Павел Ощепков - Жизнь и мечта
222
С одной стороны, во всем обозримом межзвездном пространстве мы видим элементарные атомы водорода, состоящие из двух качественно противоположных частиц (протонов и электронов) и находящиеся в весьма рассредоточенном состоянии (их не более чем 104 атомов в 1 см3 пространства, а то и того меньше). С другой стороны, гигантские скопления этой материи в виде звезд, планет и т. д., в которых концентрация атомов доходит до 1022—1023 атомов в 1 см3 у поверхности, а в центре этих образований и того больше. В переводе на массу атомов водорода последние цифры должны быть увеличены еще на несколько порядков.
Если бы не было в природе процесса образования сложных атомов из более простых, мы не могли бы сейчас наблюдать естественный распад сложных радиоактивных элементов на более простые и тем более вызывать его искусственно. Процессы образования сложных атомов из более простых, а также обратного распада этих сложных атомов на более простые наглядно иллюстрируют собой закон концентрации и деконцентрации в действии.
Интересные данные о возникновении высоких температур на Солнце сообщил в 1962 г. директор Крымской астрофизической обсерватории член-корреспондент Академии наук СССР профессор А. Б. Северный. Ввиду большого значения этих данных для рассматриваемого нами вопроса приведу их возможно полнее. В «Правде» от 3 января 1962 г. профессор Северный писал: «Особый интерес представляет изучение спектра Солнца, дающего ценнейшую информацию об атомных процессах, химическом составе, температуре, давлении в солнечных газах. Спектр позволяет измерять солнечные магнитные поля, следить за их изменением. Так, например, большая работа по расшифровке спектров солнечных вспышек и магнитных полей, связанных с ними, проведенная в Крымской астрофизической обсерватории, привела к заключению, что вспышки — своеобразные взрывы, возникающие в результате быстрого сжатия магнитных полей, приводящего к кратковременному нагреву небольшого объема солнечного газа до очень высоких температур — около 30 миллионов градусов.
223
Другими словами, в основе явления вспышки лежит процесс превращения энергии солнечного магнитного поля в тепловую энергию. Столь быстрый нагрев приводит к возникновению рентгеновского излучения и выделению частиц большой энергии — осколков термоядерных реакций. Ускоряясь в магнитных полях Солнца, частицы достигают энергии космических лучей. Процесс сжатия одновременно приводит к выталкиванию солнечного газа с большими скоростями в космическое пространство.
Специфика космических процессов—в огромных масштабах явлений. Поэтому в лабораторных условиях подчас бывает трудно воспроизвести их. Например, чтобы осуществить процесс, сходный с солнечной вспышкой, потребовалось бы, вероятно, создать магнитное поле с напряженностью около миллиона эрстед, чего пока мы не в состоянии сделать. Однако не подлежит сомнению, что воспроизведение в условиях лаборатории некоторых космических процессов, влекущих за собой сверхмощные выделения энергии, может сыграть революционную роль в энергетике будущего».
Бели эти наблюдения и выводы найдут в дальнейшем подтверждение, то они, несомненно, сыграют крупную роль в развитии представлений о вечном круговороте энергии в природе. В сообщении профессора Северного довольно убедительно показано, что при средней температуре поверхности Солнца около 6000° С на ней наблюдаются явления, сопровождающиеся повышением температуры до многих миллионов градусов. Это ли не подтверждение возможности перехода энергии из низкопотенциального состояния в более высокопотенциальное?
СОЛНЦЕ.
КРУГОВОРОТ ЭНЕРГИИ НА ЗЕМЛЕ
Но надо заметить, что подобные процессы происходят и у нас на Земле, хотя они и не достигают столь высоких температур. Если бы кто-нибудь наблюдал за земным шаром издалека, то он, несомненно, заметил бы очень яркие вспышки, обусловленные огромной температурой грозовых разрядов. Температура Земли и ее атмосферы, как всем известно, не составляет и 300° Кельвина.
224
Температура молекул испаренной воды, составляющих грозовое облако, тоже не выше. Однако, собираясь, сосредоточиваясь, концентрируясь из рассеянного состояния, молекулы воды образуют мощные грозовые тучи, разряд которых создает температуры, измеряемые сотнями тысяч, если -не миллионами градусов.
Если продолжить эту аналогию, то примерно такой же характер мы должны приписать и нашим гидроэлектростанциям. Они являют собою яркий пример сосредоточения энергии испаренных над океанами частичек воды.
