Главная страница  Почта

АНАКСАГОР
КЭНЗ

ЕСТЬ ЛИ В ПРИРОДЕ ЭНЕРГИЯ
[2]

Образование небесных объектов. Ныне, по всем наблюдательным фактам, на огромных просторах космоса доминируют процессы конденсации. На это указывает факты наличия там плотных и холодных газо-пылевых облак, образование там разномасштабных сферических тел, излучение космическими телами энергию в окружающую среду (звезды, квазары), дальнейшее остывание и превращение их в твердые тела (планеты, нейтронные звезды, кварзоны), проявление и усиление у них электромагнитных свойств, и т.д. Все это характерно для конденсационных явлений (пар (газ) - жидкость - тв. тело).
В земных условиях, на наших масштабах, большинство веществ при конденсации ведут себя точно так же (например, сферические капли дождя в облачке, лед/град, железные и стеклянные конкреции, и т.д.). Но в космосе эти явления происходят чрезвычайно огромных масштабах, длятся миллионы лет, и образуются гигантские тела (наша Земля, на поверхности которой мы живем, образовалась когда-то точно таким же путем).

Сама конденсация начинается с диффузного газо-пылевого облака. Затем идет постепенное сжатие облака (ход конденсации, эволюция). При этом, внешний вид облака может постепенно меняться. Если сначала оно занимало довольно большую площадь, то в дальнейшем, все больше и больше будет стягиваться в центр конденсации и уплотняться, и уменьшаться в объеме. Так как конденсация экзотермический процесс, то лишнюю энергию облако будет отдавать (излучать) в окружающую среду. Таких объектов, которые находятся в процессе конденсации, мы называем протопланетными и протозвездными облаками, галактиками, скоплениями, и т.д..
Рано или поздно, этот процесс конденсации завершается с падением всего вещества на центр масс, и с образованием там некоего сферического тела (фазовый переход типа, газ (пар) - жидкость). Такого рода тел мы наблюдаем в виде молодых, нетвердых ("газовых") планет, звезд, новорожденных квазаров.
Таким образом, небесные тела имеющие сферическую форму, это уже сконденсировавшиеся объекты. Такую форму они принимают не зря. Это является следствием минимизации энергетического состояния телами. Как известно, при данном объеме, сфера имеет минимальную поверхностную площадь, и имеет минимальную поверхностную энергию. Поэтому в природе большинство небесных объектов при конденсации самопроизвольно принимают сферическую форму. Поэтому округлая форма небесных объектов, это результат стремления к равновесии, результат минимизации энергетического состояния.
В дальнейшем, все они, постепенно излучая энергию (например, "горячие" планеты, звезды, квазары), остывают и переходят в твердокристаллическую фазу (твердые планеты, белые карлики, нейтронные звезды, кварзоны). Здесь уже происходит фазовый переход другого типа, жидкость - тв. тело. Это может занять у них тысячи и миллионы лет.

Как и всякие процессы конденсации, эти процессы необратимы. В каждой из них "стрелы времени" направлены в сторону минимизации энергетического состояния (на выравнивание энергетических параметров с окружающей их средой). Что приводит, в конечном счете, к падению вещества в центр масс, к сжатию, уплотнению, фазовому переходу, и образованию сфероподобных тел. Такое происходит по всему объему огромной Вселенной, в каждом ее уголке, в каждой ее точке, в каждой ее локализованной области, как дождевые капли в дождевом облаке, но чрезвычайно гигантских масштабах.
Главным виновником всего этого является остывание нашей Вселенной. Именно остывание Вселенной в глобальном масштабе, заставляет вещество менять свое агрегатное состояние и предстать перед нами в различных "обличьях": в виде различных плотных и холодных газо-пылевых облак, в виде планет, звезд, квазаров, и в виде различного рода "переходных конструкции" - планетно/ звездные системы, ассоциации, галактики, скопления, и т.д.

Таким образом, получается, что закономерности стремления к равновесии работают и на больших масштабах. Хотя мы сами никак не можем охватить космические конденсации целиком от начала до конца, из-за длительности и масштабности процессов, но знание основных закономерностей природы помогают нам понять, что же там происходит. Вещество, постоянно стремясь к равновесию с изменяющейся его окружающей средой, постепенно (и постоянно) меняет свое агрегатное состояние (вернее, окружающая среда, остывание Вселенной, его "тащит"). Что приводит к образованию бесчисленного количества космического конденсата, наблюдаемого нами как космические объекты. Вдобавок, по ходу смены этих агрегатных состояний, возникает движение (и изменение) объектов. Т.е., стремление к равновесию и смена агрегатных состояний, являются основными источниками движения в природе: хоть в микромире (атомы, молекулы), хоть в макромире.
На этом остановимся поподробнее.

Источники движении небесных объектов. Наблюдая за небесными объектами, кругом видим, что все находится в движении. Планеты кружатся вокруг Солнца, звезды кружатся вокруг центра галактики, скопления - вокруг центра скопления, и т.д. Если попытаемся ответить как обычно, что виновником всего этого является гравитация, энергия, искривленное пространство, и т.д., то суть яснее не станет. Так как не понятно, что такое гравитация, что такое энергия, и тем более, что такое кривое пространство. И, вообще, тут ссылки на эти "вещи", сдается мне, на полноценный ответ не тянут...

