Меморандум о естествознании

Термодинамика

Понятие энергии стало настолько тривиальным, что трудно оценить всю масштабность его интеллектуального достижения: не менее трудно и дать ему ясное определение. Мало найдется слов, значения которых настолько запутаны и разноречивы, как слова о работе, мощности и энергии. Такую путаницу понятий следует признать нетерпимой не только в научной, но и в любой другой области знаний (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

Джеймс Джоуль определил эквивалент теплоты и работы, Никола Карно сформулировал закон их превращений. "Путаницу в физических понятиях" обнаружил Уильям Томсон, лорд Кельвин. В работе "К динамической теории теплоты" (1851) в опытах Джоуля и формулировках Карно он нашел два разных закона: при этом формулировки Карно в определенном смысле сохраняли значение, не вступая в противоречие с открытием Джоуля. Различные физические законы не могут отобразить эфемерные векторы инерциальных сил: новые физико-математические разделы должны быть основаны на понятии об изменениях энергии систем.

Термодинамика первый из разделов сугубо математических, энергетических: далее символом энергии связали воедино все явления природы в разделе теории относительности, а кванты его запустили скакать по орбитам моделей в разделе квантовой механики. Раздел основан на нелепом постулате: Есть два принципиально разных способа изменения энергетических состояний систем: один связан с механическим движением и работой тел над системами; другой с нагревом и отводом теплоты при неизменном размещении тел. Функциональную форму, без нее нет и предмета для анализа, задал Клаузиус; в разделе статистической физики Больцман всю предметность рассуждений также свел к уравнениям.

В историческом плане энергия — один из неологизмов метафизики, учения Аристотеля об актуально и потенциально сущем: не имея предметного смысла, энергия и энтелехия в категориальной триаде с динамикой означали незавершенность и завершенность проявлений природных процессов.

О началах раздела термодинамики

В XIX веке теплоту представляли флюидом, теплородом. В разделе термодинамики теплоту и работу разделили на два нематериальные наименования: их нельзя запасать и переливать, это лишь способы для изменения энергии.

В разделе четыре начала (закона), которые состоят из словесных утверждений: первым явилось второе начало, последним нулевое (как невнятное оправдание задним числом неопределенного понятия о температуре). Но их содержание проще, чем хронология изучения энергии, объекта эфемерного, в природной среде неуловимого.

Нулевое начало чем-то напоминает первый закон движения Ньютона: Изолированная термодинамическая система с течением времени самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия при одинаковой температуре, сохраняя его сколь угодно долго, если внешние условия остаются неизменными.

Первое начало: Теплоту можно преобразовать в работу.
Второе начало: Полностью это возможно при абсолютном нуле температуры.
Третье начало: Но абсолютный ноль температуры недостижим.


Третье начало — теорема Нернста о физическом принципе поведения системы при приближении температуры к абсолютному нулю, где энтропия уже не зависит от параметров. Дополняет гипотеза Планка: при абсолютном нуле энтропия равна нулю. При конечной последовательности охлаждающих процессов температуры абсолютного нуля достичь невозможно: мощности всех энергетических установок мира не хватит, чтобы в каком-либо месте природной среды создать температуру абсолютного нуля: −273,15 °C. В третьем начале утверждается о материальности процессов взаимодействий, что существенно отличает его от других начал раздела термодинимики, в словесных утверждениях которых нет предположений подобного толка.

О вторых началах раздела термодинамики

В работе "Размышление о двигательной мощи огня и машинах, способных ее развивать", 1824, Никола Карно сформулировал закон превращений теплоты и работы, сходный с представлениями о неподвижном движущем начале: потенциалы двигательной и тепловой мощности не создаются и не уничтожаются, они существуют в природе постоянно, регулируя все прочие проявления различных видов движений, изменений и превращений.

Двигательную мощность в паровых машинах проявляют не траты теплорода, а циклы восстановления балансов природной среды, нарушенных некоторой причиной — химическим горением или чем-то иным. Трат теплорода недостаточно для проявлений двигательной мощности, нужно еще где-то добывать холод. Если бы среда была такой же горячей, как топка, как бы можно было конденсировать пар? Атмосфера принимает его как большой холодильник. Разности температур словно перепады высот для флюидов теплорода и проявляют возмущения и восстановления потенциалов мощности двигательных и тепловых балансов мест природной среды.

Водяной пар — одно из средств проявлений потенциалов мощности среды, но не единственное: в природной среде все тела способны к изменению объема, к расширению и сжатию от теплоты и холода; при изменении объема они преодолевают сопротивления, совершая таким образом работу.

В том, что тепловые машины выбрасывают возмущенную среду в "холодильник", атмосферу (цикл Карно), новые авторы обнаружили новое свойство энергии. Количество ее в разделе остается неизменным, но качество ухудшается необратимо: об этом новом свойстве утверждают "вторые начала":
      1. Невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему охлаждению теплового резервуара (начало Томсона).
      2. Невозможен процесс, результат которого состоял бы в переходе энергии от более холодного тела к более горячему (начало Клаузиуса).
      3. Невозможно построить вечный двигатель второго рода, получающий тепло от одного резервуара и полностью превращающий его в работу (начало Оствальда).


Новые авторы этим свойством абстрагировали энергию даже от породившей ее паровой машины. Томсон еще утверждал в начале об асимметрии между теплотой и работой. Клаузиус уже не поминал ни о какой работе: его начало об асимметрии тепловых процессов. Но если утверждения правомерны, то они должны быть следствием единого закона и в более общей его формулировке, чем каждое из этих утверждений по отдельности (Питер Эткинс: Порядок и беспорядок в природе)

О носителях энергии

— Но должна же энергия иметь носителя! — говорят сторонники материи.
— А почему? — резонно спрашивает Оствальд. — Разве природа обязана состоять из подлежащего и сказуемого?

Ответ Оствальда, столь понравившийся в 1899 году Богданову, есть простой софизм. Ведь мысленное устранение материи как "подлежащего из природы" означает молчаливое допущение мысли как "подлежащего" (как чего-то первичного, исходного, независимого от материи) в философию. Устраняется-то не подлежащее, а объективный источник ощущения, и "подлежащим" становится само ощущение, философия становится берклеанской, как бы ни переряживали слово ощущение.

Оствальд пытается избегнуть неминуемой философской альтернативы (материализм или идеализм) посредством неопределенного употребления слова "энергия": но это лишний раз показывает тщетность подобных ухищрений. Если энергия в движении, то вы только передвинули трудность с подлежащего на сказуемое, переделали вопрос: материя ли движется? в вопрос: материальна ли энергия? Происходит ли превращение энергии вне моего сознания, независимо от человечества, или это только идеи, символы, условные знаки и тому подобное? На этом вопросе и сломала себе шею "энергетическая" философия, эта попытка "новой" терминологией замазать старые гносеологические ошибки.

Энергия — чистый символ! Пусть Богданов спорит с "эмпириосимволистом" Юшкевичем, с "чистыми махистами", эмпириокритиками и так далее, для материалистов это как бы спор между людьми, верящими в желтого или в зеленого черта. Важны не различия Богданова от других махистов, а общее: идеалистическое толкование "опыта" и "энергии" и отрицание объективной реальности, в приспособлении к которой состоит весь опыт человечества (Ленин: Материализм и эмпириокритицизм)