Термодинамика реальных процессов
Шрифт:
Очевидно, что после вычленения наипростейших элементов Вселенной дальше разлагать уже больше нечего. С этого момента метод анализа становится бессильным. Но теперь перед нами открывается новый, единственно возможный в данной ситуации, прямо противоположный путь – путь синтеза. Им мы и воспользуемся.
Метод синтеза, то есть соединения, составления простых частей в более сложное целое, является тем завершающим аккордом, который позволит достроить физическое здание ОТ. При этом главным объектом синтеза, в ходе которого простые части соединяются в более сложное целое, служат наипростейшие элементы, полученные методом анализа; их можно рассматривать как исходный строительный материал Вселенной, первокирпичики мироздания. Эти первокирпичики представляют собой те "первоначала всех вещей", из которых складывается се сущее.
Поскольку упомянутые первокирпичики не являются черным ящиком, постольку составленное из них более сложное целое (объект) тоже не есть черный ящик: синтезируя данное целое, мы всегда бываем в курсе его состава, а значит, можем судить о его свойствах. Найденные более сложные объекты, в свою очередь, тоже включаются в процесс синтеза, а в результате могут быть получены еще более сложные объекты и т.д. Здесь очень важно обратить внимание на следующее принципиальное обстоятельство: во всех случаях при синтезе сложных объектов исходными конструктивными элементами строительства служат не вещества более простых объектов, как иногда думают, а целиком более простые явления, состоящие из количеств и качеств вещества и количеств и качеств поведения этого вещества. Это в корне меняет всю картину синтеза, в чем мы будем иметь возможность вскоре убедиться.
Таким образом, общая проблема изучения Вселенной фактически распадается на два этапа: первый из них посвящен анализу мироздания, а второй – его синтезу, начиная с наипростейших элементов. Ни один из этих этапов в отдельности не в состоянии послужить основой для успешного решения поставленной задачи, ибо первый этап вплоть до элементарного явления имеет дело только с черными ящиками, то же самое происходит во втором этапе при отсутствии элементарного явления. В свете изложенного очень четко вырисовываются сравнительная роль и решающее значение таких категорий, как анализ и синтез. Неразлучность этих категорий – непременное условие достаточно глубокого проникновения в суть объективной реальности. Без них и их единства невозможны ни общая теория природы, ни теория познания вообще. Известно, что до настоящего времени наука шла в основном по пути анализа. Теперь ей предстоит решительно встать на путь синтеза [ТРП, стр.52-53].
2. Парадигма ОТ и эволюция.
Приняв условия игры методом синтеза и разложив Вселенную по полочкам, мы теперь должны научиться выстраивать для любого данного количественного уровня мироздания ряды усложняющихся форм явлений, начиная от наипростейшего и кончая наисложнейшим. Юмор ситуации можно было бы усмотреть в том, что сейчас мы стоим перед проблемой, которая значительно сложнее исходной, когда пытались мысленно расчленить Вселенную на отдельные частные формы явлений. Может даже показаться, что все предыдущие рассуждения ни на йоту не сдвинули нас с места. Это впечатление еще более усиливается, если обратить внимание на следующее чрезвычайно важное обстоятельство, о котором я прежде умышленно умалчивал.
Суть его заключается в том, что все реальные формы явлений непрерывно изменяются, эволюционируют. Чтобы убедиться в неуклонном изменении количественных и качественных характеристик всех объектов природы, достаточно внимательно оглядеться вокруг себя: в ходе наблюдаемых изменений простейшие формы явлений постоянно трансформируются в более сложные, а сложные, в свою очередь, распадаются на более простые. Подобная калейдоскопическая картина не очень обнадеживает. Однако было бы преждевременным впадать в пессимизм, ибо возникшие осложнения вполне можно обратить себе на пользу. Но для этого надо прежде определить смысл, который мы будем вкладывать в термин "эволюция".
В ОТ под эволюцией я буду понимать изменение набора существенных для явления характеристик и связывающих их функций, то есть изменение законов, управляющих конкретными формами явлений. Следовательно, эволюционные – это только такие изменения, которые сопровождаются сменой действующих законов, поэтому не всякие изменения явления могут считаться эволюционными в строгом смысле этого слова; например, на практике слово "эволюция" иногда употребляется для обозначения любых изменений явления, в том числе не входящих за рамки действия определенных законов.
