Что такое полная обратимость?
…легко быть философами, выучась наизусть три слова: “Бог так сотворил” – и сие дая в ответ вместо всех причин.
М.В.Ломоносов
При обсуждении 2-го закона термодинамики очень скоро выяснилось, что при определенных предположениях о свойствах молекул - носителей теплового движения - он может быть выведен средствами теории вероятности. Возник вопрос, как это может получаться из строго детерминированной (подчиняющейся однозначным законам) классической механики?
Обычно приводится рассуждение: если обратить все движения в противоположную сторону (перевернув также и магнитные поля), то статистическая система будет повторять свои предшествующие состояния в обратном порядке. Таким образом, классическая механика как будто допускает системы, в которых вместо выравнивания температуры будет наблюдаться увеличение температурной неравномерности.
Все здесь замечательно за исключением того, что осуществить это невозможно: классической механикой обращение скоростей категорически запрещено — вспомните: “любое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не подействует какая-либо сила”.
Кроме того, реальные системы всегда имеют хаотические внешние условия; простыми расчетами и компьютерными экспериментами легко показать, что в этом случае никакого увеличения температурной неравномерности не происходит, если даже искусственно перевернуть все скорости частиц; в ходе этих расчетов и экспериментов выясняется, кстати, что любые погрешности расчетов постепенно уводят систему от строгого повторения предшествующих состояний и опять-таки направляют по пути, предсказываемому 2-м законом термодинамики.
|
|
|
Изучение квантовомеханических явлений инициирует новые взгляды на проблемы обратимости (которые, вообще-то, должны были бы возникнуть и без квантовой механики).
Строго говоря, полная обратимость какого либо явления должна означать, что от этого явления не остается никакого следа — ни в человеческой памяти, ни в записях приборов, ни в других телах, т.к. все эти следы суть необратимые изменения соответствующих носителей памяти. Если в Вашем сердце загорится Солнце, а через некоторое время все вернется к исходному положению, то Вы этой вспышки даже не заметите!
Представления о существовании обратимых движений могут оказаться в определенном смысле полезными, хотя, на первый взгляд, мало к чему обязывающими.
Под видимой оболочкой необратимых проявлений может находится целый океан полностью и частично обратимых процессов. Тот спектр необратимых явлений, который мы видим, можно представить как результат действия определенных комбинаций упомянутых процессов. Наиболее грубо и явственно необратимость фиксируется изменением состояния атома, что может иметь своим продолжением химическую реакцию, поворот магнитного момента и т.п.. Можно, однако, представить, что имеются более тонкие изменения, улавливающие волны фаз задолго до появления 9-го вала. Этим могут объясняться экстрасенсорные способности отдельных людей. Такое объяснение, впрочем, покажется слишком прозаичным для людей, которые возвели в принцип невозможность научного подхода.
|
|
|
Скорость распространения обратимых взаимодействий не обязана быть ограниченной скоростью света, т.к. все измерения этой величины относились к необратимым его воздействиям. При этом острота корпускулярно-волновой проблемы квантовой механики просто перестает существовать.
Среда, которая передает обратимые взаимодействия (назовите ее физическим вакуумом или эфиром — как угодно) может обладать любой плотностью и передавать сколь угодно тонкие и быстрые сигналы, которые, впрочем, при полностью обратимых взаимодействиях не могут иметь последствий (что касается частично обратимых процессов, то тут заранее сказать ничего нельзя).
|
|
|
Одним из основных, а может быть даже единственным аргументом против теории Лоренца в конце XIX века была слишком высокая, согласно теории упругости, жесткость “эфира” – гипотетической среды распространения света, которая соответствовала бы наблюдаемой его скорости. Представления XIX века об “эфире” молчаливо подразумевали отсутствие в нем непотенциальных взаимодействий, которые могут передаваться с большой скоростью и в разреженной среде. Заметим, что современная физика не идентифицирует массу с количеством матврии. В модели с обратимыми процессами массу, как и скорость света, можно считать некоторыми мерами необратимости.
Характер результатов квантовой механики становится в один ряд с характером результатов других наук: их детерминированность или вероятностность зависит от возможности точного описания влияющих факторов. Естественно, что волновое поведение частиц требует для своего объяснения существования квантовомеханических взаимодействий в структурах этих частиц.
