Сомнение в универсальности второго начала термодинамики

К удалению|12 июня 2008Сомнение в универсальности второго начала термодинамики свидетельствует, согласно критерию фальсифицируемости Карла Поппера, о том, что второе начало термодинамики является предметом не только слепой веры, но и научного познания. Вера в универсальность второго начала базируется на неразрывной связи возможности нарушения второго начала с возможностью создания вечного двигателя. Это обстоятельство явилось причиной многочисленных попыток со стороны энтузиастов найти способ нарушения второго начала с целью окончательного решения энергетической проблемы. Но универсальность второго начала подвергается сомнению не только со стороны энтузиастов, но и профессиональных физиков, о чем свидетельствуют публикации в научных журналах и опубликованная недавно книга [1] .

Введение

Известный физик Артур Эддингтон писал [2] : «Второе начало термодинамики занимает особое положение среди законов Природы. Если кто — то скажет, что ваша любимая теория находится в противоречии с уравнениями Максвелла — ну что же, тем хуже для уравнений Максвелла. Если обнаружиться, что она противоречит наблюдениям, ну, эти экспериментаторы иногда получают неправильные результаты. Но если окажется, что ваша теория противоречит второму началу термодинамики, это не оставит никакой надежды избежать ее полного краха и подрыва вашей репутации».

История

Отношения большинства физиков ко второму началу термодинамики определяются во многом его историей. В настоящее время наиболее известны формулировки второго начало термодинамики, предложенные Р.Клаузиус в 1850 году и Томсоном в 1851 году. Известна также формулировка В.Оствальда, предложенная в 1888 году, в которой второе начало формулируется как невозможность создания вечного двигателя второго рода [3] . Однако, в рамках классической механики эти формулировки не содержат ничего принципиально нового по сравнению с принципом Карно, опубликованном в 1824 году в гениальной работе «Размышление о движущей силе огня…» [4] . Поэтому истинным автором второго начала является Сади Карно. Это понимали ученые в начале 20 века. Например, Мариан Смолуховским в работе [5] изданной в 1914 году писал: Принцип Карно, интуитивно осознанный им, мы называем со времен Клаузиуса вторым началом термодинамики. Принцип Карно не может называться вторым началом термодинамики только по той причине, что термодинамика и главный ее постулат об эквивалентности тепловой и механической энергии (первый закон термодинамики), появились позднее его. Ричард Фейнман пишет в книге [6] , своего широко известного курса лекций по физике: «Так случилось, что так называемый второй закон термодинамики был открыт Карно раньше первого закона!»

Гениальность работы Карно заключается, прежде всего, в том, что, пользуясь представлением о теплороде, он утвердил второе начало на очень прочной основе, которую не могли поколебать все те изменения, которые произошли в физики в последующие годы. Обосновывая свой принцип Карно писал [3] , что нельзя получить из тепла движущую силу (работу) большую получаемой в рассмотренном им цикле так как «это было бы не только вечным движением, но и беспредельным созданием движущей силы без затраты теплорода или каких-либо других агентов». И хотя здесь упоминается теплород, выявленная связь между вторым началом термодинамики (в формулировки Карно) и невозможностью вечного двигателя остается верной во всех представлениях. Нарушение принципа Карно, то есть второго начала, означает возможность вечного двигателя. Формулировка В.Оствальда добавляет к этому только слова о вечном двигатели второго рода, а формулировка Томсона эквивалентна принципу Карно.

Литература

# Vladislav Capek and Daniel P. Sheehan, «Challenges to The Second Law of Thermodynamics Theory and Experiment», Springer. Series: Fundamental Theories of Physics, Vol.146, 2005. [http://www.springer.com/physics/book/978-1-4020-3015-4]
# A.S. Eddington, The Nature of the Physical World. Macmillan, New York, 1948.
# Марио Льоцци, История физики (перевод с итальянского) «Мир» М.1970.
# Сади Карно, «Размышления о движущей силе огня и о машинах способных развивать эту силу», Сборник работ «Второе начало термодинамики» ГТТИ, Москва-Ленинград, 1934.
# М.Смолуховский, «Границы справедливости второго начала термодинамики», УФН 93, 724 (1964). (M.Smoluchowski, «Gultigkeitsgrenzen des zweiten Hauptsatzes der Warmetheorie», in Vortrage uber kinetische Theorie der Materie und der Elektrizitat (Mathematische Vorlesungen an der Universitat Gottingen, VI). Leipzig und Berlin, B.G.Teubner, 1914, p.87).
# Р.Фейнман, Р.Лейтон, М.Сэндс, Фейнмановские лекции по физике. Т.4. Кинетика, теплота, звук. «Мир» М.1967.