На этот вопрос удовлетворительный ответ можно получить только опираясь на фундаментальную закономерность природы: стремления к равновесии. Тогда, несмотря на гигантские, почти недостижимые для нас, масштабы, механизмы и источники их движений, на мой взгляд, становятся довольно понятными – это отличное от равновесия состояние взаимосвязанной системы.

Если взять, например, Солнечную систему, то она, как и всякая промежуточная "небесная конструкция" (галактики, скопления, и т.д.), не совсем равновесна. Она сегодня больше похожа на сплющенный диск, а это энергетически весьма невыгодное состояние. Нечто вроде возбужденного атома. Тогда, она будет стремиться к своему равновесному состоянию, к минимизации своего энергетического состояния. И процессы самопроизвольно пойдут в сторону образования сфероподобной формы. Сфероподобная форма - это равновесное, энергетически минимизированное состояние объектов.
Поэтому солнечная система постепенно будет сжиматься (конденсироваться), и двигаться к этому состоянию. А планеты, как дискретные элементы солнечной системы, кружась и вращаясь вокруг центра масс солнечной системы (который находится внутри Солнца), постепенно, по спирали будут дрейфовать в сторону Солнца. И, рано или поздно, упадут туда (лучше, конечно, позже...). Это больше смахивает на вращение шарика (или, шариков) по внутренней боковой поверхности неглубокого блюдца, до тех пор, пока они не свалятся на донышко блюдца.
Как видим, в движении планет Солнечной системы, ни гравитация, ни энергия, не являются главными "действующими лицами", они сами являются только "орудием" в руках более фундаментальной закономерности.

То же, самое, происходит и в масштабах галактики. Где, гигантские массы вещества (пыль, газ, звезды) вращаются вокруг центра галактики. Эти движения вызываются неравновесным состоянием галактики, наличием асимметрии некоторых параметров системы между центром и периферией, которую природа старается ликвидировать и установить равновесие.
Если на это посмотреть еще шире, и еще более охватно, то это является процессом конденсации (конденсацией галактики, коллапсом галактики). Конденсация идет масштабно, охватывает огромные пространства, вовлечены в это дело большие куски вещества (планеты, звезды, облака, и т.д.), и длится миллионы лет. Идет минимизация энергетического состояния системы. Так будет продолжаться до тех пор, пока все вещество галактики не упадет в центр масс, и не образуется там более масштабное сферическое тело (квазар). Таким образом, и здесь все подчинено к "главной цели" вещества - минимизации энергетического состояния системы.
Скорее всего, так же происходит и в скоплениях галактик. Там уже сами галактики (одновременно, видоизменяясь, и эволюционируя) постепенно будут дрейфовать в сторону центра масс скопления до тех пор, пока не упадут туда... И там тоже конденсация должна завершится неким грандиозным сферическим телом, и минимизацией энергетического состояния (К-тела).

Одним словом, всякое движение внутри Вселенной вызвано, неравновесным состоянием вещества и полей внутри Вселенной. И движение всегда направлено, как выше уже говорилось, в сторону достижения равновесия в большом (если речь идет о крупных масштабах, планеты, звезды, галактики), и в малом (если речь идет о микромире, атомы, молекулы, и т.д.). Иными словами, независимо от масштабов процессов во всех обособленных, взаимосвязанных системах, всегда они локально направлены в сторону достижения равновесного состояния, как внутри себя, так и с окружающей их средой. Это и порождает движение (и изменения) в природе.
А где движение происходит возле точек равновесия, и около равновесного состояния системы, движение носит колебательный, периодический характер (как маятник, спираль, круг, и т.д.).

Источниками этих движений, могут быть асимметричность электромагнитных полей, разная инертность тел при взаимодействиях, неравновесность различных термодинамических параметров: температуры, давления, концентрации веществ, и т.д. Все это говорит, что наша Вселенная на современным этапе, далека от внутреннего равновесия. Отсюда и движение всего и вся...

Это, конечно, вовсе не означает, что все объекты в нынешней Вселенной находятся в неравновесном состоянии. Состояние у них самое различное. Одни, действительно, более неравновесны (протооблака, планетные системы, галактики, скопления), и поэтому они развиваются более интенсивно (по космическим масштабам). Другие менее неравновесны - квазиравновесны ("горячие" планеты, звезды, квазары). В таких объектах, система идет (и находится в пути) к своему более равновесному состоянию, но чрезвычайно медленно, и чрезвычайно маленькими "шажками", даже, в некотором смысле, колебаясь (и пульсируя), что нам это порой кажется довольно стабильной структурой. Но они такими не являются. Они еще не достигли своего более равновесного состояния. Поэтому они и выделяют энергию.
Более устойчивом состоянии находятся уже отвердевшие космические тела: твердые планеты, белые карлики, нейтронные звезды, кварзоны.
Системы могут находится и в, так называемом, стационарном состоянии. Это, когда в системе сохраняется некий баланс прихода / ухода энергии и вещества. Таким путем, системе удается сохранять некое хрупкое динамическое равновесие. Такому состоянию соответствует, например, бак с водой, в котором имеется определенный уровень воды. Вода сверху прибывает, а снизу бака, через открытый вентиль, вода вытекает. Приход и уход воды уравновешены, поэтому уровень воды в баке сохраняется стабильным. Это устойчивое, стационарное состояние системы. В таком состоянии система может удержатся только до тех пор, пока есть баланс (приход / уход). Если это нарушится, то система "сломается" и перестанет быть. Такого рода объектам можно отнести живых организмов: растений, людей, животных. Так же, есть предположение, что таким же путем могут удержаться и объекты микромира: атомы, молекулы (баланс поглощения и излучения энергии, они, таким путем, колеблются возле некоторого равновесного значения)...

