Альманах
  Главная страница

 

Выпуск: N 1(13), январь 2004

Марксизм и второе начало термодинамики: ошибка диалектического материализма или его величайший триумф?

Д. Кропотов

Острые столкновение философии с естествознанием - вещь самая обычная. Пожалуй, одним из самых ярких иллюстраций, к чему могут приводить такие столкновения – история с ‘непринятием’ марксизмом второго начала термодинамики.

Вот предыстория вопроса в изложении С.Кара-Мурзы:

 

"Научная картина мира и фактор природы в экономике" http://vivovoco.nns.ru/VV/JOURNAL/SCILOG/S_1_02.HTM

”Ненависть к эксплуатации (не только человека, но и природы, о чем не раз писали Маркс и Энгельс), всечеловечность представлений о справедливости должны были бы привести к проблеме права всех жителей Земли и будущих поколений на доступ к жизненным благам. Однако эта проблема не вставала вследствие веры в отсутствие природных ограничений наращивания количества этих благ.

Разделяя физическое и экономическое и тем самым отрицая несоизмеримость продуктов хозяйственной деятельности, марксизм задержался в плену механицизма и не освоил главных современных ему достижений термодинамики. Он отверг фундаментальные представления об энергии и не использовал шанс принципиально перестроить политэкономическую модель.

Основные труды марксизма были созданы после утверждения термодинамики. Более того, она была внимательно изучена классиками и по своему значению поставлена в один ряд с эволюционным учением Ч. Дарвина. К. Маркс очень быстро воспринял многие важные мысли Карно.

Иной была реакция в отношении второго начала термодинамики, которое утверждало невозможность бесконечного использования энергии Вселенной, накладывало ограничения на саму идею прогресса. Дело было не в незнании, а в активном отрицании. В письме Марксу от 21 марта 1869 г. Энгельс называет концепцию энтропии "нелепейшей теорией":

"Я жду теперь только, что попы ухватятся за эту теорию как за последнее слово материализма. Ничего глупее нельзя придумать... И все же теория эта считается тончайшим и высшим завершением материализма. А господа эти скорее сконструируют себе мир, который начинается нелепостью и нелепостью кончается, чем согласятся видеть в этих нелепых выводах доказательство того, что их так называемый закон природы известен им до сих пор лишь наполовину. Но эта теория страшно распространяется в Германии" [10, т. 32, с. 228-229].

Более развернутое отрицание Энгельс сформулировал в "Диалектике природы": "Клаузиус - если я правильно понял - доказывает, что мир сотворен, следовательно, что материя сотворима, следовательно, что она уничтожима, следовательно, что и сила (соответственно, движение) сотворима и уничтожима, следовательно, что все учение о "сохранении силы" бессмыслица, - следовательно, что и все его выводы из этого учения тоже бессмыслица.

В каком бы виде ни выступало перед нами второе положение Клаузиуса и т.д., во всяком случае, согласно ему, энергия теряется, если не количественно, то качественно. Энтропия не может уничтожаться естественным путем, но зато может создаваться" [10, т. 20].

В особом разделе "Излучение теплоты в мировое пространство" Энгельс пишет:

"Превращение движения и неуничтожимость его открыты лишь каких-нибудь 30 лет тому назад, а дальнейшие выводы из этого развиты лишь в самое последнее время. Вопрос о том, что делается с потерянной как будто бы теплотой, поставлен, так сказать, без уверток лишь с 1867 г. (Клаузиус). Неудивительно, что он еще не решен; возможно, что пройдет еще немало времени, пока мы своими скромными средствами добьемся его решения... Кругооборота здесь не получается, и он не получится до тех пор, пока не будет открыто, что излученная теплота может быть вновь использована".

В другом месте "Диалектики природы" он пишет:

"Излученная в мировое пространство теплота должна иметь возможность каким-то путем, - путем, установление которого будет когда-то в будущем задачей естествознания, - превратиться в другую форму движения, в которой она может снова сосредоточиться и начать активно функционировать. Тем самым отпадет главная трудность, стоявшая на пути к признанию обратного превращения отживших солнц в раскаленную туманность".

Энгельс специально подчеркивает, что видит выход в том, что можно будет "вновь использовать" излученную теплоту:

"Вопрос будет окончательно решен лишь в том случае, если будет показано, каким образом излученная в мировое пространство теплота становится снова используемой".

