фізиці взагалі, зіграли, як далі показано, деякі принципові помилки у описі самих теплових явищ, до розгляду яких ми бачимо приступаємо. Методологічної підвалинами даного аналізу знову стане, як зрозуміти, прекрасне себе зарекомендував загальний метод наукових аналогій. Але тільки тепер із метою надання що використовуються аналогіям більшою наукової переконливості ми залучимо собі допоможе думка авторитетів — будемо спеціально цитувати далі дуже докладно знамениту книжку Альберта Ейнштейна і Леопольда Инфельда «Еволюція фізики», де важливі нас наукові аналогії широко використовуються самими авторами. До того ж ця книга відрізняється від дуже багатьох інших — значно більше об'ємних і математизированных — надзвичайно ясним поглядом на глибинну природу досліджуваних явищ, властивою лише таким геніальним фізикам, як власне сам Альберт Ейнштейн. Викладені у ній легко і найглибші насправді думки зустрічаються у літературі дуже рідко, але саме вони й необхідні нам нині у рамках тієї цілком незвичайної завдання, яку далі доведеться вирішувати.

2. Про сутність поняття «кількість теплоты»

Невозможно розділити науку деякі незв’язані розділи… Хід думок, розвинений в жодної з гілок науки, часто може бути застосований до опису явищ, на вигляд цілком відмінних. У процесі початкові поняття часто видозмінюються, аби просувати розуміння як явищ, з яких вони сталися, і тих, до яких знову применены.

А. Ейнштейн, Л. Инфельд Приведенные зараз у ролі епіграфа надзвичайно важливі слова таки відкривають той особливий розділ згаданого вище книжки Ейнштейна і Инфельда «Еволюція фізики», в якому коротко викладається історія формування науки швидше про теплоту. «Найбільш основні поняття на описі теплових явищ, — пишуть названі автори, безпосередньо продовжуючи цю цю думку, — ТЕМПЕРАТУРА І ТЕПЛОТА. У історії науки знадобилося надзвичайно чимало часу у тому, щоб обидві ці поняття були розділені, але цей поділ було виконано, він викликав швидкий прогрес науки. Хоча ці поняття тепер відомі кожному, ми досліджуємо їх докладніше, підкресливши різницю між ними» [6, С.34].

В в зв’язку зі виняткової важливістю даного особливого заяви перервемо ненадовго цитування і прокоментуємо його суть трохи докладніше. До того ж підтвердимо, що плутанина використання названих зараз «основних понять в описі теплових явищ» справді мала місце науці протягом дуже тривалого і був у вперше по-справжньому подолана лише у кінцю ХVIII століття. «Уперше» у своїй що з середини століття ХIХ, як ми вже побачимо, ця плутанина знову відродилася (причому вже в новому, набагато більш витонченому рівні) і відтоді практично досі. Але поки коротко обговоримо разом із цитованими зараз авторами досить просту помилку початкового етапи у історії формування науки швидше про теплоту, коли найчастіше теплотою називалася саме температура. Провідна роль подоланні пов’язаних із цим дуже серйозним обставиною (а термінологічна плутанина набагато частіше є справжньою багатьох наукових помилок, чому це заведено думати) непорозумінь, проявлявшихся, наприклад, в широко розповсюдженому думку про тому, що тіла з вищої температурою обов’язково містять, відповідно, й більше кількість теплоти, належить видатному шотландському вченому Джозефові Блэку. Саме він, говорячи тієї ж Ейнштейна і Инфельда, «багато сприяв справі роз’яснення труднощів, що з обома поняттями — поняттям тепла й поняттям температури» [6, С.35].

В як ілюстрацію цього свого виведення вони наводять, зокрема, висловлювання самого Блека, у якому останній прямо критикує описане зараз поширене оману. Говорячи, наприклад, про випливаюче з такого думці про принциповому рівність кількостей теплоти в мають однакову температуру тілах, Блек підкреслює, що «це змішування кількості теплоти в різних тілах з її загальної силою чи інтенсивністю, хоча ясно, що це — неоднакові речі, що завжди слід розрізняти, ми розмірковуємо про розподілі теплоти». Цю відмінність можна, — коментують наведені слова Ейнштейн і Інфельд, — стає зрозуміло з розгляду дуже простого експерименту. Щоб змінити температуру кілограма води від кімнатної температури до точки кипіння, потрібен певний час. Набагато більше часу потрібно нагрівання дванадцяти кілограмів води у тому посудині тому ж полум’я. Ми витлумачуємо цього факту як вказівку те що, що тепер потрібно більше «чогось», і це «щось» ми називаємо теплотою" [6, С.36].

Итак, погодимося доки вони повністю з цитованими авторами й вважатимемо з їх занепадом температуру і теплоту двома справді «основними поняттями описання теплових явищ». Яка у такому разі справжня роль кожного їх у світлі розглянутих нами у минулому розділі загальних фізичних закономірностей? Що ж до температури, з дохідними статтями начебто всі ясно — будучи за своєю суті характеристикою «загальної сили, чи інтенсивності» аналізованого конкретного класу явищ, вона така чи інакше мусить бути пов’язані з поняттям потенціалу. І справді - прийнята сьогодні фізикою так звана абсолютна шкала температур спочатку вводилася саме як шкала «удільної» енергії, затрачиваемой чи виділеної у разі підвищення чи зниженні температури тіла на одне розподіл цієї шкали. Її автор Вільям Томсон прямо підкреслює дане найважливіше обставина у своїй вихідної для аналізованого питання статті «Про абсолютної термометрической шкалою, заснованої на теорії Карно про рушійною силі тепла і розрахованої з спостережень Реньо», заявляючи там буквально таке: «Характерне властивість тієї шкали, що її тепер пропоную, полягає у цьому, що… одиниця теплоти, опускающаяся від тіла, А температурою Т у цій шкалою до тіла У з температурою (Т-1), повинна створювати один і той ж механічне дію, яким би не було число Т. Така шкала справедливо можна назвати абсолютної, оскільки… не залежить від фізичних властивостей будь-якого речовини» [3, С. 410,411].

Уточним як невеликого коментарю до останнього висловом, термін «механічне дію» Томсон використовує для позначення те, що сьогодні зазвичай називають механічної роботою (І що безпосередньо характеризує зміна власне енергії). І додамо, що описана ним абсолютна шкала у широкому діапазоні температур практично цілком збігаються з так званої шкалою газового термометра, як і дивно — дію газового термометра грунтується на вимірі, скажімо, зміни обсягу нагреваемого газу (близького по своїм властивостями до ідеальному) за незмінної його тиску, а умовах те що збільшення обсягу, як відомо, прямо характеризує саму чинену нагреваемым газом механічну роботу! Вона виявляється у даному разі відомої формулою dA=PdV, де P — тиск, dV — елементарне прирощення обсягу газу, dA — досконала їм під час цьому елементарна робота, і тому описана газова шкала заснована, повторимо, на вимірі, у кінцевому рахунку, саме останній. Т. е. по глибинної суті відбиває безпосередньо енергетичні зміни, що відбуваються при нагріванні чи охолодженні газа.

Таким чином, ми можемо й остаточно вважати измеренную з допомогою кожній із розглянутих шкал температуру саме енергетичної характеристикою, конкретного змісту якою, повторимо, відповідає за своїми глибинним властивостями саме потенціалу. Але якщо ця справді так, стає повністю зрозумілим істинний фізичний зміст і з двох названих вище основних теплових характеристик — власне кількості теплоти. Адже потенціал, нагадаємо, це питома енергія, що з переміщенням з однієї точки до іншої певного одиничного заряду. Абсолютна температура, як ми бачили, теж від початку було визначено як енергія, що з «переміщенням» від «тіла, А до тіла У» певної «одиниці теплоти». І це отже, що одиниця теплоти — і є одиниця власне «теплового заряду»! А сама «теплова енергія» нагрітого тіла E має визначатися у результаті за добре вже знайомої нам загальної формулі, що у цьому випадку набуває при правильному виборі одиниць виміру наступний нескладний вид:

E = QT/2, (4).