Все эти различные состояния систем, какой бы она не была на сегодняшний день (неравновесной, квазиравновесной, стационарной), являются лишь временными стадиями, временными "остановками", временно стабильными "точками", по пути к равновесному состоянию. Любая система, рано или поздно, придет в равновесие. Только, у какой-то системы, это займет больше времени, а у какой-то – меньше...

Не означает ли это, что, достигнув, положения равновесия, какая-либо система сможет остаться в дальнейшем без изменений, и стать вечным? В идеале, так и должно быть. Но в реальности, похоже что, такого никогда не происходит. Во-первых, всегда рядом есть другие объекты, которые воздействуют на данный объект и не дают ему "впасть в спячку", в абсолютное равновесие. Они будут постоянно его "тормошит". Во-вторых, в большинстве случаев, эта система (объект) входит как маленькая часть более большой мегасистемы. И изменение некоторых параметров большой системы, обязательно повлияет на данную систему, и будут подталкивать ее к некоторым внутренним и внешним изменениям. Тогда получим, либо периодически колеблющуюся систему возле точки равновесия, либо происходит дрейф равновесного состояния, и получится эволюция системы в каком-то направлении...
Все это многообразие систем, и все это многообразие различных состояний объектов, мы наблюдаем в нынешней Вселенной.

Метаконденсация. Как же мир пришел такому состоянию? Что за "механизмы" тут "работают"?
Один из самых вероятных путей прихода к такому состоянию - это метаконденсация. Коротко, это выглядит так.

После гигантского взрыва в далеком прошлом, который, по общепринятому мнению, положил начало нашей Вселенной, она стала раздуваться и остывать.
Сначала ее температура была очень высокой, порядка 10³² - 10³⁰ К. Затем температура и давление внутри стали спадать. Все это дало начала процессам конденсации, и спустя некоторое время, на очередной "ступеньке", сконденсировались известные нам микрочастицы - электроны, протоны, нейтроны. Температура мегаоблака (Вселенной) к этому времени была в районе 10¹² - 10¹⁰ К. Затем, по мере охлаждения, микрочастицы "сгустились" в ядра, потом в - атомы. Дальше, атомы объединились в молекулы. Молекулы в свою очередь - в объекты нашего масштаба, а также - в планеты и звезды. В дальнейшем, "сгущение" планет и звезд образуют различные ассоциации: группы, скопления, галактики. А дальше – скопления галактик, и сверхскопления...

Таким образом, по мере остывания Вселенной в таком широком диапазоне температур, от 10³² К вначале, и до сегодняшнего уровня (3 К), вещество проходит несколько ступеней конденсаций (возможно, десятки). Как и во всякой конденсации, по мере падения внутренней энергии Вселенной происходит сгущение вещества и "сборка" все более масштабных объектов (микрочастицы - ядра - атомы - молекулы - планеты/звезды - квазары, и т.д.).
Это реализуется через расширенную конденсацию - метаконденсацию. Где, после достижения веществом конденсированного состояния (газ, жидкость, тв. тело - ФППР) на одном масштабном уровне, процессы не останавливаются, так как внутренняя энергия Вселенной продолжает падать, поэтому дальше уже начинается взаимодействие "продуктов" конденсации ("обособленных шариков") этого масштабного уровня между собой, что приводит к их сгущению, и опять происходит фазовый переход первого рода (ФППР), что приводит к образованию более масштабного объекта, и таким образом, создается следующий масштабный уровень. Дальше опять, после достижения "твердого" состояния на этом масштабном уровне, процессы не останавливаются, по мере остывания Вселенной идут дальше, и эта процедура (ФППР) повторяется снова... Таким образом, череда последовавшиеся друг за другом ФППР, "создают" масштабные уровни организации вещества.

Схематично это можно выразить так:
(???) - ФППР - (микрочастицы) - ФППР - (атомы) - ФППР - (молекулы) - ФППР -(надмолекулярные образования, планеты/звезды) - ФППР - (галактики, квазары), и т.д.

Одним словом, получается, что, сама суть эволюции Вселенной представляет собой череду изменений фазового состояния вещества, который синхронно, пошагово меняется с изменением ее внутренней энергии. Притом, триплет ("газ, жидкость, твердое тело"), или, фазовые переходы первого рода (ФППР), повторяются на каждом масштабном уровне вновь и вновь. И таким образом, являются как бы "главным инструментом" природы, для создания масштабных уровней организации вещества. Такое многократное повторение одного и того же механизма (ФППР), приводит к образованию весьма схожих структур на самых различных масштабных уровнях организации вещества: от микрочастиц до сверхскоплений. А само изменение внутренней энергии Вселенной здесь выступает в роли "паровоза", которое все диктует, все и тащит, и заставляет вещество многократно менять свое состояние, и дает процессам целенаправленный характер. Что, в конечном счете, приводит к наблюдаемому иерархическому строению нашей Вселенной (микрочастицы - атомы - молекулы - планеты/звезды - галактики/квазары, скопления галактик, и т.д.). Все эти процессы продолжаются, и мы находимся только на определенном этапе развития нашей Вселенной...