Таким образом, идеология неограниченного прогресса не только заставила классиков марксизма отвергнуть главный вывод термодинамики (и создаваемую ею новую картину мира), но и пойти вспять, возродив веру в вечный двигатель второго рода. Огромный культурный и философский смысл второго начала, который либеральная политэкономия просто игнорировала, марксизм отверг активно и сознательно. Был пройден важный перекресток в траектории общественной мысли индустриальной цивилизации.

Краеугольный камень неприятия Энгельсом и марксизмом второго начала термодинамики (на самом деле лишь его трактовки) заключался в том, что последнее ставило предел, причем фундаментальный, возможностям превращения энергии (а, значит и материи) из одного вида в другой.

Вот как об этой претензии второго начала говорит учебник:

"Второй закон термодинамики связан непосредственно с необратимостью реальных тепловых процессов. Энергия теплового движения молекул качественно отличается от всех других видов энергии – механической, электрической, химической и т. д. Энергия любого вида, кроме энергии теплового движения молекул, может полностью превратиться в любой другой вид энергии, в том числе и в энергию теплового движения. Последняя может испытать превращение в любой другой вид энергии лишь частично. Поэтому любой физический процесс, в котором происходит превращение какого-либо вида энергии в энергию теплового движения молекул, является необратимым процессом, т. е. он не может быть осуществлен полностью в обратном направлении." http://www.college.ru/physics/Theory/op25part1/content/chapter3/section/paragraph12/theory.html

Вот с этим выводом - о том, что один из видов энергии - а именно, тепловая энергия - является _качественно_ иным по сравнению со всеми прочими - неким 'окончательным' - и не мог согласиться диалектический материализм в лице Энгельса. Кто же был прав в этой ситуации? Энгельс, как философ,  или ученые – представители частных наук – физики и химии? Сейчас, спустя более чем 100 лет после прошедших событий можно сделать обоснованный вывод о поразительной (поразительной, впрочем, только для того, кто считает диамат выдумкой марксистов, не имеющей ничего общего с настоящим знанием) прозорливости и правоте Энгельса, вооруженного правильной методологией и поэтому смело пошедшего против, казалось бы, непререкаемого авторитета ученых – корифеев частных наук.

Несколько позже, физик Томсон сформулировал второе начало в такой форме: “Работа циклической тепловой машины невозможна без холодильника”.

Простая формулировка второго начала термодинамики - показала, всего лишь, недооценку, в который уже раз, учеными частных наук, достижений философии как науки о наиболее общих законах природы.

Нет и не может быть ничего абсолютного в мироздании, включая какую-то форму движения материи (энергии). И именно поэтому - из-за недооценки достижений философской мысли человечества, сосредоточившейся, прежде всего, в формулировке принципов диалектического материализма, указанная формулировка второго начала - как фундаментальнейшего свойства мироздания - породила гигантскую проблему несогласованности термодинамики и механики.

Проблему, о которую бились выдающиеся умы целых 100 лет, отмечая в конце концов (“Вопрос о физических основаниях закона монотонного возрастания энтропии остается ... открытым.” – Ландауифшиц), рассказывали о  ее 'решении' в нобелевских лекциях (И.Пригожин), но так и не смогли подойти к ее осмыслению и решению.

А все почему? Потому что, образно говоря, не слушали профессоров- марксистов, твердивших им о необходимости диалектического подхода к рассмотрению любых проблем, о несостоятельности редукционизма и об относительности любой формы движения материи - тепловой энергии в том числе.

Кратко о сути проблемы несогласованности термодинамики и механики, которая была порождена возведением второго начала в статус фундаментального свойства мироздания:

Если взять модель механической системы (и, одновременно, тепловой машины) - цилиндр с множеством частиц идеального газа – каждая частица этой механической системы будет, характеризоваться импульсом и энергией. Одновременно, с точки зрения термодинамики, весь идеальный газ в цилиндре будет характеризоваться объемом, давлением и температурой. Как же совершается полезная работа такой тепловой машиной?

