Признание лауреата Нобелевской премии
по физике Р. Фейнмана в том, что наука
физика не знает, что такое энергия
знаменательно. Таков результат
двухвекового развития естествознания.
Основная причина такого положения -
отсутствие научного системного подхода,
когда задачей науки стало не познание,
а техническое развитие производства
средств потребления.
Термодинамика - наука о движении
(передаче) энергии зародилась в начале
XIX века при разработке и совершенствовании
паровых двигателей. Её предшественницей
в XVII веке была теория флогистона
(теплород). Физики полагали, что теплота
перетекает от одного тела к другому,
подобно жидкости, переливаемой из сосуда
в сосуд. Теплород представлялся как
вещество, подобное жидкости, заполняющей
пустоту в обычных материальных телах.
Этот физико-химический агент был исключён
из науки М.В. Ломоносовым (1711-1765). Развивая
атомно-молекулярные представления о
строении вещества, он сформулировал
принципы сохранения материи и движения
и доказал, что теплота обусловлена
движением материальных частиц - корпускул.
Теплота - это внутреннее движение. Это
был важный шаг в науке.
Сейчас обще признано и доказано
экспериментально, что, чем выше скорость
движения молекул в газе или колебания
атомов в кристаллической решётке
твёрдого тела, тем выше их температура
и выше способность отдавать тепло. Но
что заставляет атомы в нагретом конце
длинного металлического стержня
передавать свою скорость движения в
виде тепла, нагревающего холодный конец
стержня? В науке при опровержении одной
теории другой не следует забывать, что
предшествующая тоже была приближением
к пониманию Природы. Перетекание
теплорода тоже являлось приближённой
картиной процесса теплопередачи. Поэтому
не удивительно, что в термодинамике
также как в теории электродинамики,
аналогом и основой теории стала
гидродинамика - наука о движении жидкости,
её перетекании.
Рождение науки термодинамики можно
отнести к 1811 г, когда Ж. Фурье была
присуждена премия Французской академии
наук за открытие закона распространения
теплоты. Для любого вещества в любом
агрегатном состоянии поток теплоты
пропорционален градиенту (перепаду)
температуры. Причём коэффициент
пропорциональности индивидуален для
каждого вещества. Поток теплоты от
одного тела к другому определяется
разностью температур, так же как поток
воды из одного сосуда в другой определяется
разностью давлений в них. Так же как
скорость потока воды зависит от площади
пропускного отверстия и сопротивления
фильтра, так же поток тепла зависит от
площади контакта тел и структурных
особенностей вещества, названых
теплопроводностью и определяющих
сопротивление потоку тепла. Такое
подобие описания гидравлических и
тепловых процессов - яркое свидетельство
внутреннего единства явлений Природы.
Однако наука о передаче тепловой энергии
и электромагнитной энергии развивались
независимо.
Термодинамика возникла в результате
обобщения множества экспериментальных
фактов, описывающих явления передачи
и превращения тепла, в связи с производством
механической работы и температурными
изменениями взаимодействующих тел.
Трудами Гельмгольца, Майера, Джоуля,
Клаузиуса, У. Томсона, Карно, других
учёных XIX века было показано, что тепло
и работа - это две формы энергии, которые
могут передаваться среде, или, наоборот,
энергия среды может передаваться телу.
Разность энергий системы в начальном
и конечном состоянии должна равняться
сумме теплоты и работы, полученных
системой от окружающих тел. При этом и
теплота и работа должны учитываться со
своим знаком + или - для их получения или
отдачи. Принцип сохранения энергии,
признанный для механического движения,
был расширен пониманием того, что
превращение любой формы движения атомов,
молекул, зарядов, тел в другую форму
движения происходит при обязательном
сохранении определённых количественных
соотношений.
Первое начало термодинамики выражено
формулой соотношения внутренней энергии
системы U, производимой работы W,
и подводимого тепла Q: U = Q + W. Его
интерпретации:
Естественно к каждому из постулатов
можно задать вопрос: «Почему?». Ответ:
«Таковы наблюдения!». Опять следует
вопрос: «А, может, эти наблюдения не
охватывают все природные явления?».