Моря и океаны, согретые Солнцем, ежегодно отдают в атмосферу в виде водяного пара около 500 000 миллиардов кубических метров воды. Это почти 1/300 часть общего объема всей воды на Земле. Обращаясь в дождь и снег, эта огромная масса оводы вновь возвращается на Землю и образует наши могучие реки. Над материками конденсируется приблизительно 1/10 часть испаренной воды.
Сама же электроэнергия, добытая на гидроэлектростанциях из этого вечного круговорота, может быть обращена в тепловой источник практически неограниченно высокой температуры. В ряде лабораторий уже созданы электрические установки, имитирующие грозовые молнии. Конечно, они еще не достигают масштабов реальных молний, но энергия рек и здесь приводит к образованию колоссальных температур. Сама природа подсказывает «нам пути, по которым следует идти для отыскания процессов, обратных рассеянию энергии. Такие процессы существуют, и когда-нибудь человек научится ими управлять.
Разве можно жалеть свои силы ради осуществления такой мечты!
Хорошо известно, что пока новая идея не завоюет масс, не станет достоянием общества, она не получит материальной силы; в лучшем случае она остается в мечтах, в фантазиях, а иногда и этого удела ей не предоставляют. Так происходит пока и с этой идеей, хотя теперь все больше и больше голосов раздается в ее защиту.
Даже на Западе, где марксистское мировоззрение не в почете у ученых буржуазного толка, раздаются голоса сомнения в справедливости всеобщности принципа энтропии.
В 1961 г. в Государственном издательстве физико-математической литературы вышла книга Дж. Пирса под названием «Электроны, волны и сообщения». В этой книге есть такие строки:
225
«В термодинамике энтропия служит мерой неупорядоченности систем. Неупорядоченность может быть интерпретирована в смысле того, насколько мало известно наблюдателю о данной системе. Некоторые физики соотносят энтропию общей теории информации с энтропией физических систем. Как только наблюдатель выявил что-нибудь в физической системе, так энтропия системы снизилась, ибо для наблюдателя система стала менее неупорядоченной. Зная больше о физической системе, можно произвести большую работу за счет систем. И обратно, эти физики утверждают, что получение информации о состоянии системы, ведущее к снижению энтропии системы, требует затраты работы, реальной физической работы. Если бы это было не так, то можно было бы построить вечный двигатель, который был придуман Джеймсом Клерком Максвеллом. Основу такого двигателя составляет некое воображаемое существо, его называют «маковелловским демоном», которое в состоянии отсортировать находящиеся в физической системе молекулы с малыми тепловыми скоростями. Общая теория информации призвана показать, что «максвелловский демон» не в состоянии обеспечить выигрыш в работе.
Читатель ие должен смущаться, если изложенное в предыдущем абзаце окажется для него неясным. Я и сам не был бы в состоянии доказать справедливость содержащихся там утверждений». (Подчеркнуто мною.—П. О.)
В нашей литературе имеются указания и более определенные, чем эти туманные рассуждения. Так, в учебнике термодинамики профессора И. П. Базарова, выпущенном в конце 1961 г. Издательством физико-математической литературы, на странице 83 сказано дословно следующее:
«Наблюдения и открытия звездных ассоциаций показывают, что материя обладает никогда не утрачиваемой способностью к концентрации энергии и превращению одних форм движения в другие. (Подчеркнуто мною.—П. О.)
Правда, это сказано пока в отношении космических процессов, автор не взял яа себя смелость перенести эти рассуждения в наши земные условия. Но ведь материя едина, она составляет неразрывное целое, и я уверен, что рано или поздно сказанное выше будет подкреплено данными и из наших земных условий.
226
Вечная материя с ее причудливыми и многообразными формами не только подтверждает факт концентрации материи, а соответственно и энергии в наших земных условиях, но и дает возможность открыть более общие законы движения материи, поскольку она сама являет собой пример развития от простого к сложному.
Существуют растения, в которых процесс концентрации вещества, а следовательно, и энергии происходит дважды. По данным профессора А. Д. Александрова, лимонное дерево, например, в своих листьях сосредоточивает питательных веществ значительно больше того количества, которое необходимо ему для формирования листьев. В листьях лимонного дерева в процессе роста образуются своего рода кладовые запасов углеводов. А когда плоды начинают созревать, они питаются этими запасами. Не будь в живой природе процессов концентрации энергии, не было бы в ней и процессов накапливания питательных веществ, обладающих присущей им свободной энергией. Любопытный факт наблюдается также и в цветке викториярегия: температура его листьев всегда несколько выше температуры окружающей среды.