где Q — що міститься в аналізованому тілі кількість теплоти чи власне його «теплової заряд»,.

T — його абсолютна температура чи «теплової потенциал».

Естественно, що цю формулу легко можна перетворити й інші добре знайомі нам висловлювання для енергії загалом, якщо використовувати додатково поняття відповідної ємності. Теоретично теплових явищ саме поняття ємності добре відомо (чому зробили від початку ставку саме у цю конкретну характеристику при вихідному розгляді електромеханічних аналогій) і має тут спеціальну назву теплоємності тіла З, обумовленою в найпростішому разі, як і звичайно, як відносини відповідного заряду до відповідному потенціалу: С=Q/T. Знову ж треба пам’ятати, що якщо сам теплоємність залежить від температури, то наведене нині висловлювання визначає лише середню теплоємність тіла, що й входить у власне формулу щодо його теплової энергии:

E = QT/2 = CT2/2 = Q2/2C. (5).

Важно також підкреслити тепер особливо, що у всіх сформульованих зараз висновках немає нічого по-справжньому нового — вони зовсім є нашими власними «відкриттям», а добре відомі у світовій науці стоїть вже майже дві сотні років. Справді першим їх автором можна вважати найбільшого вченого початку ХIХ століття Нікола Леонара Сади Карно, ще 1824 р. сформулював майже всі зараз нами сказане. І тому вищеописану теплову енергію взагалі потрібно називати справедливо просто «енергією Карно», маю на увазі його безумовний пріоритет у відкритті такою! Саме посилання його теорію, нагадаємо, фігурує, зокрема, й у назві усе ж вихідної статті У. Томсона, у якій вперше вводиться поняття абсолютної температури, що теж зовсім випадково — Карно взагалі передбачив висновків всієї справжньої статті у цілому, про що ми ще поговоримо докладно спеціальному историко-научном додатку до неї. Але спочатку підкреслимо лише таку найважливішу в історичному плані думку, заради якої може і влаштували весь даний окрема розмова — сучасна термодинаміка, на словах начебто що вихваляє видатні наукові досягнення Карно, насправді ж із усіма описаними зараз його висновками абсолютно незгодна! І головне — вона категорично заперечує буквально напрашивающейся, з розглянутим у минулому розділі універсальної фізичної логіки, трактування найважливішого поняття «кількість теплоти» як певного теплового заряду, вважаючи цю характеристику за низкою причин самої ж энергией!

Тем самим термодинаміка щодо справи знову змішує, як говорилося, поняття тепла й температури, надаючи обом цим характеристикам принципово однаковий енергетичний сенс — у деяких варіантах теорії їх узагалі вимірюють сьогодні у одним і тієї ж енергетичних одиницях! Але про це ще попереду, оскільки саме про причини даного дуже дивного рішення сучасної термодинаміки, такого щодо справи з науки про теплових явищах саме фундаментальне поняття заряду, та пенсіонерів піде тепер відверта розмова в усій що залишається частини статті. Спочатку ж подивимося, що думають з цього приводу ті ж Ейнштейн і Інфельд, книжку яких «Еволюція фізики» ми розпочали докладно цитувати выше.

«Получив поняття теплоти, — пишуть вони, закінчивши опис спеціального досвіду, що становить саму необхідність поділу понять тепла й температури найбільш наочним чином (див. останній із наведених вище від їхнього висловлювань), — ми можемо досліджувати його природу ближче. Нехай маємо два тіла: лише палке, а інше холодне, чи, точніше, одне тіло вищої температури, ніж інше. Встановимо з-поміж них контакт і визволимо їхнього капіталу від від інших зовнішніх впливів. Ми знаємо, що в результаті вони досягнуть одному й тому ж температури. Але як це діється? Що приміром із на той час, що вони наведені у зіткнення, до ними однаковою температури? На думку спадає картина течії теплоти від однієї тіла до іншого, аналогічна тій, як вода тече з вищого рівня нижчим. Ця, хоч і примітивна, картина виявляється відповідної багатьом фактам, тож решту можна провести аналогию:

Вода — Теплота Более високий рівень — Вища температура Низший рівень — Нижча температура Течение триває до того часу, поки обидва рівня, т. е. обидві температури, не сравняются.

Этот наївний погляд, — продовжують Ейнштейн і Інфельд, — можна зробити кориснішим для кількісного розгляду. Якщо змішуються разом певні маси води та спирту, кожна при певної температурі, то знання питомих теплот (т. е. теплоемкостей одиниці маси цих речовин, отже — та його повних теплоемкостей — І. Л.) дозволяє спрогнозувати кінцеву температуру суміші… (Даним міркуванням підкреслюється ще одне найважливіша аналогія між кількістю тепла й «кількістю води»: перше з цих кількостей передбачається точно як і сохраняющимся в замкнутої системі, як й інше — скільки теплоти «втрачає» при теплообмене більш гаряче тіло, стільки й набуває більш холодне, звідки і саму назву аналізованого зараз процесу — «теплообмін»! Саме таким чином ключового обставині і вдається скласти зване рівняння теплового балансу Рихмана, з якого легко розраховується, зокрема, кінцева температура суміші. Далі цитовані автори розглядають принцип збереження повного кількості теплоти в замкнутої системі докладніше — И.Л.).

Мы дійшли поняттю теплоти, — пишуть вони, — яке виявляється тут схожим на інші фізичні поняття. Згідно погляду, теплота — це субстанція, [яка]… в ізольованій системі залишається незмінною… Теплота зберігається у тому разі, коли він переходить від однієї тіла до іншого. Навіть якщо його теплота вживається не так на підвищення тіла, а, скажімо, на танення льоду чи перетворення води на пару, ми можемо як і думати скоріш про ній, як про субстанції, оскільки можемо знову отримати її за замерзанні води чи сжижении пара… Але теплота, зрозуміло, не субстанція… Якщо теплота — субстанція, то вона — невагома субстанція. «Теплове речовина» зазвичай називалося калорием (теплородом)" [6, С.35−37].

Итак, як нам бачиться, доки всі описані Ейнштейна і Инфельдом численні теплові явища (і притаманні їм кількісні закономірності!) начебто однозначно підтверджують найважливіший тут нам факт збереження повного кількості теплоти у будь-якій замкнутої системі. Таке збереження, нагадаємо, це і є найважливіше властивість будь-якого заряду загалом, унаслідок чого ми дуже вагоме доказ приналежність до таким та власне кількості теплоти. Причому для володіння зазначеним властивістю збереження теплоту, підкреслимо, зовсім необов’язково бути субстанцією в матеріальному значенні цього слова, як і є нею самі механічний імпульс чи електричний заряд. А пряму аналогію кількості теплоти лише з вагомої рідиною, а й власне з тим самим електричним зарядом (а температури, відповідно, з електричний потенціал), знов-таки вельми красномовно ілюструють самі ж цитовані зараз авторы.

«Здесь виникає той самий питання, — пишуть Ейнштейн і Інфельд щодо електричних явищ, — який ми розглядали у зв’язку з теплотою. З’являються чи електричні [заряди] невагоме субстанціями чи ні? Інакше кажучи, було б вагу шматка металу однаковий, що він нейтральний і що він заряджений? Терези жодної різниці не виявляють. Ми укладаємо, що електричні [заряди] теж належать до сімейства невагомих субстанцій. Подальший прогрес теоретично електрики вимагає введення двох понять. Ми знову будемо уникати суворих визначень, використовуючи натомість аналогії з роботи вже відомими поняттями. Ми пам’ятаємо, як істотно захопив розуміння теплових явищ розрізняти між самої теплотою і температурою. Так само й тут важливо розрізняти електричний потенціал і електричний заряд. Різниця між обома поняттями стане з наступній аналогии:

Электрический потенціал — Температура Электрический заряд — Теплота Два провідника, наприклад, два кулі різного розміру (отже, різноманітної електричної ємності, яка просто пропорційна радіусу кулі - І. Л.), може мати однаковий заряд…, але потенціал буде різним в обох випадках, саме: він вище для меншого кулі і від для большего…

Чтобы ясно показати різницю між зарядом і технічним потенціалом, — продовжують цитовані автори, — ми сформулюємо кілька тисяч пропозицій, що описують поведінка нагрітих тіл, відповідні їм пропозиції, що стосуються заряджених проводников.