Даже такой беглый обзор показывает, что и в этом случае просматривается "работа" фундаментальной закономерности: стремления к равновесии. Более того, она является основным движителем эволюции, и порождает явление метаконденсации во Вселенной. А она уже постепенно, шаг за шагом, спустя десятки миллиардов лет с "начала" Вселенной, приводит к сегодняшнему состоянию мира.

Некоторые следствия. Таким образом, похоже что, стремления к равновесии является одной из самых фундаментальных закономерностей нашего мира. Она охватывает всю Вселенную со всеми ее "потрохами": от невидимого микромира, до необъятного макромира. Все процессы во Вселенной тесно "повязаны" на ней: образование объектов, существование объектов, и их эволюция. Она же, невидимой красной нитью проходит через все эволюционные процессы самой Вселенной.
Поэтому, мне кажется, что
эта закономерность должна стать общенаучным принципом - принципом равновесия (симметрии), и наряду с общими принципами относительности (ОПО: принцип относительности масштабов, принцип относительности движений, и принцип относительности энергетических уровней), должна стать мощным инструментом познания окружающего нас мира. Более того, она должна занимать центральную, ключевую позицию среди них.

При таком подходе у нас появляется хорошая "точка опоры", оперевшись, на которой, можно понять многое.
а), ясным становится сущность энергии - это самопроизвольно возникающая движущая сила, направленная в сторону установления равновесия. Выше приводилось много примеров на это. Приведем еще один. Например, для получения электрической энергии, необходимо создавать и удерживать разность потенциалов на концах проводников. Естественно, это потребует дополнительных усилий. Если этого не делать, то разность потенциалов исчезнет, наступит равновесие и никакого тока (эл. энергии) не будет. Так же обстоят дела с любыми другими видами энергии. Везде нужны асимметрии неких параметров. Только тогда самопроизвольно возникает движение, и кинетическая энергия.

б), это же позволяет сказать, что общепринятое утверждение, что энергию нельзя создать и нельзя уничтожить может оказаться не совсем верным. Энергию (движущую силу) можно создать и можно уничтожить. Это не попытка отмены закона сохранения энергии, а лишь небольшое уточнение. Так как, чтобы получить энергию, мы должны сперва создать асимметрию какого-либо параметра, только потом уже идет дальше по цепочке - превращение одного вида энергии, в другую. Поэтому, говоря так, я имею ввиду именно о первоначальной асимметрии.
То, что это высказывание вполне правдоподобно, показывает более внимательное и вдумчивое наблюдение за нашей повседневной жизнью и за самой природой.
Создавая разность потенциалов в электрической цепи, получаем электрический ток, мы ее создали. Если уберем разность потенциалов, то никакой энергии не будет, мы ее уничтожили. Вся наша техника, работающая на двигателях внутреннего сгорания, использует силу давления сгоревшей углеводородной смеси, как раньше использовали давление водяного пара, в паровых двигателях. Эту движущую силу мы создали, и любое время можем уничтожить, и т.д.
В естественной природе вода течет и может совершать работу (значит, есть энергия), пока есть перепад высот (асимметрия). Если мы уничтожим перепад высот, то вода, естественно, течь никуда не будет, не будет способна совершать работу, а значит и не будет никакой энергии. То же самое, с ветром, ураганом, смерчем. Если не будет асимметрии давлений, никакого урагана, смерча, даже никакого ветерка не будет. Будет полный штиль, и тишь да гладь. Отсюда можно сделать однозначный вывод: энергию можно создать, можно и уничтожить.

в), это же объясняет необратимость процессов в природе. Процессы самопроизвольно идут только в сторону установления равновесия. А, наоборот, - никогда.
Многие периодические и циклические механические движения только кажутся обратимыми. А, в самом деле, они необратимы. Таковыми являются, например, движения маятника, или, движение Земли вокруг Солнца. Только на первый взгляд кажутся, что они одни и те же движения повторяют вновь и вновь, и возвращаются в первоначальное состояние. Но, это не совсем так. Из-за наличия трения, или иных возмущающих факторов, они постепенно теряют энергию, и движутся к своему равновесному состоянию. Их движения идут по затухающей. И, по сути, являются необратимыми.
Термодинамические, химические, и биологические процессы, по существу, представляет собой, сплошь и рядом, необратимых процессов. Процессы передачи тепла от горячего тела к холодному, или же, взаимодействие спирта с водой – как известно, необратимы.
Тепло от холодного тела к горячему, самопроизвольно, никогда не передается. Смесь спирта с водой, самопроизвольно, никогда не разделиться на чистую воду и чистый спирт. Биологические объекты (деревья, животные) развиваются только в одну сторону, обратного процесса никто никогда не наблюдал...
И еще. Говоря, о необратимости процессов, дополнительно можно сказать следующее: часто человек для облегчения вычислений делает упрощения, оставляя "за бортом" многие незначащие, на его взгляд, факторы, что приводит к ошибочному мнению об обратимости процессов в природе. В самом деле, в природных процессах участвуют (и действуют) сразу "букет" факторов, притом комплексно, скопом. Вследствие этого, "полноценный" природный процесс почти всегда необратим.