Постулаты на это не отвечают и сотни
известных экспериментов, в которых
коэффициент полезного действия превышал
100 %, не принимаются современной наукой.
Догматическая ошибка науки состоит в
понятии «замкнутой системы». Это
физическое приближение было аксиоматически
перенесено на все процессы передачи
энергии во всех видах.
Второе начало термодинамики также
рассматривает замкнутые системы и
разъясняет некоторые особенности
передачи тепла. Его формулировки:
Огромная важность выявленных принципов
для развития техники снижается
неопределённостью введённых понятий.
Что перетекает: внутренняя энергия,
тепло или температура? В термодинамике
остаётся нераскрытым понятие энтропии,
её связи с энергией и вероятностью.
Введённое в термодинамику немецким
физиком Р.Ю.Э. Клаузиусом (1822-1888), оно
было впоследствии интерпретировано,
как статистический процесс уменьшения
порядка в системе, австрийским физиком
Л. Больцманом (1844-1906).
На основе изучения термодинамических
свойств газов Больцман сформулировал
теорему, согласно которой идеальный
газ, который первоначально находится
в нестационарном состоянии, например
при температуре выше окружающей среды,
с течением времени самопроизвольно
переходит в состояние статистического
равновесия с окружающей средой.
Введение понятия энтропия и представление
об её непрерывном возрастании при
эволюции систем привели к гипотезе о
«тепловой смерти» Вселенной в результате
эволюции в сторону термодинамического
равновесия, а, в дальнейшем, также к
развитию концепции необратимых процессов
и «стрелы времени». В настоящее время
существуют десятки определений энтропии,
что делает это понятие ещё более туманным,
чем энергия, которых в физике изучается
тоже множество видов (ядерная,
гравитационная, тепловая, электрическая,
магнитная, механическая, химическая,
солнечная, космическая и т. д.). Подобное
многообразие описания явлений -
свидетельство не понимания их
естественнонаучной сущности.
С позиций естествознания следует
выделить тормозящий эффект концептуального
закрепления в науке приведённых принципов
термодинамики. Признав всё материальным,
включая энергию, физики уверовали в
закон сохранения энергии в замкнутых
системах. Рассматривая в качестве
таковых технические устройства и
помещения, в которых они находятся,
физики упустили из внимания системы
более высокого уровня, например, связь
электромагнетизма и гравитации. Даже
биосфера планеты не рассматривалась в
качестве системы более высокого уровня
в энергетическом обмене технократического
человечества. Огромный, в десятки раз
превышающий допустимые уровни выброс
энергии в биосферу современные науки
«проморгали». Замкнувшись в системах
типа движитель-комната, академии наук
постановили не рассматривать изобретения
движителей, в которых появление энергии
свыше потреблённой оказывалось
необъяснимым. При этом известны и
запатентованы многие десятки примеров
движителей, не потребляющих внешней
энергии, но неограниченно продолжающих
движение за счёт неуравновешенных сил
инерции внутри тела или в электродинамических
системах (инерциоид Толчина, торсионный
генератор Акимова, торсионный движитель
Полякова, инерционные движители Р. Кука
(США), Д. Торнсона (Канада) и др. [107]).
Изолированных систем нет в Природе и
нет во Вселенной. Нематериальная система
ДУХ окружает и непрерывно взаимодействует
с каждым электроном, атомом и молекулой.
«Всё связано со всем». Непонимание этого
привело к тому, что научные модели и
приближённые описания процессов
теплопередачи были фетишизированы,
остановив развитие науки. Только
развиваемое в настоящей работе
представление о единой среде ДУХ,
характеризующейся энтропией, и являющейся
передатчиком всех видов энергии позволяет
понять законы её преобразования.
В начале ХХ века было сформулировано
третье начало термодинамики. Теорема
В. Нерста (1906) гласит, что при уменьшении
температуры к абсолютному нулю по шкале
Кельвина энтропия соответствующей
системы стремится к конечному пределу.
Достижение абсолютного нуля температуры
и нулевого значения энтропии не возможно.
|