.

Вот така гранично наочна ілюстрація аналогії теплових явищ з електричними (і зокрема — власне кількості теплоти з тим самим електричним зарядом), що її тепер можемо ще більше посилити, показавши ідентичність та власне енергетичних уявлень! У насправді - розглянемо знов-таки найпростіший уявний експеримент, пов’язані з приведенням в теплової контакт двох нагрітих до різних температур тіл. Якщо температуру однієї з них знов-таки умовно прийняти нульової, вважаючи цим нульовим та власне його теплової заряд (що міститься у ньому кількість теплоти), то разі приведення в зустріч із ним має ненулевую температуру (і ненульове кількість теплоти) іншого тіла станеться перерозподіл теплового заряду останнього на обидва тіла. У результаті що міститься від початку у системі і залишається принципово незмінним загальна кількість теплоти просто «розподілиться», «розтечеться», «размажется» по більшої теплоємності, як і призведе до їх зниження усталеним результуючої температури проти вихідної температурою другого тіла. Чи знизиться, відповідно, і повна теплова енергія системи, обумовлена по формулі (5). І ця факт, зверніть увагу, знов-таки був би кваліфікуватися у світі усього вищевикладеного як абсолютно тривіальний, якщо б усю процес справді описувався і самої термодинамікою. Однак у тому й річ, що він нею описується сьогодні, повторимо, цілком інакше, звідки і її інші кричущі нелогичности!

Но чому ж термодинаміка воліла все-таки відкинути, зрештою, продемонстровану зараз очевидну аналогію теплових явищ з електричними тощо. буд., звернувши у результаті на зовсім інший шлях свого розвитку? Відповісти цей найважливіший питання нам знов-таки допоможуть Ейнштейн з Инфельдом, спеціально які відзначають у своїй книжці далі, що таке наочно продемонстровану ними самими «аналогію не можна продовжувати задалеко» [5, З. 66]! Спочатку, втім, наведені ними заперечення проти зазначеної аналогії невідь що істотні і тому докладний спростування цих заперечень, яка потребує звернення до деяких спеціальним питанням фізичної теорії, ми відкладемо до наступній окремої розмови, саме присвяченій таким. Але потім наші автори переходять вже безпосередньо до справді найважливішим для всієї термодинаміки питання, на кшталт б незаперечно доказывающему принципову неможливість продовження далі настільки вдало розпочатих аналогій, і тому саме з викладу наведених ними на цьому сенсі аргументів ми бачимо почнемо тепер на наступний третій розділ.

3. Найбільше наукове недоразумение

В науці немає вічних теорій… Будь-яка теорія має власний період поступового розвитку і тріумфу, після яку вона може зазнати швидкий занепад… Майже всякий надзвичайний успіх у науці виникає з кризи старої теорії як наслідок спроби знайти вихід із виниклих труднощів. Ми повинні перевіряти старі ідеї, старі теорії, хоча які й належать прошлому.

А.Эйнштейн, Л. Инфельд.

«Цель будь-якої фізичної теорії, — пишуть у своїй книжці „Еволюція фізики“ А. Ейнштейн і Л. Інфельд, починаючи виклад даного нас тепер питання, — пояснити якнайширшу область явищ. Вона виправдовується остільки, оскільки робить події зрозумілими. Ми бачили, що субстанциональная теорія теплоти пояснює багато теплових явищ. Проте невдовзі стане очевидно, що це… помилкова ідея, що теплоту не вважається субстанцією, хоча ще й невагомою. Це ясно, коли про деякі прості експериментах, які відзначили початок цивілізації. Про субстанції ми вважаємо, як про щось, що може бути ні створено, ні зруйновано. Проте первісний людина з допомогою тертя створив теплоту, достатню у тому, щоб запалити дерево. Приклади нагрівання у вигляді тертя занадто численні і добре відомі, щоб потрібно було про них розповідати. В усіх цих випадках створюється певна кількість теплоти — факт, важко зрозумілий з погляду субстанціональної теорії». [6, С.38].

Так ось, виявляється, у чому річ — нагрівання тіл при терті начебто порушує сам принцип збереження кількості теплоти, який справді неспроможна дотримуватися, і з цим важко сперечатися, у межах згадуваної цитованими авторами горезвісної «субстанционально-вещественной» трактування даного найважливішого поняття. Але чи означає чи спростування наведеними зараз фактами власне самої «субстанционально-вещественной теорії» порушення принципу збереження теплоти загалом? Відповідь це питання, якщо замислитися, зовсім не від такий однозначний, як уявлялося нашим авторам, бо трактування кількості теплоти як відповідного теплового заряду легко руйнує таку їх думку. Адже сьогодні вже ніхто нічого очікувати заперечувати, що у основі теплових явищ лежить звичайне механічне рух їхнім виокремленням тіла молекул і атомів, хоча сама ця думку, ніби між іншим, була остаточно визнана наукою лише початку сучасності. Отже, кількість теплоти є насправді всі те кількість руху, лише що належить до іншому рівню будівлі матерії! Інакше кажучи, збереження кількості теплоти є насправді просто особливий окреме питання загального принципу збереження кількості руху на цілому, у якого цілком можливий зокрема і трохи складнішу ефект переходу цього руху від рівня будівлі матерії в інший! Саме таким і є описане вище факт нагріву тіл при терті, нічим не порушує, як тепер зрозуміло, загального закону збереження заряда!

Впрочем, саме питання про ідентифікації кількості теплоти саме як кількості руху (імпульсу) трохи складніше, ніж здається здавалося б, бо вимагає для свого остаточного вирішення переосмислення низки ключових моментів вже безпосередньо самої механіки. Але цього ми займемося лише у наступних спеціальних статтях, бо повноцінне висвітлення молекулярно-кінетичної теорії відбуває о цілому далеко за межі справжньої. Поки само важливий просто саме виведення у тому, що нагрівання тіл при терті, по крайнього заходу, в принципі, який суперечить ідеї про збереження заряду, і тому кількість теплоти також цілком може ідентифікуватися у цій іпостасі. Той самий висновок, ніби між іншим, який, не дивлячись протягом усього його простоту і очевидність, взагалі примудрилися не помітити самі творці сучасної термодинаміки! Пояснити цей абсолютно надзвичайний факт можна тільки збігом цілого низки злощасних обставин, ми ще говоритимемо докладно згадуваному вище историко-научном додатку. На початковому етапі знають, безсумнівно, зіграв свою важливу роль наступний відомий факт, про яку найкраще можна сказати знов-таки словами Ейнштейна і Инфельда: «Дивно, що всі фундаментальні праці про природу теплоти було зроблено не физиками-профессионалами, а людьми, які розглядали фізику виключно своє найулюбленіше заняття… Був зокрема і англійський броварник Джоуль, проделавший у час ряд найважливіших експериментів, що стосуються збереження енергії. Джоуль експериментально підтвердив припущення [німецького лікаря Майера] у тому, що теплота — це форма енергії, і визначив міру перетворення» [6, С.44].

