Глава V. Дальнейшие шаги термодинамики

"Тепловая смерть" вселенной

Последовательно развивая основные положения термодинамики, ученые пришли к выводу, реакционному по своей сути и в корне противоречащему материалистическому мировоззрению. Начало положил У. Томсон. В работе "О проявляющейся в при роде тенденции к рассеянию механической энергии", опубликованной в 1852 г., он обратил внимание ученых на следствия, которые вытекают из учения Карно. Так, пишет Томсон, при переходе теплоты от одного тела к другому, находящемуся при более низкой температуре, если процесс осуществляется не в идеальной машине Карно, а в реальных тепловых двигателях, происходит общая потеря энергии, которая в дальнейшем не может быть использована. Далее он утверждает, что если теплота образуется при осуществлении необратимого процесса, например при трении, то происходит рассеяние механической энергии и возвращение системы к первоначальному состоянию становится невозможным. К этому следует добавить, что возвращение отнятой от нагревателя теплоты к ее первоначальному значению невозможно вследствие отвода теплоты из системы путем теплопроводности. И наконец, теплота излучения не может быть возвращена к первоначальному состоянию и использоваться для производства работы.

Рассеяние теплоты в окружающее пространство с течением времени приведет к тому, что все тела Вселенной окажутся в состоянии термодинамического равновесия, т. е. температура всех тел станет одинаковой и из имеющейся во Вселенной теплоты никакие другие виды энергии получить не удастся.

Высказанная Томсоном концепция получила в ученом мире название "тепловой смерти" Вселенной. К аналогичным выводам пришел и Клаузиус. Исследуя необратимые процессы, он показал, что при протекании их энтропия всегда увеличивается. А так как энтропия есть мера способности теплоты к превращениям в другие виды энергии, то, рассуждает далее Клаузиус, через некоторое время во Вселенной должно наступить тепловое равновесие. Он утверждал, что хотя энергия некоторой системы и остается постоянной (первое начало термодинамики), однако с течением времени она лишается способности к превращениям, а значит и способности совершать работу. Это означает, что всякая термодинамическая система со временем "деградирует", наступает "тепловая смерть".

Концепция "тепловой смерти" Вселенной имеет не только физический, но и философский смысл. Нелепые выводы относительно "смерти" Вселенной, конечно же, пришлись по вкусу жрецам религии, так как библейская легенда о сотворении мира и о его конце однозначно получала научное подтверждение. Концепцию "тепловой смерти" с ликованием подхватили не только теологи, но и философы идеалистического толка. Борьба "эмпириков" и теоретиков была борьбой не научных течений, а борьбой двух противоположных мировоззрений. Именно в результате борьбы со сторонниками идеалистического лагеря утвердилось в науке миропонимание, соответствующее действительности. Маркс и Энгельс внимательно следили за развитием естествознания и не случайно первая критика гипотезы "тепловой смерти" была дана Ф. Энгельсом в его работе "Диалектика природы".

Энгельс неоднократно утверждал, что результаты, полученные учеными, строго говоря, противоречат первому началу термодинамики. Дело в том, что в первом начале термодинамики утверждается количественное сохранение энергии, но, продолжает Энгельс, многими совершенно не учитывается тот факт, что энергия сохраняется не только количественно, но и качественно. В силу этого утверждения не могут все виды энергии перейти в тепловую. "Количественное постоянство движения, - писал он, - было высказано уже Декартом и почти в тех же выражениях, что и теперь (Клаузиусом, Робертом Майером?). Зато превращение формы движения открыто только в 1842 г., и это, а не закон количественного постоянства, есть новое"¹.

¹ (Маркс К., Энгельс Ф. Собр. соч., т. 20, с. 595)

Несмотря на многочисленные попытки материалистически мыслящих ученых найти ошибку в рассуждениях Томсона и Клаузиуса долго не удавалось. Первым ученым, кто разрешил вопрос о "тепловой смерти", был австрийский физик Л. Больцман. Разрабатывая статистическую трактовку основных положений термодинамики, он пришел к выводу, что результаты Томсона и Клаузиуса неверны. И причин этому несколько. Во-первых, вряд ли справедливым можно считать мнение о том, что Вселенная представляет собой изолированную систему. Во-вторых, второе начало термодинамики вследствие своего статистического характера применимо только к большому числу однородных объектов. Больцман утверждал, что отклонения от второго начала термодинамики возможны, но эти отклонения представляют собой не что иное, как флуктуации состояния. Энтропия может уменьшаться в объемах, содержащих несколько молекул, но для большого коллектива молекул, для макросистемы, теория вероятности предсказывает единственный путь развития - возрастание энтропии. Следовательно, наряду с общей тенденцией к возрастанию энтропии некоторой изолированной системы в отдельных областях ее возможны процессы, протекающие с убыванием энтропии. В-третьих, второе начало термодинамики, по крайней мере его статистическая интерпретация, разработано для молекул, а Вселенная представляет собой другие объекты - планеты, звезды, звездные скопления, галактики и др., и переносить закономерности мира молекул на объекты, составляющие Вселенную, представляется совершенно необоснованным.

Полученные Томсоном и Клаузиусом результаты, строго говоря, противоречат первому началу термодинамики, в котором утверждается неуничтожимость движения, причем не только количественно, но и качественно. Концепция "тепловой смерти" Вселенной, созданная физиками, ими же была и похоронена.

Ф. Энгельс в "Диалектике природы" показал, к каким неприемлемым, антинаучным выводам приводит неправомерное распространение законов термодинамики на всю Вселенную в целом. Он показал, что в теории "тепловой смерти" мира скрывается внутреннее противоречие такого расширения этих законов. Вывод о "тепловой смерти" Вселенной есть в сущности вывод, противоречащий закону сохранения энергии.