Журнал "Компьютерра" №711

А энтропия в теорию коммуникаций была введена еще раньше, в 1928 году пионерскими работами американского инженера-электроника Ральфа Винтона Лайона Хартли [Hartley, R. V. L., "Trans-mission of Information", Bell System Technical Journal, July 1928, pp.535–563. Русский перевод см. "Теория информации и ее приложения"]. Отметим, кстати, что, говоря о чисто практических задачах связи, Хартли упомянул "психологические факторы", влияющие на меру неопределенности [Интересный пример таких факторов мы видим в заметке Александра Бумагина "Против всех правил" ("КТ" #708). Там, похоже, психология волонтера влияет ни больше ни меньше как на направление вращения спиральных галактик]. Вообще же, используемым им (и позже Шенноном) математическим аппаратом была теория вероятности. Дисциплина, возникшая из любви французских аристократов к азартным играм.

Сади Карно

Николя Леонар Сади Карно (Carno, 1796-1832) был сыном блестящего математика (выдающийся вклад в основания математического анализа) и политического деятеля эпохи Революции Лазара Николя Карно. Окончив в восемнадцать лет Эколь Политехник, он стал офицером инженерных войск. Странным таким офицером. Проводящим время не за игорным, а за письменным столом. Через пять лет он ушел в отставку, чтобы совершить путешествие в Германию. Опубликовал Сади одну единственную работу - "Reflexions sur la puissance motrice du feu" ("Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу", 1824).

Изучая получение движения из тепла, - причем исходя из теории теплорода, и сопоставляя машину тепловую с машиной гидравлической, приводимой в движение только не водой, а жидкостью - Карно ввел идеализированный круговой процесс "получения движения из тепла".

Идеализированный! Отсутствующий в природе! За "циклом Карно" Сади отправился в мир идей, тех, что оттеняют на стенах платоновской пещеры, в тот мир, где гуляют девственницы с единорогами да безупречные рыцари. И из царства абстракций он вышел с Граалем индустриальной эры технологической цивилизации, - своим циклом.

Именно Карно впервые пришел к выводу о том, что полезная работа производится только при переходе тепла от нагретого тела к более холодному. Высказал также положение, что величина работы обусловлена разностью температур нагревателя и холодильника и не зависит от природы вещества, работающего в тепловой машине. Именно это, по большому счету, определяет условия эффективности работы системы охлаждения на теплотрубках, о которой рассказал в статье "Лукавый заплыв" Филипп Казаков ("КТ" #708). Скончался Карно совсем молодым, от холеры.

 

И понятие энтропии в те времена даже в физике носило эмоциональный окрас, - еще бы! - ведь самым первым следствием этой ранней формулировки стало понимание невозможности создания Вечного двигателя второго рода. Устройства, которое могло бы производить работу за счет одной только рассеянной вокруг теплоты.

Рудольф Юлиус Эммануэль Клаузиус (1822-1888), введший в научный обиход, (будучи еще гимназическим учителем физики и математики!) в 1850 году первую формулировку Второго начала термодинамики - "Теплота не может сама собою перейти от более холодного тела к более тёплому", - развивал тогда работы Сади Карно по тепловым двигателям. В 1865 году Клаузиус, уже профессор Цюрихского университета, показал, что процесс превращения теплоты в работу, следующий Второму началу термодинамики, формулируется строго математически, если ввести особую функцию состояния, а именно энтропию.

Обратим внимание! Практическая необходимость совершенствования тепловых машин (а на дворе стоял Век пара) вызвала к жизни цикл Карно, и размышлявший над ним Клаузиус ввел один из наиболее общих принципов описания устройства мироздания - Второе начало термодинамики. Но крайне важное - и практически, и мировоззренчески - понятие энтропии появилось в результате математического описания тепловых машин. Время было такое…

…Совсем недавно бывший официант Этьенн Ленуар (1822-1900) построил первый газовый двигатель, с КПД 4,65% (почти как у паровоза).

Вскоре коммерсант Николаус Август Отто (1832-1891) построит четырехтактный двигатель, которому предстоит породить автомобильную индустрию.

А в 1897 году инженер Рудольф Дизель (1858-1913) построит двигатель, работающий, почти что, по идеальному циклу Карно и так любимый ныне бережливыми европейцами.