Вот з цих самих експериментів «броварника» Джоуля для встановлення з так званого механічного еквівалента теплоти, т. е. нібито принципово однакового у всіх можливих випадках числового коефіцієнта, який встановлює однозначну залежність між створеної теплотою і витраченої механічної енергією, і почалася справжня історія ідеї у тому, що теплота є нібито безпосередньо сама енергія. І хоча шуканого жорсткого відповідності встановити то цілому так і не (воно неможливо у принципі, т. до. насправді тут діє зовсім інше кількісна закономірність, тому детальному розгляду якою і буде присвячено згадувана вже вище наступна наша стаття), багато все-таки повірили у самі цю ідею. А які були все-таки істотні розбіжності в значеннях горезвісного «механічного еквівалента теплоти» віднесли ними, на жаль, просто до похибки самих експериментів. З того часу абсолютне більшість фізиків (у тому числі, зокрема, та тіла Ейнштейна з Инфельдом в період їх творчості) і досі у цьому злощасному омані, хоча у працях низки безпосередніх знавців цієї проблеми можна іноді зустріти і протилежні утверждения.

Вот що пише, наприклад, у цій зв’язку автор вітчизняної двотомної «Історії і методології термодинаміки і статистичної фізики» Я. М. Гельфер: «Важливо відзначити, що у всіх випадках, коли механічний еквівалент [теплоти] визначався по БЕЗПОСЕРЕДНЬО І ОДНОЧАСНО що вимірюється кількостям виробництва тепла й механічної роботи, система незмінно робила кругової процес, після закінчення яку вона поверталася в початкова стан. Такий процес міг відбуватися будь-який системою, якщо вона обмінювалася теплотою і клубною роботою коїться з іншими системами. ЗАГАЛОМ ж РАЗІ, щоб у системі протікав некруговой процес, то СТАВЛЕННЯ КІЛЬКОСТІ РОБОТИ До ВІДПОВІДНОМУ КІЛЬКОСТІ ТЕПЛОТИ НЕ ДОРІВНЮВАЛО Б МЕХАНІЧНОМУ ЕКВІВАЛЕНТОМ»! [2, С.174].

Основной зміст цього висловлювання — у випадку жорсткого пов’язування між выделившимся кількістю тепла й досконалої роботою НЕ ІСНУЄ! Не випадково сам Джоуль постійно отримував різні значення згаданого горезвісного механічного еквівалента, про що свідчить, наприклад, таке вислів ще одного фахівця: «Отримані Майером і Джоулем значення механічного еквівалента теплоти складають у кГм/ккал відповідно: 1842 р. — 365; 1845 р. — 425 і 1843 р. — 460; 1849 — 424, що близько до ПРИНИМАЕМОМУ тепер значенням 427 кГм/кал» [4, С.62]. Інакше висловлюючись, наукою просто «прийнято» сьогодні справжнє деяке певне значення описаного зараз числового коефіцієнта, що й належить потім у основу всієї термодинаміки! На як і штучної основі могла зрештою розвинутися, зрозуміло, лише принципово штучна ж теорія, якою і стала насправді офіційна термодинаміка. Причому на вирішальній ролі тут зіграв, як у вихідної статті, Рудольф Клаузиус, рішуче який виступив у захист Джоуля навіть всупереч численним тоді запереченням більшості інших фізиків. А основна суть досконалої їм під час цьому базової логічного помилки добре видно із наступного спеціального міркування Клаузиса у його головному наукову працю — що вийшла 1867 р. тритомної монографії «Механічна теорія тепла».

В першому параграфі першого розділу першого тому названої роботи, називається «Вихідний пункт теорії», Клаузиус прямо підкреслює такі базові йому тут міркування, багато в чому які б саме на хибних висновках Дж. П. Джоуля: «У старе час був майже загальним погляд, що теплота є речовина, що у більшому чи меншої кількості перебуває переважають у всіх тілах, що навіть обумовлюється велика чи менша висота їх температури… Однак у новітнє час проклав погляд на теплоту як певний рід руху. У цьому яка перебуває у тілах теплота, що зумовлює їх температуру, сприймається як деяке рух вагомих атомів… Отже, в нашому викладі ми виходити із припущення, що теплота представляє собою рух дрібних частинок речовини… І що КІЛЬКІСТЬ ТЕПЛОТИ Є МІРОЮ ЖИВУ СИЛИ цього руху. Ми застосуємо тільки в теплоту закон еквівалентності між живої силою і клубною роботою, справедливий нічого для будь-якого руху, й отримане звідси пропозицію розглядатимемо її як перше початок термодинаміки» [3, С. 441,442].

Ключевым у тому висловлюванні, звертаємо увагу особливо, є саме «припущення» про тому, що «кількість теплоти є мірою живої сили» руху частинок речовини, з якого складається тіло. Це — дуже яскрава приклад іноді трапляється у науці дуже грубій логічного помилки (вона називається «підміна тези»), яка перебуває в помилковому виведення науковцем з загалом вірної наукової передумови абсолютно з нею не пов’язаного і тому неминуче помилкового слідства. У разі - проголошення виходячи з абсолютно справедливого тези трактуванні теплоти як «руху дрібних частинок речовини», що в той час було, підкреслимо, грандіозним науковим проривом, не що з ним твердження, що саме кількість теплоти є нібито мірою саме «живої сили» цього руху! Т. е., сутнісно, їх кінетичній енергії, що абсолютно відповідає, підкреслимо тепер це обставина особливо, загальноприйнятим сьогодні положенням самої молекулярно-кінетичної теорії. Адже до такою мірою середньої кінетичній енергії молекули ідеального газу, наприклад, є не що міститься у ньому кількість теплоти, власне ж його температура! «Ми змушені розглядати кінетичну енергію молекули як міру температури газу, якщо ми хочемо створити послідовну… картину будівлі речовини» [6, С.51], — спеціально акцентують цей факт цитованою тут своєї книжки самі ж Ейнштейн з Инфельдом. Так чого ж наводить тоді саме аналізованих краеугольное твердження Клаузиуса, закладываемое їм, зверніть увагу, саме у фундамент всієї вибудованою їм загальної теорії, як і до отмечавшемуся вже новому змішання двох головних теплових понять — кількості тепла й температуры?

Но Клаузиус, засліплений видимістю отриманих нібито Джоулем важливих висновків, і не зауважив ущербності своєї логіки. І з вже прямо проголосив вихідним пунктом створюваної їм теорії саме «принцип еквівалентності теплоти й досвід роботи», остаточно закріпивши тим самим у науці, і сам описане вище джоулев підхід. «Ми можемо висловити… так перше початок механічної теорії тепла, …що називається принципом еквівалентності між теплотою і клубною роботою, — прямо пише він у названої вже вище своєї книжки: — В усіх випадках, коли з теплоти з’являється робота, витрачається пропорційне отриманої роботі кількість теплоти, і, навпаки, при витраті тієї ж роботи виходить те кількість теплоти. Коли витрачається теплота і замість неї з’являється робота, можна сказати, що теплота перетворилася на роботу, і, навпаки, коли витрачається роботу і натомість з’являється теплота, можна сказати, робота перетворилася на теплоту. Користуючись у такий спосіб висловлювання, можна попередньому пропозиції надати такий вигляд: МОЖЛИВО ПЕРЕТВОРИТИ РОБОТУ У ТЕПЛОТУ І, НАВПАКИ, ТЕПЛОТУ У РОБОТУ, ДО ЧОГО ОБИДВІ ЦІ ВЕЛИЧИНИ ЗАВЖДИ ПРОПОРЦІЙНІ ДРУГ ОДНОГО. Це становище підтверджується поруч відомих раніше явищ, і навіть багатьма й різноманітними дослідами, зробленими в новітнє час. Тому… його треба прийняти як основу, що з досвіду й чужі спостереження» [3, С.442].

