WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Статья размещена на сайте www.ilvov.narod.ru 17 марта 2002 г.

Львов Иосиф Георгиевич.

Ч Т О Т А К О Е Э Н Е Р Г И Я ? Натурфилософский анализ базовых начал термодинамики и обусловленных их нерациональностью коренных проблем всего естествознания Должно... следовать мудрости природы, которая как бы больше всего боится произвести чтонибудь излишнее или бесполезное, но зато часто одну вещь обогащает многими действиями. Хотя все это очень трудно и даже почти невозможно осмыслить, однако, вопреки мнению многих, если Бог позволит, мы сделаем это яснее Солнца для людей, по крайней мере не невежд в математическом искусстве.

Н. Коперник Моя задача была... показать, что все явления... объясняются гораздо проще и легче без флогистона, чем с его помощью. Я не жду, что мои взгляды будут сразу приняты; человеческий ум привыкает видеть вещи определенным образом, и те, кто в течение части своего поприща рассматривали природу с известной точки зрения, обращаются лишь с трудом к новым представлениям; итак, дело времени подтвердить или опровергнуть выставленные мною мнения.

А. Л. Лавуазье Введение Наши представления о физической реальности никогда не могут быть окончательными. Мы всегда должны быть готовы изменить эти представления, т.е. изменить аксиоматическую базу физики, чтобы обосновать факты восприятия логически наиболее совершенным образом.

А. Эйнштейн Следуя математическому методу, мы совершенно теряем из виду объясняемые явления и поэтому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи, хотя и можем предвычислять следствия из данных законов... Мы должны найти такой прием исследования, при котором мы могли бы сопровождать каждый свой шаг ясным физическим изображением явления.

Дж. К. Максвелл Термодинамика с ее основополагающими первым и вторым началами и непосредственно примыкающей к ней статистической физикой лежит сегодня по существу в фундаменте всей физической теории, а следовательно и мировой науки вообще. В то же время сами эти ее фундаментальные начала, что и планируется показать в настоящей статье далее, представляют собой во многом ошибочные утверждения, основанные на неверной логической интерпретации рассматриваемых конкретных природных явлений. В итоге термодинамика носит по существу характер чисто математической теории, формулы которой действительно позволяют, говоря словами Максвелла, «предвычислять следствия из данных законов», но в логическом отношении (единственно только дающем возможность «прийти к представлению о внутренней связи» всех явлений) совершенно не удовлетворительны. Наиболее известным примером такого рода сугубо математических теорий является знаменитая геоцентрическая система Клавдия Птолемея эта выдающаяся теоретическая концепция тоже позволяла весьма точно рассчитывать почти все астрономические события, но с логической точки зрения была настолько нерациональна, что с определенного момента напрямую стала препятствовать дальнейшему развитию всего естествознания. Лишь с утверждением пришедшей ей на смену гораздо более естественной в логическом отношении гелиоцентрической системы Николая Коперника стало возможным, как известно, открытие законов Иоганна Кеплера и объяснение их затем на принципиально единой общей основе в рамках созданной Исааком Ньютоном универсальной механической теории.

Так и собственно термодинамика связанный с нерациональностью ее базовых начал явный тормозящий эффект сегодня настолько силен, что значительно перевешивает ту несомненную пользу, которую эта концепция приносила прежде. Именно этим тормозящим эффектом, как мы коротко покажем далее, и обусловлены коренные проблемы большинства разделов современной физики, также являющихся сегодня вынужденно математическими концепциями. Как раз по данной основной причине между ними и отсутствует пока, к сожалению, столь необходимая «внутренняя связь», что дало даже повод выдающемуся физику ХХ века, одному из создателей квантовой электродинамики, лауреату Нобелевской премии Ричарду Фейнману прямо заявить в своей известной книге «Характер физических законов»: «Сегодня наши физические теории, законы физики множество разрозненных частей и обрывков, плохо сочетающихся друг с другом. Физика еще не превратилась в единую конструкцию, где каждая часть на своем месте. Пока что мы имеем множество деталей, которые трудно подогнать друг к другу» [1, С.27]. Базовая же цель всей фундаментальной науки выражена им при этом следующим совершенно однозначным образом, определяющим, в конечном счете, и саму главную задачу данной конкретной статьи тоже: «Важнее всего понять внутреннее структурное единство мира;...все науки, да и не только науки, любые интеллектуальные усилия направлены на понимание взаимосвязей между явлениями» [1, С.113].



