Тектология (всеобщая организационная наука)

Богданов Александр Александрович

Нагревшиеся молекулы воды своими усилившимися ударами передают избыток своей энергии движения пограничным молекулам льда. Избыток этот парализуется активностями сцепления льда, пока не уравняется с ними; а тогда получается полная дезингрессия, которая, как мы знаем, вызывает разрыв связи: поверхностная частица льда отрывается, переходит в массу жидкой воды. Вся избыточная тепловая энергия, приобретенная частицей до того момента, ушла на борьбу с активностями сцепления, на то, чтобы парализовать их: поэтому кинетическая энергия самой частицы оказывается не больше, чем была, и по-прежнему измеряется температурой 0 °C. То же происходит и со следующими частицами льда. Таким образом, при нагревании общей массы воды в пограничной со льдом области поддерживается прежний уровень 0 °C, противодействуя этому нагреванию, пока не исчезнет весь лед.

Если дело идет не о нагревании, а о повышающемся давлении, то это означает, что кинетическая энергия частиц окружающей среды в среднем для каждой частицы не увеличивается, но увеличивается число их ударов, действующих на пограничную область данной системы. И здесь от частиц к частицам прибавляющиеся активности давления передаются внутрь ее. Они увеличивают частоту столкновений между частицами, стремясь тем самым уменьшить размах их движений. И опять-таки эти вливающиеся активности способны конъюгировать и вступать в дезингрессию с сцеплением молекул льда; при дезингрессии они отрывают их и присоединяют к жидкости, а так как объем воды меньше, чем объем льда, то давление тем самым уменьшается.

Но, как уже упоминалось, вода — исключение. Если взять другую подобную систему, например «твердая ртуть — жидкая ртуть», то наблюдается прямо противоположное. Добавочные активности давления вступают в дезингрессию не со сцеплением частиц твердого тела системы, а с активностями, противодействующими сцеплению в жидкости. Давление уменьшает амплитуду (размах) движения частиц жидкости, так что эта амплитуда становится меньше расстояния между частицами, и они колеблются, уже не заходя друг за друга, не перемешиваясь свободно, а удерживаясь около одного среднего положения: так именно движутся частицы твердого тела. Происходит замерзание некоторой доли жидкости; при этом объем ее, однако, уменьшается, что, как в предыдущем случае таяния льда, уменьшает давление.

Почему же активности одного рода — сила давления — парализуют путем дезингрессии в двух разных случаях не одинаковые, а прямо противоположные активности, как бы выбирая те, которые надо, по закону Ле-Шателье? Дело именно в выборе и есть, только не в сознательном, разумеется, а в стихийном подборе.

Молекулярные движения научная теория представляет в виде бесчисленных и разнообразно направленных «бесконечно малых» активностей. Если в систему вступают извне новые такие активности, то, очевидно, следует принять всевозможные их сочетания с прежними, всевозможные элементарные их столкновения, их конъюгации, дезингрессии. Но из этих сочетаний одни будут устойчивы, другие — неустойчивы; первые будут удерживаться, вторые — устраняться подбором.

Так, в системе «вода — лед» активности внешнего давления должны вступать в дезингрессии частью с движением молекул жидкости, переводя их в твердое состояние, частью со сцеплением молекул льда, расплавляя его. Но так как лед занимает больше объема, чем вода, из которой он получился, то в случаях первого рода от этого давление будет возрастать, в случаях же второго рода оно будет уменьшаться. Спрашивается, какие из этих изменений окажутся устойчивее?

Ответ зависит от строения системы, в которой эти процессы происходят; пока оно неизвестно, не исключена ни та, ни другая возможность. Но надо вспомнить, что такие же точно процессы шли в системе и раньше, до вступления новых активностей: отдельные частицы воды переходили в лед, увеличивая внутреннее давление, отдельные частицы льда — в воду, уменьшая давление. Если бы те и другие из этих изменений были более устойчивыми, то вся система отнюдь не явилась бы системой равновесия, ее структура непрерывно преобразовывалась бы: в первом случае в одну сторону, во втором — в другую. Этого не было: те изменения, которые переходили известную границу, немедленно оказывались менее устойчивыми и устранялись подбором. Структура систем равновесия для современного научного мышления тем и характеризуется, что они заключают в себе противоположные процессы, взаимно нейтрализующиеся на некотором уровне. Дело представляют таким образом, что на этом уровне напряжения противоположно направленных актив-ностей равны; когда же один из двух процессов, усиливаясь, поднимается над этим уровнем, то напряжение соответственных активностей становится более значительным и поток их направляется в обратную сторону, как вода, поднявшись выше своего среднего уровня, падает вниз. Так поддерживается равновесие, а с ним и устойчивость системы в обычных условиях.

