Техника - молодёжи 1999-07, страница 17

рода, хотя он и способен работать неопределенно долго, практически вечно. А чтобы выяснить причину этого удивительного феномена, следовало не отрицать бесспорные законы физики, а попытаться узнать — откуда и каким образом «кольцар» черпает энергию, приводящую его в действие.

Лжеученый Циолковский?

В одной брошюре, изданной в Калуге в 1914 г., а написанной девятью годами ранее (и переизданной в 1991 г. в первом номере «Журнала русской физической мысли»), Константин Эдуардович Циолковский высказал свои весьма оригинальные и смелые соображения о втором начале термодинамики. Некоторые отрывки из нее стоит процитировать, сохранив своеобразный стиль автора.

«Представим себе определенную, хотя может быть и очень низкую температуру пространства и вообще вселенной. Вообразим себе в этом пространстве изолированную <...> массу какого-нибудь газа при той же температуре. Я утверждаю, что температура газа не останется постоянной, несмотря на ее первоначальную равномерность. <...> Причина этого предполагаемого мною явления — всемирное тяготение.

<...> Вообразим в массе газа одну его молекулу, вибрирующую вверх и вниз. Так как она подвергается силе тяготения со стороны остальных молекул, то при поднятии или удалении от центра массы, скорость движения ее будет замедляться и наоборот. Таким образом, наша молекула, ударяясь о верхние молекулы с меньшей скоростью, будет замедлять их движение, вследствие чего температура верхних молекул понизится; ударяясь же с усиленною скоростью о нижние молекулы, она будет ускорять их движение, отчего их температура должна повыситься. <...> Результатом этого будет громадная неравномерность температур, которую легко вычислить <...>. Более всего очевидно влияние силы тяжести на повышение в столбе весомого газа. Это повышение никакими иными причинами объяснить нельзя. Вполне разумно сомневаться в приложении изложенной гипотезы к жидким и твердым телам, но уж никак не газообразным.

<...> Как-то давно я читал статью. Автор ее, говоря о неизбежном потухании Солнца, надеется, что природа двуногих все-таки извернется. Тогда я подумал: какой оптимизм! и не находил сам возможности выпутаться из беды. Но вот прошло два десятка лет и в моей душе созрело семя надежды об обратимости процесса рассеяния тепла. Если это так, то человечеству открывается будущее, независимое от солнечной энергии и даже внутренней самостоятельной теплоты Земли. <...> Мы не знаем всех условий, при которых это возможно. Пока мне выяснилось только влияние силы всемирного тяготения».

Дырка в кабине лифта

Согласно определению, введенному в физику еще Исааком Ньютоном, сила тяготения — это просто причина ускорения небесных тел, и только. Но как и почему она возникает — Ньютон отказался измышлять какие-либо гипотезы. Касается это и сил любых других фи

зических взаимодействий, открытых уже в более поздние времена (электромагнитных, межмолекулярных, межатомных, внутриядерных и всех прочих): считается, что они просто существуют, и все тут.

Впрочем, еще в конце прошлого века Генрих Герц (тот самый, чьим именем названа единица частоты) попытался объяснить возникновение сил физического взаимодействия существованием потоков «мирового эфира». Но, поскольку вскоре «мировой эфир»

2. Схема «кольца-ра» инженера Лазарева: циркуляция воды в изолированном кольцеобразном сосуде с пористой перегородкой продолжается неопределенно долго из-за того, что силы гравитации и поверхностного натяжения, действующие на молекулы, никогда не могут уравняться.

был изгнан из физики опытами Майкельсо-на — Морли и теорией относительности Эйнштейна, о работе Герца быстро забыли.

А в середине нынешнего века «мировой эфир» возродился под именем физического вакуума в квантовой электродинамике, объясняющей возникновение сил физического взаимодействия существованием потоков виртуальных, ненаблюдаемых частиц. Например, согласно этой теории, электрически заряженные тела притягиваются или отталкиваются друг от друга потому, что непрерывно обмениваются между собой виртуальными квантами с энергией hv. А возникновение силы всемирного тяготения некоторые физики объясняют существованием виртуальных частиц-гравитонов, на роль которых претендуют всепроникающие нейтрино. Физический вакуум принципиально отличается от «мирового эфира» только тем, что относительно него невозможно измерить абсолютную скорость движения по инерции.

3. Схема «эффекта Кнудсена»: если между сосудами с сильно разреженным газом поддерживается постоянная разность температур, на систему действует стационарная сила F реактивной отдачи тепловых квантов hv.

Виртуальные частицы возникают и исчезают столь быстро, что их невозможно непосредственно обнаружить. Однако взаимодействующие тела обмениваются, хотя не наблюдаемой непосредственно, но все же реально существующей энергией. А там, где происходит движение энергии, должны действовать законы термодинамики.

В ней, термодинамике, существует такой принцип: сила рождает поток, а поток рождает силу (следствие так называемых соотношений взаимности Л.Онсагера). Скажем, поток

воды рождает силу, вращающую трубку электрогенератора, а сила вращения гребного винта создает поток воды, движущий корабль.

Термодинамика, конечно, не имеет дела с физическим вакуумом. Но она способна описывать явления («эффекты Кнудсена»), происходящие в так называемом техническом вакууме — любом газе, давление которого столь мало, что его частицы сталкиваются только со стенками сосуда.

Если два сосуда с «газом Кнудсена» соединить капилляром и создать между этими сосудами постоянную разность температур Ti — Тг > 0 (для чего к одному из них придется постоянно подводить тепло, а от другого его отводить, создав поток AQ/At), то давление в горячем сосуде Pi будет стабильно превышать его давление в холодном сосуде Рг, в результате чего возникнет сила F, постоянно действующая в направлении, противоположном направлению потока тепла (рис.3).

Фактически такое устройство окажется чем-то вроде «фотонного двигателя», создающего тягу за счет излучения тепловых, инфракрасных электромагнитных квантов hv. Но этому «двигателю» вовсе не обязательно двигаться: его можно соединить «лоб в лоб» с другим таким же устройством, создающим такую же, но противоположно направленную силу F, и замкнуть друг на друга противоположно направленные потоки тепловой энергии (рис.4а,б). В результате получится термодинамическая модель системы электрически заряженных частиц, обменивающихся виртуальными квантами, пригодная для объяснения возникновения сил любых физических взаимодействий.

То есть тела, которые притягиваются к другим телам или отталкиваются от них, не имеют права считаться строго изолированными системами, а потому в этом случае возможно «вечное движение» не нарушающее законов термодинамики. Ведь все тела бесконечно большой Вселенной взаимодействуют друг с другом посредством силы всемирного тяготения и поэтому образуют единую бесконечно большую термодинамическую систему, обладающую бесконечно большим запасом свободной энергии. Сила всемирного тяготения как бы пробивает стенки любой термодинамиче

ской системы (вспомним рассуждения Циолковского!) и включает ее в вечный вселенский круговорот энергии.

Пока идут часы...

До сих пор считается несомненным, что Солнце светит только за счет энергии, выделяющейся при реакциях термоядерного синтеза, протекающих в его плотном ядре при огромных температуре и давлении. В этом усомнился лишь астроном Н.А.Козырев, пришедший полвека назад, на основе анализа известных

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 7 9 9

15