Термодинамика

      Понятие об энергии в наши дни стало тривиальным и уже трудно оценить всю масштабность его интеллектуального достижения; не менее трудно и дать ему определение.

      "Термодинамическую энергию открыли" после того, как опыты Джоуля лишили теплород статуса постоянной величины.

      Кельвин "обнаружил путаницу физических понятий": за опытами Джоуля и выводами Карно скрыты два закона. Обобщают их не векторы инерциальных сил, а символ "энергии" — основы всей физики.

      Так появилась "новая наука" — термодинамика с ее постулатом: "есть два принципиально разных способа изменения состояний систем. Один связан с перемещением тел и работой тел над системами; другой — с нагревом и отводом теплоты при неизменном размещении тел".

О различии начал термодинамики

      Термодинамику формировали как чисто математическую науку. Клаузиус придал ей функциональную форму отношений; но если их опустить, то окажется, что нет предмета для анализа. Больцман дал статистическую форму: но и здесь все сведено к уравнениям, без которых, по сути, нет предмета для обсуждений.

      Все "начала", или законы термодинамики состоят из словесных утверждений. В них "раскрыто": теплота и работа относятся не к предметам, а к способам изменения энергии. В XIX веке теплоту представляли как флюид, теплород. А в термодинамике утвердили: никакого материального объекта теплоты не существует. То же относится и к наименованию "работы": это не предмет, который можно запасать и переливать, а лишь способ изменения энергии.

      В термодинамике четыре начала; иногда к ним относят и пятое, о термодинамическом равновесии. Первым явилось второе начало, последним — нулевое (оправдание "задним числом" понятия температуры); между ними — первое и третье. Их содержание проще, чем хронология "изучения энергии", объекта в природе неуловимого:

      1. Теплоту можно преобразовать в работу.
      2. Полностью это возможно при абсолютном нуле температуры.
      3. Абсолютный ноль температуры недостижим.

      В работе "Размышление о движущей мощи огня и машинах, способных ее развивать", 1824, Никола Карно утверждал: "Теплота — часть природной среды, изменившая свой вид. Где кончается движение, возникает теплота в адекватном количестве. При нарушении теплового баланса проявляется движущая мощь. В природе она существует в неизменном количестве и меняет лишь форму, вызывая то один род движения, то другой. По моим расчетам, на создание единицы движения требуется затрата 2,7 единиц теплоты".

      "Разделив теплоту и работу" на символические способы изменения энергии, рассуждающие об идеях "обнаружили свойство", которое смогли отделить от закона ее сохранения. Количество энергии должно сохраняться (так новые авторы переиначили утверждение Карно), но ее качество изменяется совершенно необратимым образом. Все "вторые начала" термодинамики дают "направление" этих изменений, которые вовсе не зависят от количества символа энергии:

      1. Невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему ей охлаждению теплового резервуара (Второе начало термодинамики Кельвина).
      2. Невозможен процесс, единственный результат которого состоял бы в переходе энергии от более холодного тела к более горячему (Второе начало термодинамики Клаузиуса).
      3. Невозможно построить вечный двигатель второго рода (Второе начало термодинамики Оствальда).

     Изменив смысловое значение "частей природной среды", эти авторы смогли отделить "энергию предмета" термодинамики от "породившей" ее паровой машины. Кельвин еще "утверждал асимметрию" между теплотой и работой. Клаузиус уже вовсе не упоминал о работе. В его втором начале — "асимметрия тепловых процессов": качество энергии должно падать, словно камень, "сверху вниз" и никак иначе. Но если утверждения правомерны, они должны быть следствием единого закона, или, по крайней мере, более общей его формулировкой, чем каждое из этих утверждений по отдельности.

      Третье начало термодинамики — теорема Нернста — о физическом принципе поведения системы при приближении температуры к абсолютному нулю, где энтропия не зависит от параметров. Дополняет третье начало гипотеза Планка: при абсолютном нуле температуры энтропия равна нулю. Вывод: при конечной последовательности охлаждающих процессов абсолютного нуля достичь невозможно. То есть мощности всех энергетических установок мира не хватит, чтобы в природном объекте создать температуру абсолютного нуля: −273,15 °C.

      В третьем начале термодинамики очевидным образом предполагается материальность структуры природной среды, тогда как другие начала — словесные утверждения, которые не зависят ни от каких предположений такого рода. Так между третьим и другими началами термодинамики обнаруживается существенное различие (Питер Эткинс: Порядок и беспорядок в природе).

Про энергию в термодинамике

      — Но должна же энергия иметь носителя! — говорят сторонники материи.

      — А почему? — резонно спрашивает Оствальд. — Разве природа обязана состоять из подлежащего и сказуемого?

      На деле мысленное устранение материи как подлежащего означает абсурдное допущение мысли как чего-то первичного, независимого от материи. Устраняется-то не подлежащее, а объективный источник ощущения, и подлежащим становится само ощущение. Если энергия — это движение, то вы только передвинули вопрос с подлежащего на сказуемое: материя ли движется? материальна ли энергия? Или это идеи, символы, условные знаки и тому подобное? На этом и сломала себе шею энергетическая философия — попытка новой терминологией замазать старые гносеологические ошибки.

      Энергия — чистый символ! Для материалиста это как будто спор между верящим в желтого черта и верящим в зеленого черта. Важны не различия, а общее: идеалистическое толкование энергии, отрицание объективной реальности, в приспособлении к которой состоит опыт человека, в снимке с которой — единственная научная методология (Ленин: Материализм и эмпириокритицизм).

О естествознании