Цилиндр с газом, имеющим определенную температуру, имеет в качестве одной из стенок - поршень, прикрепленный, скажем, к коленвалу. Трением поршня и потерями в самом коленвале можно пренебречь на уровне модели. При расширении газа, его молекулы (частицы), ударяясь хаотично о поршень сдвигают его, теряя одновременно энергию, охлаждаясь и совершают полезную работу посредством поршня.
Теперь рассмотрим обратный ход поршня (наша тепловая машина циклическая)- почему, собственно, требуется холодильник для работы тепловой машины. Если мы просто будем вдвигать поршень обратно - так как мы это делаем хаотично по отношению к движению молекул газа внутри цилиндра - они будут ударяться о наш вдвигаемый поршень, чем более мы его вдвигаем - тем более интенсивно. Но это значит, что мы вынуждены будем затрачивать работу на вдвижение поршня обратно в цилиндр! И работа эта примерно будет равна той же полезной работе, которая была совершена газом при расширении. Т.е., мы ничего не выиграем - полезной работы не совершим. Именно поэтому человек придумал _дополнительно_ охлаждать рабочее тело-газ после прямого движения поршня посредством холодильника Нужно перед обратным ходом поршня сбросить давление газа, чтобы при вдвигании затраченная работа была меньшей, чем на прямом ходе поршня. Сбрасывается давление через охлаждение газа в холодильнике - в этом случае уменьшение объема при вдвигании поршня требует меньшей работы, чем была совершена при его прямом ходе - налицо полезный результат - наше колесо вращается.
Но необходимость такого холодильника следует не из механики - а из несовершенства и неточности нашего управления поршнем.

Отобрать у частиц энергию - на совершение работы - с точки зрения механики можно кучей способов, не привлекая холодильника - причем отнять энергию у этой системы частиц можно сколь угодно полно, вплоть до 0 – некоторые способы, чисто механические, но принципиально возможные, будут перечислены ниже. 

Однако, для этой же модели цилиндра, с тем же числом частиц можно написать термодинамические уравнения - которые уже ставят ограничение по полноте отъема энергии у этой же системы частиц - уже с использованием разности температур, энтропии и т.д.

И одни формулы никак не преобразуются в другие.

В этом и состоит проблема несогласованности механики и термодинамики - на уровне моделей тепловой машины – цилиндра с идеальным газом, рассматриваемого с точки зрения термодинамики и механики.

Для рассмотрения возможностей механики, позволяющих избежать холодильника в циклической тепловой машине, предоставлю слово В.Губину (статья 'О проблеме согласования термодинамики и механики' http://www.gubin.narod.ru/FMM-01.HTM )

"В принципе механика позволяет сжать объем без затраты работы... Можно, например, все время вдвигать поршень с любой скоростью, останавливая его лишь в моменты подлета к нему частицы, а после удара, не меняющего энергию, снова продолжать вдвигание. Или можно, скажем, выбрать момент, когда частица находится где-то в исходной области, и быстро задвинуть поршень (конец отрезка). Так можно поступать при любом числе частиц. Механике безразлично, сколько частиц имеется, у нее нет понятия “много”. Могут также сказать, что при большом числе частиц слишком долго ждать, когда же частицы соберутся в исходной части объема, чтобы задвинуть поршень. Но в механике нет понятия “долго”. Могут еще сказать, что при большом числе частиц слишком сложно вдвигать поршень, притормаживая его при подлетах каждой частицы. Но в механике нет понятия “сложно”. Все эти понятия есть не у механики, а у человека, который использует механику.

Если человек действует, не используя всех возможностей механики, то результат может быть хуже, чем тот наилучший, который в принципе достижим при использовании всех ее возможностей. В конечном счете важно не то, что вообще можно сделать, то есть что вообще позволяет сделать мир, а то, что делается реально. Для достижения некоторого результата важен реальный контроль, а почему реализуется именно этот контроль - это уже другой вопрос, ответы на который могут быть разнообразными. Пусть, например, мы научились хорошо управлять и можем сделать машину без холодильника. Но ведь хуже работающую машину мы всегда можем сделать. Не станем же мы объявлять ее плохое качество прямым и неизбежным следствием свойств мира! И старые машины будут работать по-старому, и их работа будет описываться обычной термодинамикой - так не будем же мы в такой ситуации считать ее законы законами природы самой по себе, не зависимыми от специфической деятельности субъекта!...

Итак, необходимость холодильника не следует из самой механики, а следует из характера контроля над частицами, над процессом передачи энергии от них поршню. "

Следовательно, второе начало термодинамики, сформулированное Томсоном в виде: "циклической тепловой машине необходим холодильник" не может считаться фундаментальным свойством мироздания - оно отражает только наше конкретное неумение сделать тепловую машину без холодильника. Механика не запрещает делать тепловые машины с КПД сколь угодно близким к 100%, отнюдь не ограничиваясь граничным значением КПД тепловой машины, даваемым термодинамикой и вторым ее началом зависящим от разности температур холодильника и нагревателя.

