История с энтропией

 

V. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ И МЕХАНИКИ ЧЕРЕЗ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ.

При определенном характере действий с модельным классическим миром возникает особая (термодинамическая) система параметров и результатов - макросостояние и макрозаконы, т.е. как бы особый термодинамический мир. Макропараметры полностью определяют макросостояние. Воздействия ими на макросостояния дают результаты термодинамического характера. Никакие микропеременные (т.е. координаты и импульсы частиц) для работы не требуются и в рамках макропеременных и макропроцессов вообще являются ненаблюдаемыми. Образуется как бы замкнутый термодинамический мир, который, если не действовать более точно, представляется существующим вполне суверенно, без субъекта, чисто объективно, сам по себе и вообще единственным, полностью исчерпывающим материальную реальность.

Существующими суверенно, чисто объективно термодинамические системы фактически представляли и представляют до сих пор (если не считать взгляды Смолуховского). Говорят: это макросистемы, у них такие законы - собственные, природные. Но нет, макросистемами наборы частиц кажутся, выглядят, становятся для нас, когда их контролируют грубо, хуже, менее точно, чем в принципе позволяет механика.

Совершенно ясно, что отношение к макросистемам как к природно-макроскопическим, самостоятельно-термоди­намическим не приводит к трудностям и ошибкам лишь до поры до времени. Как только дело доходит до основ, до выяснения подоплеки законов термодинамики, до согласо­вания их с законами механики, так сразу же при таком отношении должны проявляться противоречия. Они и проявлялись на протяжении столетия в виде трудностей согласования термодинамической необратимости с обрати­мостью механики, парадоксов Гиббса и т.д. При чисто объективистском подходе (отношении) наборы частиц сами должны становиться макросистемами и проявлять свойствен­ное макросистемам поведение, однако механическая первооснова - а ничего другого (в модели) нет - этого не может позволить, что неоднократно и бесспорно доказыва­лось. При объективистском подходе выхода из этого противоречия нет. Поэтому вывод Ландау и Лифшица об отсутствии решения проблемы необратимости верен в рамках объективизма и естественно следует из него.

Указанные трудности естественно снимаются при деятельностном подходе, когда механика и термодинамика оказываются существующими в разных сферах, на разных уровнях: механика - в реальности, объективно (конечно, в модели), а термодинамика - в сфере впечатления, кажимости, субъективно, в сфере отражения некоторых результатов деятельности. А обратимость в реальности и необратимость во впечатлении могут существовать одновременно, что показал еще Смолуховский. Но в сфере одной и той же реальности они одновременно существовать не могут. Понятно теперь, почему длительные многократные попытки совместить их там не увенчались успехом.

В достаточной мере для своих целей - поисков правильной интерпретации необратимости - преодолел объективизм только Смолуховский. Однако влияние его открытия с течением времени стерлось в основном из-за объективизма физиков, и его понимание не было в даль­нейшем полноценно использовано в формальном аппарате обоснования статфизики.

В дополнение к двум учтенным Смолуховским несовершенствам наблюдателя, плоховато видящего и относительно недолго наблюдающего, но бесстрастного и не отдающего предпочтения ничему, анализ процедур с тепло­вой машиной и классификации результатов обнаруживает вклад еще более глубокого субъективного свойства - заинтересованность действующего субъекта. Если она и была уже у наблюдателя Смолуховского, то была выражена неотчетливо, скорее присутствовала неявно. А заинтересо­ванность - чрезвычайно важный момент. Только при ней по существу порождаются коэффициент полезного действия и само понятие действия - некоторой целенаправленной деятельности с системами, которая в свою очередь обязатель­но должна так или иначе согласовывать манипуляции, производимые с материалом, с его состоянием соответственно преследуемым целям, т.е. так или иначе управлять материалом, контролировать его, когда только и возникает понятие точности контроля, его возможности эффективно работать с тем или иным материалом и оценка материала (запасов энергии) как полезного или бесполезного.

Виды, средства и способы контроля в принципе могут быть различными. Один из способов - как в тепловой машине. Тогда получается термодинамика тепловой машины. Чуть более внимательное, чем в учебниках, рассмотрение показывает, что даже при одной частице в объеме типичное для тепловой машины оперирование движением стенок порождает эффекты, свойственные термодинамике. Так что в возникновении термодинамики решающую роль играет не количество частиц (как считают, большое число частиц порождает макроскопичность), а способ контроля над ними. Большое число частиц лишь практически не позволяет нам (возможно, пока) достаточно точно контролировать их и вынуждает нас прибегать к грубому контролю с соответствующими последствиями.

Термодинамику порождает специфический контроль. Если бы мы научились более тщательно следить за состоянием всех частиц по отдельности и, более точно приноравливаясь к их состояниям, отбирать для своих целей всю их кинетическую энергию, это нисколько не изменило бы результаты работы тепловой машины, функционирование которой организовано обычным образом. Для описания этих результатов потребовалась бы обычная термодинамика. Если завтра мы научимся тщательнее работать с частицами (а в модели мы это можем сделать), от этого обычная термодинамика обычным образом построенной тепловой машины никуда не денется.

Итак, разбиение энергии по качеству на “плохую” и “хорошую”, полезную и бесполезную, ценную и бросовую не абсолютно, а относительно: разбиение производится соответственно данному способу контроля. Сама же по себе энергия, распределенная по веществу, не может быть классифицирована по такого вида качеству.

Статистические и термодинамические свойства и закономерности также условны. Одной только природой, исходным материалом, сколько бы его ни было, и его исходными законами они не порождаются. Объективно, без действующего и оценивающего субъекта этих закономерно­стей вообще нет. Более того, они возникают и не при любых его действиях, а лишь при специфических (правда, широко применяющихся), при особом способе контроля над материалом (и то приближенно [12,15,16], о чем мы здесь не будем говорить).

Таким образом, в том, что касается тепловой машины, принципиальных неясностей, связанных с соотношением микросостояния и макросостояния, с энтропией и необра­тимостью, не остается. С традиционной точки зрения энтропия - это функция состояния макроскопических (многочастичных) систем. С точки зрения термодинамики, т.е. с собственно “макроскопической” точки зрения энтропия - это функция состояния “макроскопического мира”, который представляется единственно существующим, так как частицы и их механика в термодинамике не наблюдаемы. С “микроскопической” же точки зрения, когда считаются существующими частицы и действующий субъект, энтропия - это некоторая мера качества контроля субъекта над частицами (микросистемой), осуществляемого с помощью тепловой машины.

С первых двух точек зрения и с третьей - при сохранении того же типа контроля - увеличение энтропии соответствует переходу к состоянию с худшими возможностями использования имеющейся тепловой энергии (в первых двух интерпретациях) или кинетической энергии частиц газа (в третьей интерпретации).



 
2007-2017. © В.Б. Губин - собрание книг автора.
Для связи с администрацией используйте форму обратной связи