г), эта же закономерность порождает природных "сил" - сильных и слабых ядерных, электромагнитных, и гравитационных. Все они, по сути, несмотря на различные масштабы действия, являются лишь следствиями, асимметричного положения в материи, и ее движения в сторону равновесия.;
При таком подходе, появляется теоретическая возможность, объединить все четыре фундаментальные силы природы (гравитационные, электромагнитные, сильное и слабое) - в одну. Для этого необходимо, чтобы положение равновесия стала одной из центральных ключевых "фигур" в теории, и все остальное стремилось и "работало" на него. Тогда, положив, состояние равновесия, в основу некоей модели, вполне логично будет рассматривать все взаимодействия как одно - как результат неравновесности, и стремлении материи к состоянию равновесия. При таком подходе получается, что все они возникают при движении материи к равновесию. Таким образом, они являются лишь следствием неравновесного состояния материи.

д), видимо, эта же закономерность является причиной однонаправленности "времени". Как таковой, как отдельная субстанция, времени не существует. Оно является лишь динамической характеристикой различных процессов, идущих в различных системах. Поэтому у каждой системы есть свое "время", и оно неразрывно "сцеплено" с реальными процессами. Мы сами эту характеристику измеряем (выражаем) через наш некий выбранный эталон (вращение Земли, Луны, колебание маятника, атома, и т.д.). Где наш эталон служит единицей динамичности, и является своего рода "линейкой" (но, мы это называем часами), с помощью которого определяем (и измеряем) динамичность других процессов.
Наши ощущения динамики окружающего мира тоже основаны на сравнении (сопоставлении) скоростей внутренних процессов организма, с процессами внешнего мира. Где внутренние процессы организма служат "индивидуальными часами" конкретного человека. Это приводит к появлению субъективного "времени".
Раз мы тут определили, что процессы имеют необратимый характер и идут только в сторону достижения равновесия, то и у нас возникает ощущение что "стрела времени" имеет тоже только одно направление. Особенно это касается больших масштабов (космос, космические тела), где эволюционные процессы имеют чрезвычайно затяжной характер. Которых, мы не в состоянии охватить ни пространственно, ни во времени. Все это нами ощущается как некая необратимая "стрела времени".

е), эта же закономерность, скорее всего, имеет глобальный характер. Т.е., ведущие процессы вселенского масштаба также, видимо, направлены на достижение равновесия чего-то (на выравнивание чего-то) во Вселенной. Это и дает глобальным процессам определенное направление и служат движущей силой эволюции.
Считающиеся общепринятой на сегодняшний день точка зрения рождения Вселенной вследствие Большого Взрыва, или же, путем инфляционного расширения, на мой взгляд, невозможны без изначальной асимметрии неких параметров. Если предположить, что изначально Вселенная была в равновесном состоянии, то, для того, чтобы вывести ее из этого положения, нужны внешние воздействия, или же, изменение каких-то внешних, по отношении к нашей Вселенной, параметров. Она сама, самопроизвольно, никак не могла выйти из такого равновесного положения.
А если исходит из того, что все-таки в расширении "повинны", не внешние, а какие-то внутренние параметры, то, мы должны признать, что изначально внутри Вселенной существовала неравновесность, что явилась причиной взрыва, или же, инфляционного расширения. А само расширение (если это верно), является естественной реакцией на эту внутреннюю асимметричность и стремление природы уравновесить этих параметров в масштабе Вселенной.
Хотя, нельзя исключить вариант, что расширение имеет локальный характер, и охватывает только небольшую часть большой Вселенной, а в масштабе всей Вселенной никакого расширения нет. Но, суть от этого, не меняется. Стремление к равновесию все равно остается.

Таким образом, стремление природы к равновесию (симметрии), действительно, может оказаться одной из самых фундаментальных закономерностей нашего мира. Во всяком случае, известные нам физические явления и наблюдаемые факты пока подтверждают это. И если допустить, что эволюция Вселенной идет в направлении от неравновесности (асимметрии) к равновесии (симметрии), то необратимость процессов в природе и вытекающие отсюда последствия выглядят вполне естественными и закономерными. Тогда, чего мы называем терминами энергия, движение, сила, взаимодействие, время являются не первичными, а являются лишь следствием асимметрии. Вернее, -  асимметричного, неравновесного состояния нашей Вселенной. В таком случае, понятия симметрия (равновесие) и асимметрия (неравновесие) означают объективную реальность и становятся ключевыми понятиями.

Энтропия. Затронув понятие энергии, невозможно обойти понятие энтропии. Оно было введено в науку в середине 60 гг. ХIХ в. немецким физиком Р. Клаузиусом, для объяснения некоторых тепловых явлений в термодинамике. Вначале для того, чтобы отличить обратимые процессы от необратимых. Было известно, что энтропия возрастает только в результате необратимых процессов. Но позже выяснилось, что, оказывается, изменение энтропии можно рассматривать как внутреннюю эволюцию изолированной системы, так как изолированная система с течением времени самопроизвольно переходит равновесное состояние. При этом энтропия системы, по мере приближения к термодинамическому равновесию, монотонно возрастает, и равновесному состоянию соответствует состояние с максимальной энтропией. Получается, что изменение энтропии от минимума к максимуму, можно рассматривать как фактор эволюции («стрела времени»).