Ясно, что те же выводы мы получили бы, если бы с самого начала не расширяли известные факты ограниченности скорости определенных взаимодействий на другие, даже еще неизвестные взаимодействия.
|
|
|
Заметим, что в изложенной концепции становится очевидным абсолютно необратимый характер классической механики.
Если мы вернемся к вопросу о пространственной протяженности элементарных частиц, то заметим, что у нас теперь нет никакой необходимости считать эти частицы имеющими нулевой размер; более того, учитывая создаваемые телами поля, если не делать заранее никаких необоснованных предположений, мы должны вначале положить, что любое тело занимает весь бесконечный объем, взаимопроникая в другие тела и взаимодействуя с ними. Разумеется, ничто не мешает сузить это априорное (предварительное) предположение при решении различных конкретных задач. При этом выясняется, что понятие материального тела, считавшееся в классической механике само собой разумеющимся, представляет на самом деле продукт нашего анализа окружающего мира.
В свете изложенного, вопрос о том, “прыгают” ли частицы по пространству, или волновые свойства присущи их внутренней структуре, допускает теперь некоторое третье представление: в едином бушующем мире, где частицы рождаются, взаимопроникают, взаимопревращаются и взаимодействуют друг с другом, где само понятие частицы определенного сорта часто зависит от неких джентльменских соглашений, неделимо-атомистические представления сами по себе теряют смысл; по-другому видится также и понятие “внутренняя структура”.
Из всего сказанного следует, что, если даже полная обратимость в чем-то и существует, то она никак не решает проблем 2-го закона термодинамики.
А проблемы эти заключаются не столько в страхе перед “тепловым” концом света, сколько в логической несообразности такого хода событий. Если должен быть конец света, то должно быть и начало. Сразу возникает вопрос: а что было до этого начала? Что, 2-й закон действовал наоборот? А какова механика этого обратного действия? И почему все изменилось? Говоря научным языком, абсолютизация 2-го закона термодинамики приводит к абсурдному выводу об отрицании принципа однородности времени (частным следствием которого является закон сохранения энергии-массы), равноценного принципу причинности и, в конечном счете, идее единства мира(см. гл. 13).
Если мы будем отрицать существование механизма образования температурных неравномерностей (или, как еще говорят, термодинамических неравновесностей) в известных нам условиях, то, в конце концов, все равно вынуждены будем признать существование такого механизма при других условиях, которые нормальная, недогматическая наука просто обязана найти. Ясно, что неполнота и ущербность наших теорий могут, кроме всего прочего, скрывать от нас и чисто практические возможности.
Бытующее предположение, что 2-й закон не абсолютен из-за бесконечности Вселенной, не соответствует ни масштабам, ни расположению реальной неравновесности окружающего мира: она выглядит пришедшей из прошлого, а не из бесконечности; кроме того его авторы весьма невнятно объясняют конкретный механизм действия своей модели.
По тем же причинам несостоятелен тезис о том, что 2-й закон неприменим для открытых систем: если в открытую систему не вносить термодинамических неравновесностей, то этот закон будет действовать еще неумолимей, чем в изолированных системах, причем это положение справедливо для сколь угодно больших объемов. Введение условия изолированности в классические формулировки 2-го закона по мысли первооткрывателей закона должно было придать этим формулировкам большую строгость, а вовсе не для того, чтобы оставить дальнейшим интерпретаторам лазейки для туманных заморочек. На самом деле изолированных систем в природе просто не существует: самый совершенный теплоизолятор беспрерывно вносит в статистическую систему хаос от столкновений с огромным количеством молекул стенки, в то время как для нарушения необходимых условий справедливости механической теоремы Пуанкаре достаточно и одной хаотической молекулы.
Здесь мы должны четко осознать, что, очевидно, не может быть и речи о простой отмене 2-го закона, как, скажем, закона о каком-нибудь налоге. Речь может идти лишь о расширении его такой системой представлений, которая не имела бы изложенных выше внутренних противоречий, наподобие расширению классической механики квантовыми представлениями.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 102; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!