Теперь можно судить заранее о том, что получится, когда вступающие извне активности давления в различных конъюга-циях и дезингрессиях обусловливают превращение некоторых частиц воды в лед, некоторых частиц льда в воду. Изменения первого рода, еще увеличивая давление, создают новую разность напряжений, которая направляет поток активностей в обратную сторону; следовательно, эти изменения неустойчивы, подбором устраняются. Изменения второго рода, уменьшая давление, которое уже повышено над средним уровнем, уменьшают и разность напряжений и обратного потока активностей не вызывают; а потому они устойчивее первых, подбор для них благоприятнее. Результат именно тот, какой соответствует закону Ле-Шателье: обнаруживается процесс, уменьшающий эффект внешнего воздействия, как бы противодействующий ему.

В примере с ртутью, напротив, переход твердых частиц в жидкое состояние повышает давление, переход жидких в твердое — понижает. Поэтому при внешнем давлении процессы первого рода как увеличивающие разность напряжений будут менее устойчивы, процессы же второго рода как ее уменьшающие — более устойчивы. Общий результат подбора — обратный предыдущему, опять в согласии с законом Ле-Шателье. И то же, очевидно, должно иметь место для всякой системы равновесия, какие бы активности ее ни составляли, какие бы противоположные процессы в ней ни нейтрализовали друг друга. Например, в нашем организме постоянно происходят процессы, освобождающие и поглощающие теплоту, в приблизительном равновесии по отношению к данной среде; если она изменяется в сторону нагревания, усиливаются процессы, поглощающие теплоту; если в сторону охлаждения, то противоположные — теплообразующие.

Но все это относится именно к системам равновесия. С неуравновешенными системами дело обстоит совершенно иначе. В них если и идут изменения одновременно в двух противоположных направлениях, то одна из двух групп их устойчивее, а потому целое преобразовывается шаг за шагом в ее сторону. Какие же результаты получаются при внешнем воздействии на такого рода комплексы?

Иллюстрацией может послужить смесь водорода и кислорода, называемая также гремучим газом. При обыкновенной температуре она кажется вполне уравновешенной системой, никакими нынешними методами нельзя непосредственно обнаружить в ней происходящего химического изменения. На деле оно, однако, происходит: смесь превращается в водяной пар, т. е. процессы соединения водорода с кислородом преобладают над обратным. Но реакция здесь идет так медленно, что нужны, по приблизительному расчету, основанному на наблюдении хода ее при высоких температурах и на формуле изменения скорости реакций Вант-Гоффа, сотни миллиардов лет, чтобы она завершилась. Это система ложного равновесия, как ее обозначают; она не уравновешена химически, а также в смысле температуры, потому что при реакции выделяется теплота и смесь должна, хотя неуловимо, самонагреваться.

Пусть к ней прилагается внешнее воздействие — нагревание. Внутренние изменения комплекса в эту сторону уже были устойчивее противоположных, то же относится и к вновь присоединяющимся. Не только не возникает противодействия им, но ход соединения водорода с кислородом ускоряется, обусловливая еще прибавочное нагревание смеси, как раз обратное тому, что бывает с системами равновесия. При температурах, близких к обычным, это опять-таки ничтожная, неуловимая величина; но чем выше температура, тем более она возрастает; на уровне около 600 °C она становится так велика, что ускоряет процесс до степени взрыва, в свою очередь дающего нагревание в несколько тысяч градусов. [131] Этот взрыв, однако, не есть нечто новое тектологически — он продолжение того процесса, который шел раньше; изменен только его темп.

131

Как раз при этих температурах водород, кислород и водяной пар образуют уже настоящую систему равновесия, в которой реакции соединения нейтрализуются параллельно идущими реакциями разложения. При 3000 °C таково сочетание из 88 % гремучего газа и 12 % водяного пара.

Таково «ложное равновесие». Под этими словами подразумеваются, следовательно, два факта: во-первых, равновесие непрерывно нарушается в определенную сторону, комплекс находится в процессе преобразования; во-вторых, мы непосредственно не замечаем этого благодаря несовершенству наших органов восприятия и методов наблюдения. Когда же мы говорим об «истинном равновесии», то и это отнюдь не означает точного, полного равновесия, а только тенденцию к нему в двухсторонних колебаниях. Если кристалл соли находится в ее насыщенном растворе, то это «истинное равновесие», совершенно так же, как вода и лед при 0 °C. Между растворением частиц кристалла и осаждением других из раствора, между таянием льда и замерзанием воды нет точного равенства во всякий данный момент; но если сейчас перевешивает первый процесс и уклонение от уровня получается в одну сторону, то в следующий момент преобладание перейдет ко второму, колебание направится в другую сторону и т. д.