Однако прежде, чем переходить к непосредственному разрешению данной основополагающей задачи, уточним предварительно еще один принципиально важный момент, без учета которого возможно возникновение определенных недоразумений. Дело в том, что истинное усовершенствование картины природы, на самом деле устанавливающее универсальную взаимосвязь между явлениями, редко когда достигается одним только устранением застарелых теоретических ошибок. Обычно для этого требуется, что хорошо видно на примере тех же теорий Птолемея и Коперника, еще и успешное разрешение целого ряда принципиально новых физических задач, как раз и становящееся затем действительной основой для коренного упрощения всей научной картины в целом. Упомянутая гелиоцентрическая система, скажем, только тогда стала общепризнанной моделью Солнечной системы, когда теория тяготения (и вообще вся ньютонова механика в целом, позволившая добиться гораздо более широких научных обобщений) сняла все сомнения относительно ее действительной истинности. А до этого суточное вращение Земли, например, объясняющее в коперниканской модели движение солнца по небосклону, смену дня и ночи на земном шаре и т. д., подвергалось очень многими сомнению хотя бы изза того, что все находящиеся на поверхности Земли и не имеющие с ней жесткой связи предметы должны якобы отставать в таком случае от вращающейся планеты (или вообще сбрасываться с нее центробежной силой). В птолемеевой системе с неподвижной Землей в центре мира такой проблемы просто не возникало, и потому именно она казалась многим ближе к реальности, хотя свойственная ей картина природы, как мы теперь понимаем, существенно уступала коперниканской. Так же все обстоит и с термодинамикой устранение ее принципиальных нелогичностей, которому и посвящена настоящая статья, тоже должно быть подкреплено затем успешным разрешением целого ряда дальнейших физических проблем, проглядывающих из руин старой концепции. И это отнюдь не слабость нового взгляда на тепловые явления, а его сила точно так же, как всемирное тяготение нельзя было вывести из птолемеевой модели мира, так и отмеченные новые общефизические решения нельзя получить из старой термодинамики, маскирующей собой их острейшую необходимость. Благодаря же выводам настоящей статьи, как мы далее покажем, новые задачи встают перед физикой во всей своей очевидной полноте, что уже само по себе оправдывает предпринимаемые нами здесь усилия (даже если в наших рассуждениях а это несомненно и присутствуют определенные частные ошибки, которых предостаточно было в целом и собственно в теории Коперника). Лишь укоренившаяся за последние полтора столетия глубокая вера в кажущуюся непогрешимость официальной термодинамики (хотя до ее создания существовали и совершенно другие, в том числе и верные трактовки изучаемых здесь природных явлений) препятствует осознанию отмеченных новых проблем самими специалистами, и наша основная задача помочь им преодолеть, в конце концов, это заблуждение. Само же разрешение названных проблем не составит уже в целом слишком большой трудности, в связи с чем мы тоже планируем принять в данной обязательной работе свое посильное участие.

