Мистер Томпнис внутри самого себя - Гемов Г.
ISBN 5-7029-0343-9
Скачать (прямая ссылка):
спросил мистер Томпкинс.
- Нет. Нетрудно представить себе случаи, когда одна треть молекул
воздуха в комнате движется вверх и вниз по вертикали между
Озеро мечтаний
295
полом и потолком, другая треть движется по горизонтам между передней и
задней стеной, а остальная треть движется также по горизонтам, но между
правой и левой стеной. Но если бы в какой-то момент времени молекулы
двигались именно таким образом, то вскоре из-за столкновений их скорости
оказались бы распределены по всевозможным направлениям. Упорядоченное
движение молекул полностью не исключено и всегда имеется шанс, что в
какой-то момент и на очень короткое время, если наблюдение продолжается
достаточно долго, тепловое движение может стать упорядоченным. Но такое
событие весьма мало вероятно. Ставить на то, что оно произойдет, все
равно, что ставить на то, что при бросании монеты она несколько сотен раз
подряд выпадет вверх орлом, хотя такое также встречается, хотя и очень-
очень редко.
Степень беспорядка, случайности молекулярного движения в физике
измеряется энтропией, которая по причинам, входить в которые здесь было
бы неуместно, определяется как логарифм вероятности, приписываемой
конкретному типу движения. Поэтому наибольшее значение энтропии
соответствует наиболее вероятному совершенно беспорядочному движению, в
то время как типам молекулярного движения, которые обладают определенной
степенью порядка, физики приписывают меньшие значения энтропии.
- А что такое закон возрастания энтропии? - поинтересовался мистер
Томпкинс.
- Закон неубывания энтропии утверждает, что естественная тенденция
событий заключается в переходе от менее вероятных, или упорядоченных,
распределений к более вероятным распределениям, обладающих большей
степенью беспорядка. Моя жена Вера, как любая домохозяйка, хорошо знакома
с законом возрастания энтропии. Чтобы поддерживать порядок в доме,
требуется все время прилагать усилия, и сколько бы вы ни трудились, все
будет мало. А вот для того, чтобы в доме воцарился беспорядок, никаких
усилий не требуется; достаточно посидеть сложа руки денек-другой. Тому,
кто по долгу службы отвечает за состояние дорожных покрытий, нет
необходимости заботиться о специальном оборудовании, чтобы сделать
вверенные его попечению дороги совершенно непроезжими. А всякому
армейскому офицеру известно, каких усилий стоит научить солдат ходить в
ногу и как легко нарушается строй, если лишь немного ослабить дисциплину.
- А разве нельзя как-нибудь обойти столь печальное положение вещей в
природе? - улыбнулся мистер Томпкинс.
296
Мистер Томпкинс внутри самого себя
- Как ни прискорбно, нельзя. Если бы закон возрастания беспорядка не
выполнялся для теплового движения, то стали бы возможны некоторые весьма
необычные технические проекты. Если бы молекулы воздуха можно было
"заставить" достаточно часто двигаться с описанным выше распределением
скоростей (когда одна треть молекул движется вверх-вниз, другая треть -
вперед-назад и еще одна треть - вправо-влево), то можно было бы строить
реактивные самолеты, способные летать без топлива. Действительно, треть
всех молекул, движущаяся в одном и том же направлении, образовала бы
идеальный "естественный" реактивный двигатель. Мы могли бы построить
автомашину, способную двигаться без заправки топливом: такая машина
черпала бы энергию беспорядочного теплового движения от поверхности
дороги, поскольку любое дорожное покрытие очень горячо по сравнению с
абсолютным нулем и превращала бы его в упорядоченное движение колес.
Помимо прочего такие автомашины делали бы намного терпимее температуру на
городских улицах летом, так как, отсасывая тепло от дорожного покрытия,
они охлаждали бы проезжую часть улиц. Однако построить такого рода
машины, хотя они и ни в чем не погрешат против закона сохранения энергии,
не представляется возможным, так как они нарушают закон возрастания
энтропии. Их часто называют вечными двигателями второго рода, сохраняя
название "вечный двигатель первого рода" за фантастическими машинами,
нарушающими закон сохранения энергии.
- Вернемся к растениям, - предложил мистер Томпкинс.
- Охотно. Предположим, что вы посадили в землю желудь и из него вырос
огромный дуб. Сложные органические молекулы, образующие ствол, ветви и
листву дуба, состоят из атомов, некогда входивших в состав молекул
поглощенной листьями дуба двуокиси углерода, воды и некоторых простых
неорганических солей, всосанных корнями дуба из почвы. Мы имеем в данном
случае превращения простых молекулярных структур из воздуха и водных
растворов солей в почве в высокоорганизованные структуры молекул белков и
растительных клеток. Нет никаких сомнений, что вторые структуры сами по
себе гораздо более упорядочены, чем первые, и что в процессе роста
энтропия возросла.
- Что я вам говорил? - воскликнул виталист. - Отмеченное вами
различие в сложности между органическими и неорганическими молекулярными
структурами со всей определенностью доказывает, что мы должны ввести