Но у разі ухвалення в основі даного «принципу», отождествляющего з енергією саму собою теплоту як таку, про справді реальною енергії Карно, обумовленою формулою (5), годі й казати — що неспроможні ж існувати теоретично відразу дві «теплових енергії» одночасно! І тому Клаузиус її просто відкидає, як віджиле віку поняття. Але тоді, як зазначалось, втрачається можливість пояснити закономірності всіх теплових явищ, і зокрема, найбільш простого їх — теплообміну, звичайними енергетичними міркуваннями, повністю подтверждающимися, підкреслимо, усіма іншими розділами фізики! Напрям тієї самої теплообміну, скажімо, не може бути пояснено просто загальним прагненням будь-який енергії до зниження, що відбувається за вирівнювання температур у які у теплової контакт тіл з власне енергією Карно. І тому Клаузиус змушений тепер «винаходити» нове пояснення саме такому напрямку теплообміну, спеціально формулюючи далі нібито принципово новий другий принцип створюваної їм особливої науки, без якого її існування позбавляється сенсу. Формулює він його вже й зовсім смішним чином, проголошуючи відоме з практики прагнення різниці температур у які у теплової контакт тіл скорочуватися, а чи не зростати, просто фундаментальним законом природы!

«Различные міркування, що стосуються природи й поведінки теплоти, — врочисто заявляє він в спеціально введеному параграфі під назвою „НОВИЙ принцип, належить до теплоту“ тієї самої книжки, — привели мене до переконання, що що виявляється при теплопровідності… прагнення теплоти переходити з більш теплих тіл до більш холодним, вирівнюючи в такий спосіб існуючі різниці температур, пов’язано так тісно З САМІЙ ЇЇ СУТНІСТЮ, що повинна мати силу за всіх обставин. Тому мені висунув як принципу пропозицію: ТЕПЛОТА НЕ МОЖЕ ПЕРЕХОДИТЬ САМА СОБОЮ ВІД БІЛЬШЕ ХОЛОДНОГО ТЕЛА До БІЛЬШЕ ТЕПЛОМУ» [3, С.444].

Но давайте запитаємо себе відверто, що справді нового міститься у цьому принципі, глибокодумно формулируемом, зверніть увагу, у другій половині ХIХ століття? Адже насправді він був чудово відомий науці по крайнього заходу зі часів винаходи термометра, причому особливо чітко його сформулював ще ХVIII столітті вже неодноразово згадуваний раніше Джозеф Блек. А Сади Карно взагалі пояснив його при цьому на початку ХIХ з допомогою значно більше загального принципу, спирається зрештою на сам собою факт прагнення будь-який енергії до зменшенню (і вже тим більше зростанню). Клаузиус ж нині за суті наново «відкриває» (і з великою помпою) абсолютно очевидну всім істину, причому постулює їх у цілком застарілому вже в той час, невиправдано примітивному вигляді. Річ виглядає сутнісно бо коли б хтось після Ньютона, объяснившего з допомогою універсального закону гравітації безліч земних й небесні явищ, надумав б раптом знову глибокодумно формулювати цілком «новий» принцип, який забороняє, наприклад, мимовільний підйом води з не меншою висоти на большую!

А річ у тому, повторимо вкотре, що Клаузиус, бездумно слідуючи висновків Джоуля, безпосередньо відмовився самих фундаментальних висновків Карно, вимагали обов’язкової ув’язування що характеризує теплові процеси енергії лише з кількістю перемещаемой теплоти, але й різницею температур аналізованих у своїй тіл! І ототожнив у результаті теплову енергію просто із самою ж кількістю теплоти, що у суті еквівалентно утвердженню у тому, що саме кількість води безпосередньо висловлює пов’язану із нею гравітаційну енергію! І, отже, зміна гравітаційної енергії під час падіння води з більшої висоти на меншу (пропорційне насправді, як відомо, твору який упав кількості води на різницю висот початковій та кінцевої точок пройденого нею під час падіння шляху) просто відсутня, бо саме кількість води у своїй не змінюється. Зрозуміло, що за такого підході мимовільна «падіння» води саме з більшою висоти на меншу, а не навпаки, вже там було пояснити «по Ньютону» (зрештою — прагненням запасеної цієї системи гравітаційної енергії до зниження), в зв’язку з чим і був потрібен цілком «новий» особливий принцип, сформульований наприкінці попереднього абзацу і яка пояснювала б реальне напрям процесу просто «самої сутністю» води як таковой!

Приведенные зараз спроби штучно заплутати цілком просту у своїй основі теорію гравітації Ісаака Ньютона виглядають, звісно, гранично безглуздими, але обратились-то ми до них, нагадаємо, оскільки вони самим наочним чином ілюструють саме те, що у насправді відбулося термодинаміці! Зусиллями тієї самої Клаузиуса і ще інших авторів була фактично відкинута так само проста й гармонійна у своїй основі, як і ньютонова концепція гравітації, теорія теплових процесів Сади Карно, натомість створена абсолютно штучна, суто математична за своєю сутністю, концепція, однією з головних постулатів якої таки став наведений раніше примітивний принцип, що у результаті спеціальну назву другого початку термодинаміки у вигляді Клаузиуса. Хіба не згадати вкотре знамениті слова самого Ньютона, начебто спеціально адресовані Клаузиусу з товаришами у зв’язки Польщі з описаним зараз псевдотеоретизированием: «Не слід вигадувати напризволяще будь-яких бреднів, годі було також ухилятися від СХОДСТВЕННОСТИ у природі, бо ПРИРОДА ЗАВЖДИ І ПРОСТА І ЗАВЖДИ САМА З СОБОЮ ЗГОДНА «[7, С. 503.]!

Именно відмови від пріоритету даної очевидною думки і призвела, зрештою, Клаузиуса спочатку до протиприродному ототожненню кількості теплоти з власне енергією, який став, нагадаємо, першим початком створеної ними горе-науки, та був і до постулированию відзначеного зараз другого початку спілкування, що вже неминуче мало, повторимо, просто архаїчний, середньовічний характер. Потім він, втім, додав зазначеному другому початку вже значно наукоподібну форму, істотно затруднившую у результаті осмислення описаної зараз логічного помилки усіма наступними поколіннями фізиків. Але це ми поговоримо вже окремо наступного, спеціально присвяченому даному питанню четвертому разделе.

4. То що таке энтропия?

Математика — це мистецтво давати різним речам одне название.

А. Пуанкаре Упомянутая наприкінці попереднього розділу наукоподібна форма другого початку термодинаміки прямо пов’язана, як ще вихідної статті, з найважливішим для всієї даної науки спеціальним поняттям ентропії. На тому свою роботу «Механічна теорія тепла» Рудольф Клаузиус докладно пояснює доцільність запровадження цього нібито зовсім особливого нового поняття посиланням виконання при так званих оборотних кругових процесах наступного уравнения:

?dQ/T = 0, (6).

где dQ — елементарне кількість теплоти, Т — абсолютна температура.

«Это рівняння, яке я вперше опублікував 1854 р., — спеціально пояснює він, — дає дуже зручне вираз другого початку механічної теорії теплоти, оскільки він належить до оборотним круговим процесам. Зміст його то, можливо виражений так. ЯКЩО У ДЕЯКОМУ ОБРАТИМОМ КРУГОВОМУ ПРОЦЕСІ МИ РОЗДІЛИМО КОЖЕН ПОГЛИНЕНИЙ ЗМІНЮВАНИМ ТЕЛОМ ЕЛЕМЕНТ (ПОЗИТИВНИЙ АБО НЕГАТИВНИЙ) КІЛЬКОСТІ ТЕПЛОТИ НА АБСОЛЮТНУ ТЕМПЕРАТУРУ, ПРИ ЯКОЮ ВІДБУВАЄТЬСЯ ПОГЛИНАННЯ, І ОТРИМАНЕ ТАКИМ ЧИНОМ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИЙ ВИРАЗ ПРОИНТЕГРИРУЕМ ДЛЯ УСЬОГО КРУГОВОГО ПРОЦЕСУ, ТЕ ЗНАЧЕННЯ ІНТЕГРАЛА ОДНО НУЛЮ. Якщо інтеграл ?dQ/T, — продовжує Клаузиус, — належить до будь-яким послідовним змін тіла, нульовий щоразу, коли тіло знову повертається у своє початкова стан, то що стоїть під знаком інтеграла вираз dQ/T має бути повним диференціалом деякою величини, залежної тільки від даного стану тіла, а чи не від шляху, яким тіло у це стан прийшло. Якщо ми позначимо цю величину P. S, то.

dQ/T = dS. (7).