Сама же настоящая статья неизбежно носит, повторим, сугубо предварительный характер, в связи с чем мы приняли решение руководствоваться в ней далее еще одной поучительной мыслью того же Фейнмана, предваряющей на сей раз уже непосредственное изложение им самих термодинамики и молекулярной физики. «Каждый, кто всерьез хочет анализировать свойства вещества, подчеркивает он в своих знаменитых «Лекциях по физике», должен сначала написать основные уравнения и попытаться решить их. Но каждого, кто начинал с этого, ждала неудача. Успех приходил лишь к тем, кто подходил к делу как физик:...задачи в этой области столь сложны, что даже не очень четкая и половинчатая идея оправдывает затраченное на нее время, и можно то и дело возвращаться к одной и той же задаче, приближаясь понемногу к ее точному решению!» [8, С.240,241]. Так вот исходя из данной абсолютно справедливой мысли и памятуя к тому же об общем напутствии великого Джемса Клерка Максвелла не спешить в целом прибегать к «математическому методу» (а использовать вместо него именно «такой прием исследования, при котором мы могли бы сопровождать каждый свой шаг ясным физическим изображением явления»), рассмотрим для начала сам интересующий нас главный вопрос на сугубо качественном натурфилософском уровне.





В следующей статье «Что такое энтропия?» мы займемся уже непосредственно «написанием основных уравнений и попытками их решения», но для лучшего понимания самой центральной идеи, повторим, ограничимся пока в данной конкретной статье чисто качественным анализом.

1. О современном понимании энергии: натурфилософский взгляд Природа проста в своих законах, но неизмеримо богата и разнообразна в их приложениях! Г. В. Лейбниц Цель... наук заключается в отыскании законов, благодаря которым отдельные процессы в природе могут быть сведены к общим правилам.

Г. Гельмгольц Энергия, как известно, и есть та базовая физическая характеристика, при помощи которой удается увязать между собой все явления материальной природы. Для этого она, собственно говоря, и была введена в физику, хотя исходно описываемые с ее помощью закономерности и относились к одной только механике. Сегодня же энергия уже однозначно определяется в «Физическом энциклопедическом словаре» (в дальнейшем ФЭС) как «общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи», причем далее специально подчеркивается, что именно «понятие энергии связывает воедино все явления природы!» [2, С.903]. Что же касается имеющихся все же различий между указанными природными явлениями, то о влиянии таковых на собственно энергию в названном словаре говорится следующее: «В соответствии с различными формами движения материи рассматривают разные формы энергии: механическую, внутреннюю, электромагнитную, химическую, ядерную и др. Это деление до известной степени условно. Так, химическая энергия складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии взаимодействия электронов друг с другом и с атомными ядрами. Внутренняя энергия равна сумме кинетической энергии хаотического движения молекул относительно центра масс тел и потенциальной энергии взаимодействия молекул друг с другом» [2, С.903].

Итак, как видим, не смотря на кажущееся многообразие существующих видов энергии, все они сводятся, в конечном счете, к кинетической энергии механического движения какихлибо частиц и потенциальной энергии их взаимодействия. Если принять к тому же во внимание, что и число известных сегодня фундаментальных взаимодействий, к которым сводятся все остальные, ограничено всего четырьмя, то количество фундаментальных видов энергии оказывается и вовсе минимальным. Но и это не предел в последние сто лет предпринимаются энергичные попытки свести все известные взаимодействия к принципиально одному, еще более фундаментальному, что должно привести к окончательному единообразию, как легко понять, и в трактовке собственно энергии. Более того это должно позволить, как предполагается, дать, наконец, универсальное объяснение самому данному понятию вообще, ибо пока энергия попросту лишена в физической теории какоголибо глубинного обоснования. Теория относительности, правда, показала, что энергия тела напрямую связана с его инертной массой, но это мало что прибавило к пониманию ее глубинной сути масса и сама является пока сугубо математическим понятием с совершенно неизвестными внутренними причинами, так что сведение энергии к массе или наоборот ровным счетом ничего не объясняет в отношении их внутренней сущности. Во многом по данной очевидной причине (а также в интересах упрощения самого предстоящего анализа в целом) мы в основном не будем, поэтому, принимать далее во внимание ни упомянутую теорию относительности, ни многие другие специальные теории (в частности квантовую), оставаясь пока полностью в рамках одной только классической физики.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.