Но, на мой взгляд, это же положение, можно представить совсем по другому: система самопроизвольно переходит в равновесное состояние. Тут «эволюция» системы - движение системы к равновесию. И все – никакой энтропии. Здесь обращает на себя внимание тот факт, что одно и тоже состояние системы мы называем двумя различными терминами: максимум энтропии и равновесие. Не лучше ли убрать понятие энтропии, и оставив только понятие равновесия?

Тем более, что сейчас становится понятным, что, в реальной природе нет абсолютно изолированных систем, и не существуют обратимых процессов.
Даже если, вдруг бы обнаружили такого рода явлений, то всеравно, ни в каких системах, и ни в каких реальных процессах, энтропию невозможно ни поймать, ни измерить. Нет приборов измеряющих энтропию.
Скажем, например, пусть некая система стремиться к тепловому равновесию с окружающей ее средой. В таком случае, говорят, что энтропия должна неуклонно возрастать (либо внутри системы, либо в окружающей среде). Но, как бы, вы, не старались фиксировать рост энтропии, как бы вы не хотели ее "поймать", ни один прибор вам ее не зафиксирует, и ни один прибор вам не покажет ход роста энтропии, ни внутри системы, ни снаружи. Можете фиксировать изменение температуры, давления, но энтропию вы не обнаружите. Зато, рано или поздно, вы обнаружите наступления равновесия. Таким образом, здесь энтропия ведет себя как "неуловимый Джо", как некий пустой звук. Название есть, а ее самой нет.

Настораживает и другой факт. Несмотря на распространенное мнение, что энтропия, как бы, является мерой хаотичности системы, до сих пор нет разработанной шкалы энтропии (как, шкала температур, или, как шкала э/м волн). Нет "нуля", и нет эталона энтропии, относительно чего, можно было бы определить энтропии других систем. И, вообще, какая же это мера, если нет ничего, и не с чем ее сравнить?

Более того, в природе нет никакой реальной закономерности, которая бы реально указывала на наличие в природе такого явления, как энтропия. Не за что зацепиться, не за что ухватиться. Другое дело, равновесие. На явление равновесия примеров хоть отбавляй, которые недвусмысленно указывают, на то, что явление равновесия, это реальное физическое явление. Его можно обнаружить, его можно фиксировать. А энтропии - нет.

Все это приводит к выводу, что понятие энтропии - это не физическое понятие, а чисто математическое. Вернее сказать, что, энтропия - это математический трюк, математический прием, введенный Р. Клаузиусом, для того, чтобы как-то свести концы с концами, некоторых наблюдательных данных. Тем более, что оказывается, в науке такого рода приемы не единичны и он в этом деле далеко не одинок. Например, вот эти примеры:

эпициклы Птоломея, которые понадобились ему, чтобы правильно описать (математически) наблюдаемые движения планет Солнечной системы. Хотя в природе ни эпициклов, ни таких движений планет, каким представлял себе Птоломей, в действительности не было;

лямбда-член Эйнштейна, которого он ввел с "потолка", для получения стационарную Вселенную. Иначе, математика указывала на неизбежный коллапс Вселенной, а в реальности этого не наблюдалось. С "вставлением" лямбда-члена, все "пришло в норму". Мир был спасен...

некоторые современные теории применяют чисто математические операции: перенормировки, или, калибровки. Это делается для того, чтобы как-то избавиться от некоторых "нежелательных" эффектов (сходимостей, расходимостей, дурных бесконечностей, и.т.д.)...

Все это, по сути, являются математическими трюками, и к физическим явлениям и природным реалиям, не имеют никакого отношения. Они вводятся (и вводились) только на бумаге, как чисто математические операции, чтобы некая теория "сошлась" с наблюдательными данными.

Поэтому выдавать энтропию за нечто физическое и реальное не стоит. Тем более, не стоит выдавать ее за некий физический закон (второй закон термодинамики). А то некоторые, вообще, умудряются объявлять ее неким фундаментальным законом.
Например, никому же в голову не приходит, перенормировочные математические операции объявлять фундаментальным физическим законом. И строить на их основе некие физические теории... Или, объявить лямбда-член Эйнштейна фундаментальной физической сущностью, которая не дает сколлапсировать Вселенной. А вот энтропией, оказывается, можем, и не такое еще придумаем...

Часто приходится слышать, что вечный двигатель (ВД) невозможен, и что причиной тому является второй закон термодинамики. Что, как буд-то бы, энтропия не дает процессам "течь" вечно и реализоваться ВД. Это, конечно же, неверно. Не энтропия останавливает процессы (она - только на бумаге, только фикция). Процессы в природе останавливает реально наступившееся физическое равновесие. Именно реальное физическое равновесие не дает идти процессам дальше, и процессы затухают (и не получается ВД). Как видим, эфемерная энтропия тут совершенно не причем.

