Техника - молодёжи 1986-10, страница 27
именно этот поворот и есть компенсация Клаузиуса, свидетельствующая о том, что не все процессы в системе были обратимы. Если же необратимости не было, то и стрелка должна вернуться в исходное положение, и мы никаким путем не могли бы установить, происходили в ящике какие-нибудь движения или все в нем пребывало в состоянии покоя. Ясно, что не только разница в сжатиях пружины, не только поворот стрелки часов, но и любая форма регистрационной записи (фотография, цифры на бумаге, кинолента, магнитная пленка), позволяющая установить последовательность событий в системе, тоже является компенсацией Клаузиуса и, как таковая, в обратимой системе невозможна. А это значит: в обратимых системах в принципе нельзя отличить настоящий момент от предыдущего, то есть в них времени попросту нет! Вот почему фраза, которую некогда любил повторять французский математик Э. Пикар: «Мы измеряем время с помощью движения, а движения — с помощью времени», в свете этих взглядов потребовала уточнения, ибо стало ясно: не всяким движением можно измерять время. По мнению французского физика Коста де Боре-гара, формулировку Пикара следовало бы скорректировать так: «Мы измеряем время с помощью изменений, а изменения — с помощью времени». А что такое изменения? Да это же и есть компенсации Клаузиуса, те самые, по которым только и можно безошибочно определить, был или не был обратимым тот или иной процесс и которые только тогда и появляются, когда в дело вмешивается необратимость. ПОЧЕМУ НЕВОЗМОЖНА МАШИНА ВРЕМЕНИ Если в обратимой системе время отсутствует, то что может нам помешать соотносить движения, происходящие в ней, с показаниями часов, идущих в нашем необратимом мире? В таком случае будут «и волки сыты, и овцы целы»: мы ухитримся и обратимость изучаемых процессов сохранить, и необратимость времени соблюсти. А самое главное: сможем анализировать во времени поведение обратимых систем, в которых его вообще нет! Задумаемся теперь, за счет чего удалось достичь столь чудодейственного симбиоза, пусть и грешащего против дотошной логики, но зато давшего ту богатую научную жатву, которой так славна классическая механика? Оказывается, уравнения классической механики могут «срабатывать» только тогда, когда изучаемая система доступна наблюдению. В противном случае тела в системе будут двигаться сами по себе, а часы в нашем мире будут идти тоже сами по себе. Чтобы сопоставить каждое показание часов с координатами и скоростями движу щихся тел, необходимо наблюдать эти тела, необходимо измерять характеризующие их движения величины. А это значит, что между системой изучаемой — объектом — и изучающей — наблюдателем — должен быть контакт, должно быть взаимодействие. В классической механике считалось, что это взаимодействие ничтожно, что оно не влияет на движение объекта, что им всегда можно пренебрегать и что законы классической механики одинаково применимы к любым объектам. Вспомним: Лаплас говорил о возможности «выразить одним уравнением как движение самых больших тел мира, так и движение мельчайших атомов». События в молекулярной и атомной физике в начале нашего века произвели впечатление разорвавшейся бомбы. Оказалось: уравнения классической механики давали отличные результаты только потому, что энергия изучаемых механических движений в неисчислимое число раз превышала энергию, необходимую для их наблюдения. Но энергия движения молекул, атомов и электронов сопоставима с энергией, необходимой для наблюдения. Поэтому в молекулярной или атомной физике каждое наблюдение искажает состояние системы и аннулирует добытые ранее значения других величин. Вот почему анализ процесса измерения в физике XX века выдвинулся на одно из первых мест и привлек к себе внимание крупнейших физиков как в нашей стране, так и за рубежом. Этими исследованиями было установлено, что наблюдение и измерение — процессы необратимые, не могущие протекать без выделения теплоты. Чтобы живое существо могло видеть, слышать, осязать, обонять, в его органах чувств должна выделяться теплота, в них должны происходить обязательно необратимые процессы. И оказывается, эфемерная точность измерения и расчета может потребовать фантастических расходов энергии. По подсчетам французского ученого Л. Бриллюэна, для измерения длины с точностью до Ю"50 см потребовалась бы энергия, равная 2 • 10 34 эрг. Поглощение одного-единственного кванта с такой энергией в процессе измерения привело бы к мгновенному взрыву лаборатории, а заодно и всей Земли. Не менее неожиданными оказались и расходы энергии на расчетные работы. По данным А. Шлютера, для рас* чета молекулы метана требуется провести вычисления в 104 точках. Если даже в каждой точке нужно выполнить всего 10 операций и вести вычисления при сверхнизких температурах, то и тогда потребуется электроэнергия, производимая всеми электростанциями земного шара в течение столетия! А «демон Лапласа»? Да прежде, чем он мог бы предсказать, что произойдет в следующую секунду, он развалил бы нашу планету на куски! МййММАЙЙАЙАММи СТИХОТВОРЕНИЯНОМЕРА(НФ-ПОЭЗИЯ)Александр СУВОРОВ, г. Сыктывкар * * * Забытое в памяти вечно хранится. Да разве же можно забыть хоть на миг, как в черном пространстве исчезла граница, к которой летел человек напрямик?! Как резко делилась Вселенная прежде на познанный свет и непознанный мрак! Но верил летящий всесильной надежде, горящее сердце сжимая в кулак. И он пересек эту грань, эту муку, он стер недоступную эту черту и вдруг превратил в неземную науку свою молодую земную мечту. И это в сознаньи навеки осталось. И память навеки в себе сохранит и страх перед бездной, и злую усталость, и мертвых планет обожженный гранит... Вячеслав КУПРИЯНОВ, Москва * * * Сколько воздуха над тобой, чтоб сдержать удар световой и направить звездный прибой в корни, вскормленные листвой! Сколько солнечного вещества расплескалось у самых ног, чтобы к небу текла трава, как волну, вынося цветок! Сколько мягких трав и цветов и сколько упорных камней,— чтоб от них оттолкнуться на светлый зов и лететь над землей своей... 25 |
