Максим Карпенко

Вселенная Разумная

природу этой величины. И это замечание не было академическим кокетством.

Вузовские учебники термодинамики, как правило, избегают подробного и внятного изложения физического смысла энтропии.

Философские труды грешат отсутствием необходимой конкретности, и вдобавок перегружены специфической терминологией и непременными нападками на противников, принадлежащих к иным, нежели автор, школам. В научно-популярной литературе определения энтропии либо очень многословны, либо излишне некорректны, либо рассматриваются в контексте узкой темы данной книги.

Этим я вовсе не хочу заявить о своих претензиях на исчерпывающее объяснение понятия энтропии - я только прощу снисхождения у читателя, который сделал бы это лучше меня: приведенные ниже рассуждения являются компиляцией из разных симпатичных мне книг.

Кроме того, я прошу заинтересовавшегося читателя почаще обращаться к специальной литературе, хотя бы для того, чтобы спорить со здесь написанным.

Итак, с точки зрения классической термодинамики величина энтропии выражает способность энергии изолированной системы к превращениям или - менее корректно, но более, быть может, понятно, - разность энергетических потенциалов между системой и средой.

Возьмем хорошо заряженную электрическую батарею и присоединим к ней лампочку. При помощи такой нехитрой операции мы можем превращать электрическую энергию в свет, или, другими словами, потенциальную энергию батареи в кинетическую энергию летящих фотонов.

Электрическая энергия батареи в этом опыте будет расходоваться на нагрев спирали, то есть переходить в тепло, которое будет безвозвратно рассеиваться или диссипировать в окружающее пространство. Этот переход, как говорит нам наш опыт, будет необратимым.

Термин необратимый означает, что рассеянная энергия в нашу батарею сама по себе уже вернуться не может. При полном разряде батареи вся электрическая энергия батареи превратится в конечном итоге в теплоту и наступит состояние энергетического равновесия между батареей (системой) и окружающей средой. Здесь можно сказать, что энтропия батареи достигла максимума, который характеризует наступление равновесного состояния, когда дальнейшие энергетические превращения становятся уже невозможными.

Это удивительное стремление изолированных систем быть как все и не выделяться свойственно и сжатой пружине, и сосуду со сжатым газом, и водоему в горах, не имеющему притока (=изолированному) и низвергающемуся водопадом в долину. Это и хорошо знакомое автомобилистам коварное стремление предоставленного самому себе (изолированного) аккумулятора к саморазряду, и форма песчаной насыпи, и остывающий на выключенной плите чайник - запасенная в изолированной системе энергия тем или иным путем в конце концов рассеивается в пространстве, девальвируется. Система стремится к состоянию с максимумом энтропии, соответствующему нулевой разности потенциалов между собой и средой.

Эта направленность развития изолированных систем и является содержанием Второго закона, или начала термодинамики, говорящего о том, что энтропия любой изолированной системы со временем повышается.

Творцы Второго начала Р. Клаузиус, в 1865 году сформулировавший представление об энтропии, и В. Томсон применили его ко всей Вселенной в целом. Грустный результат этой гигантской экстраполяции, известный как концепция тепловой смерти Вселенной, вот уже более ста лет служит предметом научных споров.

Проведенные в последние десятилетия теоретические исследования больших микро- и макросистем привели к появлению целого ряда научных дисциплин, базирующихся на законах больших чисел и в том числе статистической физики, в рамках которой понятие об энтропии трактуется несколько отличным от термодинамического образом.