Кроме этого, понятие энтропии имеет ограниченную область применения, в основном, для тепловых процессов. Поэтому она фигурирует только в термодинамике: ни в механике, ни в электродинамике ее нет. Но, наша природа гораздо шире и гораздо разнообразнее, и не состоит только из одних тепловых процессов. Там есть и другие процессы.
Например, природа стремиться к равновесному состоянию не только в тепловых процессах, но и старается выровнять и другие параметры (разность давлений, разность потенциалов, концентрации вещества, и т.д.). Поэтому, когда речь идет о природных, реальных системах, более всего подходят понятия равновесие и симметрия. Они более шире, универсальны, и более подходящие для характеристики состояния системы и могут охватить все ее параметры. Чего не скажешь, об энтропии. Особенно, когда речь идет о Вселенной. Если сказать, что у нее возрастает энтропия, то, на мой взгляд, многое становится завуалированным и туманным. Не проще ли сказать, что Вселенная стремиться к своему равновесному состоянию (к симметрии), а сегодняшнее ее состояние является асимметричной и далекой от равновесия.

К этому нужно добавить, что в природе существуют немало явлений, в которых "законы энтропии" (второй закон термодинамики) не выполняются. Здесь особо бросается в глаза "поведение" живых организмов (растений, грибов, животных), которые вместо того чтобы рассыпаться и увеличивать свою энтропию, поступают, наоборот. Уменьшают свою энтропию, и знай себе, упорядочиваются.
Конденсационные процессы, то же, не укладываются в этот "закон". Где, вещество, вместо распыления и увеличения энтропии, "поступает не так": упорядочивается и образует тела.
Тут мы привели только пару наиболее ярких примеров невыполнения "фундаментальных законов энтропии". Есть и другие...
Так вот, для объяснения такого рода процессов и явлении, вводится (читай, высасывается из пальца) еще одно "важное" понятие - негаэнтропия. Оно как раз "устроено" противоположно "закону энтропии", и сразу все "объясняет".

Таким образом, неверное понимание понятия энтропии (откуда пошла сия) начинает приводит к некоторой путанице. И затрудняет правильное понимание многих вещей. Вдобавок, мало того, что сама "незаконнорожденная" (и нефизичная), так еще как снежный ком начинает порождать лишних сущностей (негаэнтропия).
Тогда как, при подходе к природным явлениям с точки зрения всеобщей, фундаментальной закономерности стремления к равновесии, таких вещей вообще не возникает. Везде вещество (или система), подлаживаясь и стремясь к равновесии с окружающей его средой, меняет свое состояние. Это осуществляется путем конденсации, испарения, атомных, химических, биологических, волновых, или, даже эволюционных процессов. Тут нет никаких энтропии и негаэнтропии. Просто они не нужны. Не надо выдумывать, например, для конденсационных явлений - негаэнтропию, а для испарений - энтропию. Более того, возводит их в ранг неких физических законов.
Одна только физически реальная закономерность, делает совершенно излишними надуманные и нефизичные понятия энтропии и негаэнтропии.
Таким образом, понятия энтропии и негаэнтропии вообще уходят из лексикона (как теплород и флогистон). Их будет заменять один общенаучный принцип - принцип равновесия.

Тут обнаруживается интересная вещь. Оказывается, равновесное состояние систем, давно уже математически выражена (в общих чертах). Только, мы это как-то еще не осознали. Известная всем формула Больцмана S = k ln W, применительно к любой системе, это, ни что иное, как формула равновесия. Так как, она показывает наиболее вероятностное состояние системы. А наиболее вероятностное состояние системы в конкретных условиях - это и есть равновесное состояние системы. Поэтому, в формуле S = k ln W, под S нужно понимать не энтропию, как обычно, а равновесное состояние системы (S, симметрия). Соответственно, чем больше S, тем равновеснее и устойчивее система. И она всегда будет стремиться к такому состоянию.

Резюме. Таким образом, в поведении природы усматривается некое стремлении к равновесии. Эта закономерность охватывает всю Вселенную: от микромира, до неизведанных высот макромира. Образование каждого обособленного объекта во Вселенной (хоть в микромире, хоть в макромире), и его эволюция, не проходит без участия этой закономерности. Да и сама эволюция Вселенной, по большому счету, тесно связана с ней.

Таким образом, эта закономерность становится для нас мощным инструментом познания окружающего нас мира. И поэтому, она должна стать общенаучным принципом - принципом равновесия (симметрии).

Такой принцип поможет нам разобраться следующими вопросами.
1), Более яснее представить образование и эволюцию всех объектов во Вселенной. Они все, на нынешнем этапе развития Вселенной, образуются путем конденсации и смены агрегатного состояния вещества, и дальше "двигаются" к своему равновесному состоянию, к минимизации своего энергетического состояния.

2), Более яснее представить эволюцию самой Вселенной. Ее эволюция состоит из череды последовательной смены агрегатного состояния вещества внутри Вселенной. Это происходит путем целого каскада ФППР (газ - жидкость - тв. тело), по мере остывания нашей Вселенной, что, по сути, представляет собой метаконденсацию. Движущей силой эволюции здесь выступает постепенное остывание Вселенной. Сами же причины остывания пока остается неясной: то ли это результат расширения, то ли нет никакого расширения, а просто идет отдача энергии куда-то.
Наша Вселенная, таким путем, стремиться к равновесию в глобальном масштабе. Но, какой мегапараметр она старается выравнивать на данном этапе, пока нам неизвестно (температуру? давление? плотность? количество вещества?, или, электромагнитные поля?).

3), Разобраться причинами и источниками движения в природе. Мы ныне наблюдаем движения всего и вся: планет, звезд, галактик, скоплений, и т.д. Так же, являемся свидетелями факта самоорганизация материи в сложные структуры, вплоть до появления живых организмов. Такое возможно только в неравновесной среде. При абсолютном равновесии невозможны ни энергии, ни движения, тем более, самоорганизация материи. Все это, по сути, вызвано, неравновесным состоянием вещества и полей внутри Вселенной.
Само движение всегда направлено в сторону достижения равновесия в большом (если речь идет о крупных масштабах, планеты, звезды, галактики), и в малом (если речь идет о микромире, атомы, молекулы, и т.д.). Это и порождает движение (и изменения) в природе. Поэтому пока есть асимметрия (неравновесность) - будет движение. Не будет асимметрии - не будет ни энергии, ни движения.

4), Разобраться фундаментальными силами природы. Все они (гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые ядерные) "генетически" тесно связаны со стремлением к равновесии, с минимизацией энергетического состояния. Поэтому появляется теоретическая возможность всех их описать единым способом (через энергетические характеристики), и увязать с условием равновесия.

5), Разобраться необратимостью процессов в природе. Все процессы в природе самопроизвольно идут только в сторону установления равновесия. В сторону нарушения равновесного состояния - никогда. Это и создает необратимость процессов в природе. Это же создает, так называемую, "стрелу времени".

6), Разобраться сутью понятия энтропии и негаэнтропии. Они, по сути, являются математическими приемами для мат.описания некоего явления (как эпициклы Птоломея, как лямбда-член Эйнштейна, как перенормировочные операции, и т.д.). Но, они сами, нефизичны. Т.е., в реальной природе нет такого явления как энтропия, так и нет негаэнтропии. В природе есть только реальное физическое явление - явление равновесия. Оно может заменить обеих.

7), Барьером на пути создания вечного двигателя (ВД), стоит не энтропия и энтропийные законы (они только на бумаге), а реальное физическое равновесие. Именно с наступлением равновесия процессы останавливаются и дальше уже не идут. Отсюда, однозначно следует, что на пути создания ВД барьером стоит явление равновесия.

8), И, наконец, при таком подходе, более понятным становится феномен энергии. В двух словах это можно выразить так: при нарушении равновесного состояния и появления неравновесности некоторых параметров в состоянии материи, самопроизвольно возникает движущая сила (и движение), направленная в сторону установления равновесия. Это и порождает явление энергии (и силы).
Таким образом, феномен энергии, оказывается тесно связанной с фундаментальной закономерностью нашего мира: стремления к равновесии. Она и является причиной энергии и движения. Получается, что энергия не самостоятельно существующая субстанция, и в реальности не существует, а является просто абстракцией (обобщенным понятием), отражающая, одну из граней движения материи.

С выяснением этого, становятся понятнее "природа" потенциальных и кинетических энергий. Потенциальная энергия - это наличие и степень неравновесности (асимметрии), а кинетическая энергия - это самопроизвольное движение в сторону равновесия. На этом месте обычно говорят: потенциальная энергия переходит в кинетическую.
Да и все виды других энергии тоже "построены" на этом. Разница чего-то (температуры, давления, количества вещества, эл. потенциалов, и т.д.), и стремление их выравнивать, и установить равновесие.

Отсюда появляется возможность, искусственно создавая разности неких параметров, получить энергию. Или же, остается умело воспользоваться природой созданные асимметрии (гидроэлектростанции, ветряные устройства, и т.д..).
Казалось бы, энергию можно получить из чего угодно. Достаточно создать асимметрию неких параметров: температуры, давления, разность потенциалов, и т.д., и поддерживать эту разность. Тогда самопроизвольно возникнет движущая сила (энергия) направленная на выравнивания этих параметров, и это можно использовать для получения полезной работы. Но, оказывается, не все так просто.
Вся суть в том, что, стоит ли овчинка выделки. Если наши усилия затраченные на создание и поддержание этой асимметрии не дают выигрыша в виде энергии, то, толку мало. Толк будет только в том случае, если затраты будут меньше, чем получаемые полезные работы.

В этом отношении привлекательным выглядит область электромагнитных явлений. Там уже есть готовая асимметричность. Но, как на деле извлечь из этого состояния необходимую нам энергию и поставит на службу электромагнетизм в полной мере, пока это неясно. Видимо, это вопрос будущего. А пока нужно внимательнее приглядеться к электромагнитным явлениям и изучить их во всех ипостасях. Мне кажется, здесь не все еще изучено. И, по мере их изучения, вполне могут появятся пути как это сделать.

 Copyright ©  Anaksagor Kanz,    30 октября 2001 г.    г.Уфа

ЛИТЕРАТУРА

И.Пригожин, И.Стингерс,              Порядок из Хаоса М.«Эдиториал УРСС», 2001

В.Ф.Дмитриева, В.Л.Прокофьев,   Основы физики    М.«Высшая школа», 2001  

И.Г.Власова,                                    Физика М.«Слово», 1998

О.О.Максименко,                            Химия М.«Слово», 2001

П. Девис,                                          Суперсила, М. «Мир», 1989

М. Клайн,                                         Математика-поиск истины, М. «Мир», 1988

И. Николсон,                                    Тяготение, черные дыры и Вселенная, «Мир»,1983