Юный техник 1967-07, страница 23

Парадокс?!

Над загадкой «демона» ученые бились в течение 50 лет. И ошибка была обнаружена. Оппоненты Максвелла нашли, наконец, контраргументы. «Демон», сказали они, состоит тоже из частичек, находящихся в движении. Потому, обладая сверхъестественной чуткостью, он будет лишь беспорядочно закрывать и открывать отверстие и не сможет руководить движением молекул в сосуде. Вся система тоже будет хаотично колебаться. Но из хаоса никакой выгоды для себя мы не извлечем.

В наши дни «демон» Максвелла окончательно повержен специалистами многих областей физики. Кибернетики, например, доказали, что «демон» не сумеет вовремя открыть крышку, так как подлетающая частичка слишком поздно дает о себе знать. Специалисты квантовой механики убеждают, что «демон», не имея возможности точно определить координаты движения молекулы, будет в большинстве случаев трудиться невпопад, впустую.

Но самое важное не то, что «демон» трижды повержен. Почему идея об извлечении энергии из океана немедленно была отправлена в корзину, а над задачей Максвелла ломали головы многие ученые?

Максвелл в общем-то и сам прекрасно знал, что все выводы второго закона термодинамики верны. Знал, и все-таки его изощренный ум подсунул коллегам задачку, на решение которой пришлось потратить немало сил. Дело в том, что вслед за работами Карно и Клаузиуса, положившими основы термодинамики, оформилась новая теория — кинетическая теория тепла. И та и другая на первый взгляд вроде бы дополняли друг друга. Противоречие между ними подметил только глаз Максвелла. Кинетика рассматривала тепло как производное движения молекул, термодинамика конкретно о природе тепла ничего не говорила. Используя эту лазейку, Максвелл и изобрел своего «демона», который, подчиняясь законам кинетической природы тепла, приводил к неожиданным выводам — законы термодинамики неверны. Неверны, конечно, временно. Благодаря эксперименту Максвелла противоречия были замечены, и их устранили.

Мы познакомили вас с одним из приемов науки — экспериментом, который проводится не в лаборатории, не с помощью приборов, а в голове исследователя. К такого рода экспериментам прибегали многие ученые. Эйнштейну, например, мысленный эксперимент послужил отправной точкой к построению теории относительности. Умозрительные опыты в лаборатории порой и не проведешь. Но это и не рассуждение, как вам может показаться. К рассуждениям мы прибегаем, решая ту или иную задачку, когда ее результат уже заложен в известных нам законах и формулах. Мысленный же эксперимент приводит к неизвестному результату. И обычно чаще всего к нему прибегают тогда, когда требуется устранить противоречия между двумя близкими друг другу теориями. С этой задачей блестяще справился «демон» Максвелла.