Энергия вокруг нас
177
теплоты неизбежно рассеивается в окружающую среду. С. Карно первым в 1824 году показал, что это обстоятельство имеет принципиальный характер, поскольку любая тепловая машина должна содержать помимо источника теплоты (нагревателя) и рабочего тела, например, пара, совершающего термодинамический цикл, также и холодильник, имеющий температуру, обязательно более низкую, чем температура нагревателя.
Обобщение вывода Карно на произвольные термодинамические процессы, протекающие в природе, дано Вторым началом термодинамики, которому немецкий физик Р.Клаузиус в 1850 году дал следующую формулировку: теплота не может самопроизвольно перейти от системы с меньшей температурой к системе с большей температурой. Независимо от Клаузиуса и в несколько иной форме этот принцип высказал У.Томсон (лорд Кельвин): невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к поднятию некоторого груза, т.е. к совершению механической работы и соответствующему охлаждению теплового резервуара.
Несмотря на качественный характер этого утверждения, оно приводит к далеко идущим количественным следствиям, например, позволяет определить максимально возможный кпд тепловой машины. Но особенно впечатляющим выводом из Второго начала термодинамики оказалась так называемая Тепловая смерть Вселенной [3].
Представление о Тепловой смерти Вселенной сформулировал в 1865 г. Р.Клаузиус, проанализировав следствия, к которым приводит Второе начало термодинамики. Поскольку теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому, а любые преобразования энергии сопровождаются тепловыми потерями, то однажды все температуры во Вселенной выровняются, и все процессы прекратятся. Настанет Тепловая смерть. Налицо термодинамический парадокс, поскольку Вселенная должна существовать вечно. Потому что, если будет Конец, то было и
178
Глава 6.
Начало. А тогда как же она появилась на свет, не в результате же Большого взрыва или Божественного творения?
Сообщение Клаузиуса о неизбежности Тепловой смерти Вселенной вызвало невероятный переполох как среди физиков, так и среди обычных людей. Были предприняты многочисленные попытки опровергнуть выводы Клаузиуса. Л.Больцман, например, выдвинул гипотезу флуктуаций, в соответствии с которой Вселенная, хотя и находится всегда в некотором термодинамическом равновесии, но по воле случая непрерывно флуктуирует, поэтому процессы все время продолжаются. Сторонники Теории относительности Эйнштейна выдвинули другую версию, в соответствии с которой выводу Клаузиуса противоречит факт (?!) расширения Вселенной, родившейся в результате «Большого Взрыва» сингулярной точки, в которой была сосредоточена вся масса будущей Вселенной. Масса Вселенной после Взрыва стала разлетаться во все стороны со сверхсветовой скоростью, поскольку через несколько миллисекунд она стала иметь размеры в несколько световых лет (?!), что полностью противоречит самой теорией относительности, запрещающей любое движение со сверхсветовыми скоростями. Но сегодня считается, что разбегание Вселенной якобы подтверждается наблюдаемым «Красным смещением» спектров далеких галактик. Вселенная расширяется и поэтому все время находится в нестационарном состоянии. Следовательно, Тепловой смерти не будет. Возможность объяснения «Красного смещения» другими способами, которых много, релятивистами не рассматривается. А то, что сама идея «Большого Взрыва» противоречит основам самой Теории относительности, релятивистами игнорируется.
Признать такие «объяснения» удовлетворительными трудно. В первом случае предполагается, что все подвержено случайности безо всяких причин. Следствия из такого «объяснения» носят весьма неопределенный характер, потому что непонятно, как эти случайные флуктуации реализуются во Вселенной для