Анализ проблемы, сделанный В.Губиным (см., например, обзорную статью по ссылке выше)а основе фундаментальных работ Смолуховского, позволил показать, что не согласуется механика и термодинамика потому что сама по себе механика не порождает термодинамики, она на это способна только при привлечении наблюдателя, который, своей ограниченной способностью управлять и контролировать механические системы частиц и обуславливает небольшой (по сравнению с допускаемым законом сохранения) коэффицент полезного действия циклической тепловой машины.
Также и необратимость - направленность всех процессов только к выравниванию температур существует только как _впечатление_ наблюдателя, отражающее его невечное существование и ограниченный период контроля.

Таким образом, второй закон термодинамики - не абсолютный закон природы, каковых, которые мы могли бы точно знать, не существует в природе, согласно диамату, а условный и ограниченный закон!

Впервые это показал, а значит, решил проблему необратимости М.Смолуховский, но даже упоминание о его работах по необратимости наши известные физики, но вульгарные (недиалектические) материалисты Л.Ландау с Е.Лифшицем не включили в  свой классический курс “Статистическая физика”, сказав фактически против него, но безадресно, что “...связывание физических законов со свойствами наблюдателя, разумеется, совершенно недопустимо” А другой такой же вульгарный (недиалектический) материалист Д.Н.Зубарев в своей статье о Смолуховском в 3-м издании БСЭ также не упомянул об этих его работах - видно, как о стыдной ошибке выдающегося, впрочем, ученого.

Соответственно, эта необратимость, энтропия и термодинамика вообще порождается именно _наблюдателем_, а отнюдь не является фундаментальным свойством мироздания.

Вот красивейшее доказательство несостоятельности редукционизма - такое же красивое, как известное доказательство, относящееся, правда, к искусству – когда картина не сводится к краскам, которыми она нарисована - и такое же точное - термодинамическую картину мира (и второе начало соответственно) создает наблюдатель, точно также, как он создает слитное восприятие картины из набора красок, которыми она нарисована.

Соответственно, и вывод о том, что существует как абсолют, некая окончательная и качественно отличная от других форма энергии - рассеянная тепловая, из которой, как говорится, уже никуда эту энергию преобразовать невозможно - следует отвергнуть как недиалектический и противоречащий философии материализма.

Через 100 лет после выводов Энгельса, ученые-физики только-только подошли к пониманию его правоты, равно как это они сделали чуть раньше в отношении Ленина и его вывода о неисчерпаемости материи ("Электрон также неисчерпаем, как и атом"), начав строить модели элементарных частиц.

В связи с этим, упреки С.Кара-Мурзы марксизма в ‘неприятии’ второго начала термодинамики - совершенно необоснованы.

Основоположники марксизма, как и в большинстве случаев, смотрели просто гораздо дальше самых выдающихся представителей частных наук и, на основе знания ими самых широких, основополагающих принципов диалектического материализма, указывали на недоработки в конкретных проблемах, выступали против необоснованных и неоправданных интерпретаций результатов этих частных наук.

Марксизм не принял узколобый, редукционистский подход в интерпретации второго начала, противоречащий положениям диалектического материализма, а, значит, неверный. Энергия может преобразовываться из одной формы в другую, все формы равноправны, выделять одну из форм как некую особенную нет и не было никаких оснований.

И, хотя, вслед за Энгельсом мы можем  только повторить, что  "Вопрос будет окончательно решен лишь в том случае, если будет показано, каким образом излученная в мировое пространство теплота становится снова используемой", принципиальная его правота остается неоспоримой - то, что человек в настоящее время неспособен сделать такие устройства, которые бы использовали рассеянную теплоту - это недостаток уровня развития и умений конкретно этого вида живых разумных существ, обитающих на одной из планет одной из звезд бесконечной вселенной, но отнюдь не ограничение для других живых существ или того же человека на иной стадии развития его разума.

Версия для печати [Версия для печати]

Гостевые комментарии: [Просмотреть комментарии (1)]     [Добавить комментарий]



Copyright (c) Альманах "Восток"

Главная страница