<<
>>

8.2. Связь второго начала термодинамики с диссипацией энергии

С моей точки зрения, замечательно глубокий анализ локальных физических аспектов проблемы необратимости дал С.Д.Хайтун, в книге [Хайтун, 1996] которого приведена и исчерпывающая библиография по этой проблеме. Имея в виду замкнутую Вселенную, в которой выполняется закон сохранения энергии, он замечает:

Проблема необратимости проста по формулировке. Как физика является фундаментом естествознания, так и сама физика покоится на механике Ньютона-Гамильтона. Но уравнения механики симметричны во времени, ее мир обратим, тогда как реальные процессы необратимы.

Пригожий в книге [Пригожий, Стенгерс, 1994] замечает:

Второе начало термодинамики в том виде, как его сформулировал Клаузиус, т.е. утверждение о том, что все происходящие в природе процессы вызывают увеличение энтропии, относится к физико-химическим процессам. К этим процессам относятся химические реакции, перенос тепла или вещества, диффузия и т.д. Все эти процессы увеличивают энтропию и не могут быть описаны в терминах обратимых преобразований, как в примере с колебаниями маятника. Каждая химическая реакция устанавливает некоторое различие между прошлым и будущим: она эволюционирует к равновесному состоянию, которое должно существовать в нашем будущем. Аналогичным образом в изолированной системе все неоднородности распределения температуры сглаживаются, и в будущем распределение становится однородным. Таким образом, эволюция обретает весьма ограниченный смысл: она приводит к исчезновению порождающих ее причин.

Сам Пригожий, который являлся выдающимся современным специалистом в области физики необратимых процессов, попытался решить проблему необратимости за счет

В книге [Шульман, 2004] я распространяю эти представления и на сферу квантовой механики.

102

8. О необратимости

использования более "богатого" (чем пространство Гильберта) пространства функций, описывающих квантовомеханическую эволюцию состояний. В используемой им модели к действительной части показателя экспоненциального множителя добавляется или вычитается (в зависимости от знака времени) малая мнимая часть, что автоматически позволяет внести различие между прошлым и будущим. Однако Хайтун справедливо указывает на произвольность такой модификации решения, если исходные уравнения остаются неизменными. Более того, автор [Хайтун, 1996] убедительно доказывет, что общность понимания проблемы необратимости и представления о ее решении у крупнейших физиков и математиков мира 19-го и 20-го столетий является мифом. Их взгляды зачастую значительно расходятся, а то, в чем многие из них единодушны, основывается на принципиальнейших ошибках. Важнейшая и наиболее типичная из них состоит в получении необратимых уравнений из обратимых путем неявного отбрасывания одной из двух альтернативных ветвей развития процесса или явления. Хайтун перечисляет основные направления статистической теории необратимых процессов и показывает, что четыре из них (кинетическая теория, теория флуктуации, эргодическая теория и теория обратимого динамического хаоса) теснейшим образом связаны с механикой Гамильтона и не могут ей противоречить, а значит, не могут привести к адекватному описанию необратимых процессов. Пятое же направление -синергетика - изучающая необратимый динамический хаос, напротив, является существенно негамильтоновой и поэтому не может быть выведена в качестве следствия из динамики замкнутых систем. Еще раз повторю, что автор работы [Хайтун, 1996] подробно исследует практически все известные линии получения необратимых соотношений и каждый раз указывает то конкретное место, где допущена логическая или математическая ошибка.

Важнейшим идейным пунктом монографии [Хайтун, 1996] является обращение к формулировке второго начала термодинамики, данной Вильямом Томсоном, согласно которой в ходе необратимых процессов происходит диссипация механической энергии. При таком понимании именно диссипация энергии является необходимым и достаточным условием необратимости процесса. Хайтун апеллирует к классическим (Больцман, Гиббс) мысленным опытам с расплыванием газа шаров (вследствие строго упругих соударений) из угла по всему объему сосуда или расплыванием капли красителя в прозрачной несжимаемой жидкости и утверждает, что в отсутствие диссипации энергии оба эти процесса обратимы.

<< | >>
Источник: М. X. Шульман. ПАРАДОКСЫ, ЛОГИКА И ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВРЕМЕНИ Москва 2006-2011. 2011

Скачать готовые ответы к экзамену, шпаргалки и другие учебные материалы в формате Word Вы можете в основной библиотеке Sci.House

Воспользуйтесь формой поиска

8.2. Связь второго начала термодинамики с диссипацией энергии

релевантные научные источники: