Философия энтропии. Негэнтропийная перспектива

Энтропия и неорганическая природа

Если ваша теория обнаруживает противоречия со вторым принципом термодинамики, я не оставляю вам никакой надежды. Ей не остается ничего другого, как рассыпаться в глубочайшем уничижении.

Артур Эдингтон

Существует реальность, строящаяся благодаря разрушающейся реальности.

Анри Бергсон

Размышляя о движущей силе огня, молодой инженер Николя Леонар Сади Карно, в честь которого был назван один из кратеров на обратной стороне Луны, попытался определить максимальный коэффициент полезного действия паровых машин. Он пришел к следующему заключению: чтобы получить тепловую машину, производящую механическую работу по циклическому принципу, нам необходимо иметь два тела с разной температурой. Разница энергетических потенциалов трансформирует теплоту в работу. В одном цикле (вследствие действия силы трения и других сил, противопоставленных движению) только часть абсорбированного тепла превращается в полезную работу, а другая часть передается холодному телу или окружающей среде, которые таким образом разогреваются, поскольку их температура ниже температуры рабочего тела. Совершенная работа равна разнице между принятой и переданной теплотой[11].

Это практическое наблюдение двадцатых годов XIX века разовьет, углубяя и укрепляя, целая генерация физиков. Квалифицируя связь механической работы и теплоты, они сформулируют закон сохранения и трансформации энергии. Таким образом будут очерчены принципы термодинамики. Аккумулированные знания из этой области систематизировали Вильям Томсон (известный как Кельвин), Герман фон Гельмгольц, Джозайя Гиббс и Рудольф Клаузиус.

Кельвин пришел к заключению, что в природе существует тенденция рассеивания энергии, и что невозможен циклический процесс, единственным результатом которого стало бы совершение работы за счет охлаждения теплового резервуара.

Согласно Гельмгольцу, в закрытой термодинамической системе, в состоянии равновесия, при постоянном объеме и постоянной температуре для получения работы необходимо уменьшение свободной энергии. Поскольку в закрытой системе количество свободной энергии конечно, она в какой-то момент будет полностью потрачена, все процессы остановятся и наступит состояние вечного покоя[12].

Гиббс исследовал общие условия термодинамического равновесия. Он пришел к выводу, что спонтанные реакции освобождают энергию, равную максимальному количеству работы, произведенной благодаря химической реакции. Этой энергии также ограниченное количество, поэтому в масштабах всего универсума, при условии, что речь идет о закрытой системе, все спонтанные возможности в какой-то момент будут исчерпаны.

Клаузиус в 1865 г. утверждал приблизительно следующее: всякая физическая система стремится к равновесию. В той степени, в которой она способна к обмену материей, энергией и информацией с другими системами целесообразным образом, она может отсрочить, замедлить состояние равновесия. Но при условии, что совокупность всех физических систем закрыта, т. е. нет других систем, с которыми мог бы состояться обмен, в какой-то момент вся вселенная придет в состояние термодинамического равновесия или тепловой смерти. В этом состоянии все энергетические различия будут нивелированы, завершатся все процессы, а всеобщая энергия будет навсегда потеряна для любой работы[13].

Согласно термодинамике, энергия, обладая способностью переходить из одного видав другой, не может быть ни создана, ни уничтожена. Теплота более теплых тел постоянно стремится путем теплопроводности и излучения перейти на менее теплые тела и достичь температурного равновесия. Если между всеми возможными силами, действующими в природе, нет ни одной, посредством которой теплота могла бы быть перенесена с более холодного тела на более теплое тело, тогда перед нами самый скрытый универсальный закон вселенной, подчиняющий себе всю природу[14].

Проблема в том, что теплота является самой неупорядоченной проявляемой формой энергии, в которую раньше или позже переходят все другие виды энергии. Если процессы во вселенной продолжат идти тем же путем – а тому свидетельствуют физика, формальная логика, да и здравый разум – в конце концов вся энергия перейдет в равномерную теплоту, и тогда наступит полное температурное равновесие; с того момента любая дальнейшая трансформация энергии станет невозможной и все процессы должны будут остановиться. Останется только пустота статического бытия и сингулярности, наступит состояние не только энергетического, но и всеобщего равновесия.