Фатальная неизбежность эволюции
Таким образом, посредством новой монопарадигмы идеи эволюции с самого начала заложены в основу построения ОТ, они играют в ней ведущую, направляющую роль. Раньше я по возможности избегал говорить об эволюции, дыбы не затруднять осмысливание вводимых понятий. Теперь без понятия эволюции вообще невозможно дальнейшее продвижение вперед: эволюция есть очередное неизбежное, органически вытекающее из всего предыдущего звено в цепи наших логических рассуждений. Именно эволюция явлений дает нам в руки ключ к успешному решению поставленной задачи.
Очевидно, что наблюдаемый в природе бесконечный набор всевозможных форм явлений – это результат их эволюционного развития на данный момент. Следовательно, проблема построения конкретного ряда усложняющихся форм явлений для данного количественного уровня мироздания может быть сведена к проблеме эволюции вещества и его поведения на этом уровне: зная закон эволюции и ее отправные точки – наипростейшее и наисложнейшее (либо какое-нибудь промежуточное) явления, мы всегда сможем синтезировать искомый ряд и прийти к интересующему нас явлению. Беда заключается в том, что нам не известны ни законы эволюции, ни ее отправные точки для различных уровней мироздания; мы только можем предполагать, что наисложнейших форм на каждом уровне должно быть много, а наипростейшая – всего одна; основанием для такого предположения служит пример расчленения Вселенной. Но мы располагаем основным уравнением ОТ, связывающим главные количественные меры явления, попытаемся реализовать этот аппарат [ТРП, стр.53-55].
3. Основное уравнение эволюции ОТ.
Выше уже отмечалось (см. уравнения (14) и (15)), что все свойства Вселенной определяются экстенсором N1 . Значит, экстенсор можно использовать также и для количественного выражения законов эволюции.
Само по себе абсолютное значение экстенсора N1 определяет уровень эволюционного развития явления, причем под абсолютным в термодинамике понимается значение, отсчитываемое от некоторого абсолютного начала (абсолютного нуля) отсчета. Нас же в первую очередь должен интересовать не уровень, а изменение этого уровня, ибо эволюция – это изменение законов, управляющих явлением, причем законы могут претерпеть качественное (скачкообразное) изменение только в условиях конечного, скачкообразного изменения величины экстенсора. Следовательно, на роль критерия, однозначно определяющего эволюционное (скачкообразное) изменение всех характеристик ?Хiэ явлений, надо избрать не экстенсор N1 , а его изменение ?N1э . Но в силу сказанного выше сами эволюционные скачки экстенсора ?N1э также определяются экстенсором. Поэтому основное уравнение эволюции ОТ можно записать в виде
?Хiэ = Fiэ(?N1э), (21)
или
?Хiэ = Фiэ(?N1).
Здесь Fiэ и Фiэ - соответствующие функции, где под ?Хiэ можно понимать скачки любой из характеристик эволюционирующих явлений, включая количества и качества вещества и его поведения.
Уравнение (21) характеризует основной закон эволюции ОТ. В нем отражены все интересующие нас конкретные законы эволюции. Они, в свою очередь, определяют все возможные эволюционные ряды на всех количественных уровнях мироздания. Преимущество уравнения (21) по сравнению с прежними уравнениями (14) и (15) заключается в том, что на практике обычно легче находится изменение некоторой величины, чем ее абсолютное значение, ибо тогда данную величину можно отсчитывать уже от любого условного, а не абсолютного нуля отсчета. Например, в термодинамике изменения внутренней энергии, энтропии, температуры и других характеристик определяются значительно проще, чем абсолютные значения этих величин, причем существуют различные условные нули их отсчета. Тем не менее и в данном случае трудность проблемы заключается в том, что непосредственно извлечь законы эволюции из уравнения (21) практически невозможно вследствие предельной общности последнего. Кроме того, оно, как и уравнения (14) и (15), в известном смысле условно, ибо в обобщенной форме выражает лишь принципиальную сторону имеющихся связей (об этом уже говорилось в гл. II) [ТРП, стр.55-56].