Меморандум о естествознании

Термодинамика

Понятие энергии стало тривиальным и трудно оценить всю масштабность его интеллектуального достижения. Не менее трудно дать ему ясное определение. Мало найдется слов, значение которых так запутано и разноречиво, как работа, мощность и энергия. Такая путаница в понятиях о природе нетерпима не только в научной, но и в любой другой области знаний (Л.Элиот, У.Уилкокс: Физика)

Джеймс Джоуль определил равновесное значение теплоты и работы. Никола Карно сформулировал закон превращений теплоты и работы. Уильям Томсон, лорд Кельвин в работе "К динамической теории теплоты" (1851) обнаружил, что в опытах скрыты два закона, но выводы Карно в определенном смысле сохраняют значение, не вступая в противоречие с открытием Джоуля. Векторы инерциальных сил эфемерны и не способны устранить путаницу понятий этих двух законов: основа обобщенных понятий будущих физико-математических разделов — энергия.

Термодинамика основана на нелепом постулате: Есть два принципиально разных способа изменения энергетических состояний систем: один связан с механическим перемещением тел и работой тел над системами; другой определяет нагрев или отвод теплоты при неизменном размещении. Это первый из разделов сугубо математических — энергетических: функциональную форму отношений задал Клаузиус, но без структуры уравнений нет и предмета для анализа; Больцман в разделе статистической физики всю предметность рассуждений также свел к уравнениям. Далее символом энергии связали воедино все явления природы в разделе теории относительности, а кванты его запустили скакать по орбитам квантовой механики.

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

О законах раздела термодинамики

В XIX веке теплоту представляли флюидом теплородной жидкости. В разделе флюид разделили на два наименования — теплоты и работы, — которые не материальны, их нельзя запасать и переливать, и утвердили двумя способами изменения символа энергии.

В нем четыре начала (закона): первым появилось второе, последним — нулевое (оправдание задним числом понятия температуры); между ними — первое и третье. Их содержание проще, чем хронология изучения энергии, объекта в природе неуловимого. Краткие формулировки:    

      0. Изолированная термодинамическая система с течением времени самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия при одинаковой температуре и остается в нем сколь угодно долго, если внешние условия сохраняются неизменными (общий закон раздела).
      1. Теплоту можно преобразовать в работу (первое начало).
      2. Полностью это возможно при абсолютном нуле температуры (вторые начала).
      3. Абсолютный ноль температуры недостижим (третье начало).

Третий закон, 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 или объекте природной среды создать температуру абсолютного нуля: −273,15 °C. Третий закон предполагает материальность природных процессов, чем существенно отличается от остальных словесных утверждений, не зависящих от допущений подобного рода.

О вторых началах раздела термодинамики

Никола Карно в работе "Размышление о двигательной мощности огня и машинах, способных ее развивать", 1824, сформулировал положения, по сути сходные с понятиями стародавнего естествознания о неподвижном движущем начале: Потенциал двигательной и тепловой мощности не создается и не уничтожается, а существует в природной среде постоянно;  он регулирует все прочие  балансы, вызывая проявления разных видов изменений и превращений, но никуда не исчезает.

В паровых машинах проявления двигательной мощности обязаны не действительной трате теплорода, а цикличным восстановлениями балансов среды, нарушенных некоторой причиной — химическим горением или чем-то иным. Одной теплоты недостаточно для проявления двигательной мощности — нужно еще где-то добыть холод. Если бы среда была горячей, будто топка, как бы можно было сконденсировать пар? Атмосфера не приняла бы его: она принимает его как большой холодильник. Температурные разности проявляют возмущения и восстановления потенциалов мощности двигательных и тепловых балансов природной среды.

Водяной пар — одно из средств проявить двигательную мощность: в природе все тела способны к изменению объема, к сжатию и расширению от теплоты или холода: при изменении объема могут преодолевать некоторые сопротивления и, таким образом, совершать работу.

В том, что тепловые машины после двигательной работы возмущенной среды выбрасывают ее в атмосферу (цикл Карно), новые авторы обнаружили свойство символа энергии. Количество его в разделе термодинамики сохраняется, но качество изменяется необратимо. Вторые начала утверждают:
      1. Невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему охлаждению теплового резервуара (закон Томсона).
      2. Невозможен процесс, результат которого состоял бы лишь в переходе энергии от более холодного тела к более горячему (закон Клаузиуса).
      3. Невозможно построить вечный двигатель второго рода (закон Оствальда).

Новые авторы символом энергии абстрагировались от породившей его паровой машины, и, по сути, от работы любых природных процессов. Томсон еще утверждал асимметрию между теплотой и работой. Клаузиус уже не упоминал о работе: его второй закон утверждает асимметрию тепловых процессов. Но, если они правомерны, то должны быть следствием единого закона и более общей формулировкой, чем каждое из них по отдельности (Питер Эткинс: Порядок и беспорядок в природе)

Про носителя 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. Разве наши суждения, — можно бы ответить Оствальду, — обязаны состоять из электронов и эфира? На деле, мысленное устранение материи как "подлежащего", из "природы", означает молчаливое допущение мысли как "подлежащего" (то есть как чего-то первичного, исходного, независимого от материи), в философию. Устраняется-то не подлежащее, а объективный источник ощущения, и "подлежащим" становится ощущение, философия становится берклеанской, как бы ни переряживали потом слово: ощущение. Оствальд пытался избегнуть неминуемой философской альтернативы (материализм или идеализм) посредством неопределенного употребления слова "энергия", но именно его попытка и показывает лишний раз тщетность подобных ухищрений. Если энергия есть движение, то вы только передвинули трудность с подлежащего на сказуемое, только переделали вопрос: материя ли движется? в вопрос: материальна ли энергия? Происходит ли превращение энергии вне моего сознания, независимо от человека и 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!

Богданов может после этого сколько угодно спорить с "эмпириосимволистом" Юшкевичем, с "чистыми махистами", эмпириокритиками и так далее, — с точки зрения материалистов это спор между человеком, верящим в желтого черта, и человеком, верящим в зеленого черта. Ведь важны не различия Богданова от других махистов, а то, что у них есть общего: идеалистическое толкование "опыта" и "энергии", отрицание объективной реальности, в приспособлении к которой состоит опыт человека, в снимке с которой состоит единственно научная "методология" и научная "энергетика" (Ленин: Материализм и эмпириокритицизм)