…Это рівняння ще одне вираз другого початку механічної теорії теплоти, дуже зручний у багатьох дослідженнях… Мені довелося вже іншому місці… запропонувати називати… величину [P.S] ентропія, від грецького слова… перетворення" [3, С. 447,448].

Для кращого розуміння наведених зараз слів Клаузиуса уточнимо тепер особливо, які саме процеси вважаються у сучасній термодинаміці оборотними. «Якщо результаті будь-якого процесу, — говориться із цього приводу щодо одного відомому вітчизняному навчальному посібнику для студентів фізичних спеціальностей вузів, — система переходить зі стану На інше стан У і якщо можливо повернути хоча б способом у початковий стан Проте й тим більше те щоб переважають у всіх інших тілах цього не сталося жодних змін, цей процес називається оборотним. Якщо це зробити неможливо, то процес називається необоротним. Прикладом необоротного процесу може бути перехід теплоти з більш нагрітого тіла до тіла менш нагрітому при тепловому контакті цих тіл… Необоротним є [і] процес одержання теплоти шляхом тертя» [5, С.97]. Отже, як нам бачиться, оборотні процеси в термодинаміці точно як і несумісними з тертям і йому подібними диссипативными явищами, як і консервативні процеси в механіки і т. буд., що зовсім невипадково — вони так само представляють собою наукову ідеалізацію, реально відсутню у природі. Консервативні процеси, щоправда, характеризуються сьогодні умовно нульовим зміною відповідного виду енергії, а оборотні - ентропії, але ці, та незабаром стане зрозуміло, фактично один і той же.

Характерным представником необоротних процесів є, як було зазначено, та власне теплообмін, за умови що температури що у ньому тіл нерівні тотожний одна одній. («Лише цього разі, — особливо підкреслює у тій свою роботу сам Клаузиус, — теплота може ж легко переходити від [одного тіла до другому], як й у напрямку, а оборотності кругового процесу це неодмінно потрібно. Щоправда, — спеціально обмовляється він, — ця умова [ніколи] не виконується з абсолютної точністю, т. до. за цілком однаковою температурі взагалі може статися ніякої перехід теплоти. У будь-якому разі, — виходить Клаузиус з такого становища, — вважатимуться, що це основна умова виконується настільки, що у обчисленнях можна знехтувати невеликими різницями температур, наявними у наявності» [3, С.448]). Інакше кажучи, саме її рівняння (6), характеризує принципово оборотні процеси, можна вважати відповідним істині акурат настільки, наскільки «в обчисленнях можна знехтувати» відхиленнями застосованої ідеалізації від реальної дійсності. Що стосується теплообміну, зокрема, зазначена ідеалізація міститься у тому, що температури що у ньому тіл умовно вважаються суворо однаковими, завдяки чому які у кожному їх зміни ентропії взаємно компенсуються, забезпечуючи незмінність такою для всієї системи в целом.

Сама ж компенсація має місце уже тому, що з очевидному рівність друг другу отдаваемого у процесі теплообміну одним тілом, і одержуваного, відповідно, іншим елементарного кількості теплоти dQ (у разі йому приписується негативний знак, у другому — позитивний) зумовлені формулою (7) елементарні зміни ентропії dS кожного з тіл виявляються при абсолютному рівність їх температур однаковими по модулю і протилежними по знаку. У результаті сумарне зміна ентропії всієї системи загалом, складывающееся з змін энтропий кожної з його частин, буде нульовим, як і свідчить про умовно зворотній характер даного ідеалізованого процесу. (Самі температури у разі считаютcя мало изменяющимися в процесі теплообміну через нескінченно малої величини dQ чи, що рівноцінно, через нескінченно великих теплоемкостей що у ньому тіл, що є також відомої идеализацией.).

Принципиально інший результат матиме місце, проте, при реальному теплообмене, потребує для можливості реалізації, як було зазначено, обов’язкової різниці температур що беруть участь у ньому тіл — з цій різниці зміни їх энтропий вже не рівні одна одній по абсолютну величину. (Це те ж рівність отдаваемого одним тілом, і одержуваного іншим елементарного кількості теплоти dQ негативне зміна ентропії в першого їх, має принципово вищу температуру, буде відповідно до формулі (7) менше по модулю позитивного його зміни в другого, температура якого завжди нижче.) У результаті сумарне зміна ентропії всієї системи загалом не дорівнюватиме нулю, а виявиться принципово позитивним, що справді, як у Клаузиус, «ще одне вираз другого початку механічної теорії теплоти, дуже зручний у багатьох дослідженнях». Сутність цього висловлювання зводиться до начебто вже зовсім науковому за своєю формою утвердженню у тому, що реальний теплообмін завжди протікає отже сумарна ентропія всієї системи в цілому обов’язково підвищується. Понад те — даний факт ілюструє головне властивість цієї характеристики взагалі - ентропія замкнутої системи завжди зростає при протікання у ній єдино реальних необоротних процессов!

Таким чином, саме ентропія проголошується сьогодні термодинамікою тієї справді базової фізичної характеристикою, що визначає напрям перебігу всіх самовільних процесів у природі: вони йдуть те щоб ентропія зростала! Тим самим було начебто долається вихідна проблема цієї науки, ув’язнена у втраті можливості пояснити напрям перебігу тієї самої теплообміну, наприклад, універсальними енергетичними закономірностями — тепер місце не мінливих нібито у його ході енергії займає щонайменше універсальна нова величина, урочисто названа ентропія. Саме з цим неординарним обставиною і пов’язане, колись всього, то цілком респектабельне враження, яке термодинаміка зазвичай виробляє на абсолютне число суворих фізиків (породжуючи в них усвідомлення науковості і позбавляючи цим можливості легко розпізнати абсолютну ірраціональність її вихідних постулатів). Але давайте вдивимося нині у ту ж формулу зміни ентропії (7) трохи уважніше, і тоді ця овіяна легендами знаменита величина (для непосвячених представляющаяся просто загадкової) виявиться насправді по-смішному знайомим, абсолютно позбавленим будь-якої новизни фізичним параметром.

Уже через просте аналізу розмірностей які входять у зазначену формулу величин легко можна встановити, елементарну прирощення ентропії dS (отже, і само собою воно загалом) має розмірність звичайній теплоємності! Щоправда, власне теплоємність визначається сьогодні у термодинаміці дещо інакше — як кількість теплоти, що слід повідомити тілу, щоби підвищити його температуру однією градус. Або точніше — як ставлення сообщенного тілу кількості теплоти при нескінченно малому зміні його температури до самого цьому зміни, у результаті формула для теплоємності має, у кінцевому рахунку, наступний вид:

c = dQ/dT. (8).

Но дана формула визначає, як бачити, так звану диференціальну теплоємність (ми позначили її для визначеності великої буквою з), що характеризує саме прирощення поточної температури тіла при повідомленні йому нескінченного малої кількості теплоти. У випадку ця диференційна теплоємність, як відомо, сама залежить від температури, але у тих щодо невеликих температурних діапазонах, де така залежність незначна, цю характеристику часто використовують при цьому як показник середньої динамічної теплоємності тіла у зазначеному діапазоні. Для висловлювання загальної здібності тіла утримувати певну кількість теплоти загалом такий підхід навряд чи придатний — тут слід застосовувати вже неодноразово використовуване нами раніше окреме поняття середньої теплоємності як такої (таки обозначаемой головній буквою З), обумовленою, як було зазначено показано, просто ставлення котра міститься у тілі теплоти до його повної температуре:

C = Q/T. (9).

