Последние работы - Пуанкаре А.
ISBN 5-93972-038-2
Скачать (прямая ссылка):
Максвелла. Как полагает Аррениус, именно это ему и удалось найти.
Действительно, как работал бы демон Максвелла, чтобы нагреть половину
газообразной массы, охлаждая при этом другую половину? Он разделил бы
сосуд на две части перегородкой, снабженной маленькими дверцами, которые
он смог бы открывать или закрывать, когда угодно. Если бы быстрая
частица, двигающаяся слева, приближалась к одной из этих дверей, он
поспешил бы ее закрыть и частица отскочила бы влево, и, напротив, он
открыл бы дверь для медленной частицы, двигающейся слева или для быстрой
частицы, двигающейся справа. В конечном счете, слева находились бы
быстрые частицы, а справа - медленные, газ с левой стороны был бы теплым,
а с правой стороны - холодным.
Итак, что происходит в Туманностях? Материя там очень разреженная,
частицы газа лишь слабо удерживаются гравитацией. Следовательно, частицы
должны часто отрываться и теряться в бесконечной пустоте. Но какие
частицы больше всего подвержены этому? Очевидно, это самые быстрые
частицы. Действительно, ракета, запущенная с начальной скоростью с
поверхности Земли, будет иметь тем большие шансы выйти из сферы земного
притяжения, чем больше была ее начальная скорость. Следовательно,
частицы, которые остаются в Туманности, будут медленными, т. е.
холодными, а частицы, которые покидают Туманность, будут быстрыми, т. е.
теплыми. Таким способом Туманности могут оставаться холодными, несмотря
на теплоту, которую они получают от Солнц. Имеет место некий отбор,
наподобие производимому демоном Максвелла. Однако этот отбор является
автоматическим.
Частицы, выскальзывающие из Туманностей, в конце концов входят в сферу
притяжения Солнц и падают на их поверхность, приобретая большую скорость
вследствие тяготения. Одновременно с тем, как они добавляют массу Солнцу,
они поддерживают теплоту столкновениями друг с другом.
16
Демон Аррениуса
Однако такое решение еще не удовлетворительно. Во-первых, хорошо
известно, что масса Солнца не увеличивается. Во-вторых, Туманности, в
конце концов, опустели бы и потеряли свою материю, которая
сосредоточилась бы в Солнцах. Мир стал бы однообразным и пришел к
тепловой смерти, но другим путем. Таким образом Аррениус вынужден
дополнить свою гипотезу. Для этого он прибегает к явлению давления света
Максвелла-Бертолли. Известно, что очень легкие тела отталкиваются светом,
так, например, образуются хвосты комет, очень разреженная материя которых
отталкивается солнечным светом. Аррениус предполагает, что очень мелкие
частицы, отделившиеся от Солнца, могут подвергаться аналогичному
действию. Сначала они образуют солнечную корону, но там не
останавливаются: давление Максвелла отталкивает их намного дальше, за
пределы солнечной системы и до отдаленных Туманностей. Туманности,
отдающие материю Солнцам, получили бы материю обратно, так что получилось
бы полнейшее равновесие между материей, которая прибыла, и той, которая
убыла.
Что нам следует думать о такой соблазнительной теории? Все ли трудности
устранены? Еще нет. Материя подчиняется двум антагони-ческим силам: силе
ньютоновского тяготения, которое притягивает ее к Солнцу, и давлению
Максвелла, которое склонно ее оттуда оттолкнуть. Первая из этих сил берет
верх над второй, если тело большое и тяжелое, т. к. она пропорциональна
массе, тогда как давление излучения зависит от площади поверхности.
Отталкивание, наоборот, берет верх для капелек, размеры которых
составляют только несколько тысячных долей миллиметра. Наконец,
притяжение вновь берет верх для тел, которые очень малы по отношению к
длине волны и, следовательно, которые, не могут отражать свет, как,
например, для изолированных частиц. Тогда можно представить себе нечто
вроде возвратнопоступательного движения: капельки отталкиваются Солнцем;
по той или иной причине, находясь на некотором расстоянии, они
скапливаются в достаточно большое тело или распадаются на слишком
маленькие частицы. Притяжение вновь берет верх, материя сталкивается с
Солнцем, где она вновь принимает форму капелек и так далее, до
бесконечности.
Но это не вечное движение. Работа, необходимая для поддержания этого
бесконечного возвратно-поступательного движения, получена из солнечного
тепла. Мы имеем дело с тепловой машиной. Каков коэффи-
Демон Аррениуса
17
циент полезного действия этой машины? Легко видеть, что он не может
превысить половины. Действительно, одна из этих частиц может
рассматриваться как экран, который задерживает солнечное излучение. Когда
частица отталкивается, то пространство, в котором это излучение может
распространяться, расширяется, сюда и затрачивается тепло Солнца. Закон
Максвелла показывает, что эти затраты в точности равны работе давления
излучения. Таким образом, половина энергии, исходящей от Солнца, будет
использована для механической работы над частицей, а другая половина для
нагревания пространства. Следовательно, потерянная теплота в конечном
счете достигает Туманности. В силах ли демон Аррениуса возвратить нам эту