Учтя це, поставимо собі далі наступний просте запитання: що має відбутися з даної середньої теплоемкостью, щоб за повідомленні тілу елементарного кількості теплоти dQ його температура не змінилася? Відповідь буде очевидним — ця теплоємність має зрости! (Цей тривіальний висновок безпосередньо слід забувати і власне з формули (9), і з елементарної фізичної логіки — адже, тільки в такому умови тіло зможе «вмістити» без зміни температури трохи зростання кількості теплоти). А сам необхідний абсолютний приріст середньої теплоємності dC визначатиметься, з тієї ж формули (9), наступним нескладним образом:

dC = (Q+ dQ)/T — Q/T = dQ/T. (10).

Но адже що стоїть у цій формулі праворуч від останнього знака рівності величина, як помітити, і є визначається формулою (7) елементарний приріст ентропії тіла при повідомленні йому елементарного кількості теплоти dQ! Іншими словами, елементарне прирощення ентропії dS, що тепер з’ясовується, це елементарне прирощення самої середньої теплоємності dC! Отже, і самі знаменита і найзагадковіша ентропія виявляється насправді ні чим іншим, лише як іншим назвою обычнейшей середньої теплоемкости!

Но і це ще в усіх, що стає тепер остаточно зрозумілим. При переході від нескінченно малої кількості сообщаемой тілу теплоти dQ до кінцевого її кількості температура тіла буде, звісно, у випадку зростати (якщо мова не про точці фазового переходу тощо. буд.), у зв’язку з ніж відповідне прирощення його середньої теплоємності виражатиметься тепер знайомим вже нам інтегралом Клаузиуса? dQ/T. Однак враховуючи, що все діапазон зміни температур даного тіла, де й виробляється вказане інтегрування, завжди лежить нижче всього діапазону зміни температур у що у теплообмене другого тіла, отдающего аналізованих кількість теплоти (прирощення останнього має йому тому негативний знак), відповідне зменшення середньої теплоємності останнього, також яке виражається аналогічним інтегралом (підсумкове значення тепер негативно), все одно завжди буде набагато меншою її приросту в першого тіла. Отже, і сумарне зміна середньої теплоємності нашої замкнутої системи загалом, освіченою названими зараз двома тілами, завжди буде принципово позитивним, що, як тепер зрозуміло, у відповідь принцип обов’язкового зростання термодинамической ентропії при реальному теплообмене! Безпосереднє пояснення фізичних причин даного фундаментального обставини буде надано на одній із наступних наших статей при логічного обгрунтування ще одного, третього вже в цього разу самостійного початку термодинаміки (нерідко називають сьогодні встановлену в 1906 р. суто дослідним шляхом і має поки логічного обгрунтування спеціальну теорему Нернста), але також ми легко можемо продемонструвати цілком очевидну природність з урахуванням розглянутим раніше універсальної фізичної закономерности.

Вспомним, наприклад, описаний наприкінці другого розділу найпростіший уявний експеримент, підсумкова суті якого полягала в ілюстрації того базового факту, що за будь-якого реальному теплообмене залишається у його ході незмінним кількість теплоти завжди розподіляється зрештою по більшої теплоємності. Там, щоправда, ми для наочності вважали, що від початку все те що у системі кількість теплоти укладено щодо одного більш нагрітому тілі, бо температура більш холодного умовно приймалася рівної нулю, і вважали до до того ж далі, що сама теплообмін триває до встановлення системі повного теплового рівноваги, характеризується рівністю температур обох тіл. Та, вочевидь, що саме відзначена головна закономірність залишається повністю у силі і за відмови від цих спрощують умов, аж випливає з наступного нескладного логічного міркування. Адже якщо на початку зазначеного уявної експерименту та теплоємність, через яку розподілено що міститься у системі кількість теплоти, була найменшої (вона дорівнювала теплоємності лише одну з цих двох їхнім виокремленням систему тіл), а, по її завершенні стала найбільшої (рівної сумі теплоемкостей обох названих тіл), отже, будь-яка проміжна ситуація у ході аналізованого теплообміну характеризується проміжним значенням і найбільш цікавій для нас зараз середньої теплоємності! Причому що ближче процес теплообміну зі своєю кінцевої точки, тим більше й зазначена середня теплоємність, у зв’язку з ніж будь-яка його конкретна стадія з необхідністю повинна характеризуватися знов-таки обов’язковим зростанням останньої. І це і означає, що кожен реальний процес теплообміну, промовець, зрештою, лише певним етапом розглянутої вище ідеалізованого, теж завжди веде до зростання тієї середньої теплоємності, по якої умовно розподіляється залишається у його ході незмінним загальне кількість теплоты!

Но адже зростання середньої теплоємності за незмінної кількості теплоти, як і раз уже відзначалося вище І що добре видно безпосередньо з формули (5), є лише інша форма висловлювання зменшення власне енергії Карно! Інакше кажучи, обов’язковий зростання середньої теплоємності при теплообмене є насправді лише інша форма висловлювання невідворотного зменшення у його ході самої названої енергії, що проект відбиває багаторазово обговорювану раніше загальну фізичну закономірність — під час будь-якого самовільного процесу обов’язково має скорочуватися відповідний йому вид енергії! І це, зрештою, означає, що, гучно вигнавши начебто на словах зі свого базового наукового арсеналу енергію Карно (а разом із нею й усе зазначений фундаментальний фізичний принцип загалом, бо ніяка енергія по сучасними уявленнями під час теплообміну не змінюється!), Клаузиус усе ж ніяк не зумів без них обійтися, тут ж повернувши насправді таку ж енергію Карно в побудовану їм горе-теорию просто під новим назвою «энтропия»!

Этот наш найважливіший висновок легко пояснює також далі й інші особливості зазначеної його курйозною теорії, про які коротко говорилося раніше. Стає зрозуміло, скажімо, відразу, чому введена їм ентропія виявляється функцією, «залежної тільки від даного стану тіла, а чи не від шляху, яким тіло у цей стан прийшло». Адже таким властивістю, як засвідчило ще 1839 р. в створеній ним теорії потенціалу Карл Гаусс, має саме потенціал і пов’язана з нею потенційна енергія! Інакше висловлюючись, Клаузиус цілком міг вловити навіть у зазначеного очевидного обставини прямий натяк те що, що знайдена ним начебто на цілком нову функція становища є в дійсності просто перетвореної формою самої енергії! Але він пройшов повз неї й цієї, вже суто математичною підказки, і залишившись всупереч усьому при своєму глибоко спотвореному думці. Зайве тепер зупинятися також спеціально і за те що обговорювалося раніше факті, що оборотні термодинамические процеси — це просто іншу назву звичайних консервативних процесів у решті розділах фізики. Та й узагалі можна вже остаточно сказати, що це численні особливі поняття термодинаміки, більшість із яких просто більше не має сенсу тепер окремо обговорювати, є насправді добре відомими фізичними поняттями, штучно трансформованими, проте, на щось цілком неоковирне. Воістину прав був, в такий спосіб, великий Анрі Пуанкаре, коли, як передбачаючи такий результат справжнього розділу (в тому числі всієї цієї статті загалом!), підкреслив в наведеному як епіграф щодо нього своєму лаконічному затвердженні, що правильно застосована «математика — це мистецтво давати різним речам одне назва»!

5. Заключение

Успешное повстання проти прийнятого погляду має своїм результатом несподіване і цілком нову розвиток, стаючи джерелом нових філософських воззрений.

А.Эйнштейн, Л. Инфельд Итак, тепер добре видно, чому помилкова у своїй основі теорія Клаузиуса дозволила, тим щонайменше, описувати з достатньої для практики ступенем точності дуже багато теплові явища — хай і у цілком спотвореному вигляді, але він все-таки містила у собі майже всі необхідних цього фізичні поняття. Але її глибока логічна ірраціональність привела, зрештою, до того що, що термодинаміка як виявилася практично недоступною розуміння абсолютній більшості звичайних (т. е. мислячих у своїй основі головним чином логічно) людей, а й повністю заплутала самих фізиків. (Позбавивши їх, у цьому числі, можливості осмислити досить суворо регламентовані та самі вищевикладені гранично прості висновки.) Та головне — на століття закріпила у фізичній теорії умоглядне припущення Майера, Джоуля і іже з ними про нібито повному збереженні енергії у природі, ніж узагалі завдала науці колосальний практичний збитки! Нині він став настільки відчутним, що саме життя настійно зажадала корінного перегляду старих взглядов.

Однако завдяки тій ж термодинаміці, як було зазначено продемонстровано у попередній статті, народилися і найяскравіші позитивні досягнення. Йдеться, зрозуміло, про що обговорювалося вже там докладно видатному науковому відкритті кінця ХIХ століття, зроблене геніальним Людвігом Больцманом і деякими іншими, відомими вченими — про статистичному обгрунтуванні самої термодинамической ентропії! Але тільки ми вже можемо остаточно заявити виходячи з всього раніше сказаного, що у насправді знаменита формула Больцмана, котра зв’язує ентропію з підсумковій ймовірністю стану системи, визначає дійсності так звану узагальнену середню ємність фізичної системи! І написати цієї формули вже у іншому, істотно уточненому виде:

C = k logW,.

где k — стала Больцмана, W — ймовірність стану, З — сама узагальнена середня ємність, про справжню суті якої ми вже говоритимемо докладно наступних статьях.

Иначе кажучи, саме ємність, як тепер зрозуміло, б і відбиває ймовірність стану системи, яка, своєю чергою, залежить, як відомо, кількості їхнім виокремленням систему частинок і наявних проблем них ступенів свободи. До того ж підсумкового розподілу параметрів цих частинок за зазначеними ступенів, бо найбільш імовірним, як свідчить статистика, є рівноважний розподіл. Звідси також стає зрозумілою й така гранично проста думку, що дозволяє, нарешті, давно хвилюючу фізиків проблему встановлення сутності інертної маси (і взагалі самої інерції загалом): маса, будучи, в кінцевому підсумку, просто кінетичної ємністю системи, теж прямо залежить, природно, від можливості її підсумкового стану! Що ця можливість, що пропорційна, зокрема, числу їхнім виокремленням систему частинок, тим складніше змінити дане неї, звідки і держава сама інертні властивості, ростучі із кількістю частинок системи. Докладно всі ці закономірності розглядатимуться, як зазначалося, у спеціальній окремої нашій статті, присвяченій статистичної механіці, але тепер їх справедливість то, можливо підтверджено хоча б тим, як і сама теплоємність, як відомо, теж пов’язана з названими зараз конкретними характеристиками — кількістю їхнім виокремленням систему частинок і кількістю допустимих ступенів свободы.

В повною мірою все зараз сказане належить, природно, і до самої енергії - енергія, як зазначалось, це ще одне форма висловлювання тієї ж ймовірності стану системи. Вона, звісно, кілька ускладнена проти власне ємністю, проте у принципі має всі ж підстави життя вже хоча б оскільки термін «енергія» став сьогодні з суті широко поширеним повсякденним поняттям. До того ж енергія пов’язані з ємністю обернено пропорційній залежністю (звідси, до речі, відомий факт неаддитивности енергії при аддитивности ентропії) і тому не зростає, а убуває при мимовільному русі системи до найбільш потенційному рівноважному стану, що з погляду зручніше до. Адже тепер можна говорити саме про «витратах» енергії, подібно затратам грошей, матеріалів тощо. буд. І, нарешті, саме поняття енергії невіддільне від розуміння потенціалу, спонтанна спад якого не може трактуватися як гарно відомий сьогодні мимовільний перехід системи від упорядкованого стану до хаосу. Це ще одне форма висловлювання тієї самої тенденції до самопроизвольному підвищенню ймовірності стану системи, що досить наочна і тому теж має декларація про своє загальне существование Следующие наші статті буде присвячено подальшому поглибленню і уточненню розглянутих тут важливих питань, оскільки багато їх аспекти залишилися поки просто поза сферою уваги. (Так було в частковості, ми стосувалися б поки проблем, порушених у другій половині вихідної для даної проблематики статті «Що таке енергія?», і навіть свідомо не згадали надзвичайно суттєві побічні ефекти, завжди супроводжують проаналізовані тут фізичні процеси.) Такий поступовий спосіб викладу, як у запровадженні, був обраний нами спеціально — він дозволив істотно спростити справжню статтю і зробити його найважливіші висновки добре зрозумілими максимально великому числу читачів. У наступних статтях, проте, ми маємо надолужувати згаяне, розглядаючи вже значно більше складні питання. Йтиметься, зокрема, про остаточному доказі справедливості трактування кількості теплоти саме як кількості руху (імпульсу). Торкнемося ми цьому сенсі і іще одна найважливіший для всієї фізики питання, над дозволом якого безуспішно билися дуже багато відомих вчені, зокрема й самого Людвіга Больцмана. Питання це стосується причин нездатності фізичної науки ув’язати головний висновок термодинаміки про однобічну спрямованості всіх реальних процесів у природі з рівноправністю обох напрямів часу у формулах класичної механіки. Інакше висловлюючись, причин нездатності останньої пояснити фундаментальний факт необоротності часу у природі, хоча ця необоротність добре видно всім. Питання це, як тепер зрозуміло, безпосередньо з принципової ошибочностью власне закону збереження енергії, але вимагає також обов’язкового уточнення так і безпосередньо самої класичної механики.

Далее будуть також обов’язково розглянуті подібні проблеми електродинаміки тощо. буд., що дозволить ще більше поглибити й розширити зроблені тут найважливіші висновки. Доведеться говорити про теорії відносності, бо новий погляд на сутність маси дозволяє, як зрозуміти, цілком по-новому подивитись встановлену А. Ейнштейном іманентну взаємозв'язок такою з енергією. Але й вже сказаного предосить, щоб сповна оцінити простоту і гармонійність що складається нової фізичної картини, істотно наближення нині у цілому до простоти і гармонії саму природу. «Сила нову теорію, — підкреслюють в цьому зв’язку Ейнштейн і Інфельд, — залежить від узгодженості і простоті, з якої дозволяє все… труднощі, використовуючи лише окремі дуже переконливі припущення… Чим простіше наша картина зовнішнього світу і більше фактів вона охоплює, тим різкіше відбиває вона у наших умах гармонію Всесвіту» [6, С. 160, 177]!

Список литературы

1. Атабеков Р. І. Основи теорії ланцюгів. Підручник для вузів. — М.: Енергія, 1969.

2. Гельфер Я. М. Історія життя та методологія термодинаміки і статистичної фізики. — М.: Высш. шк., 1969.

3. Голин Р. М., Филонович З. Р. Класики фізичної науки. — М.: Высш. шк., 1989.

4. Квасників І. А. Термодинаміка і статистична фізика. Теорія рівноважних систем. — М.: Вид-во МДУ, 1991.

5. Сивухин Д. У. Термодинаміка і молекулярна фізика: Учеб. Посібник для вузів. (Загальний курс фізики; Т. II) — М.: Наука, 1990.

6. Ейнштейн А., Інфельд Л. Еволюція фізики. — М.: Наука, 1965.

7. Ньютон Ісаак. Математичні початку натуральної філософії. — М.: Наука, 1989.

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.