Термодинамика реальных процессов
Шрифт:
Однако дискретность вещества вовсе не означает, что дискретными должны быть и сопряженные с ним интенсиалы. Благодаря дискретности экстенсоров и всеобщей связи явлений, определяемой третьим началом ОТ, при подводе порции любого данного вещества все интенсиалы микроансамбля одновременно претерпевают скачкообразные изменения, но величины этих скачков зависят от размеров, а следовательно, и емкости микроансамбля. У малого микроансамбля скачки интенсиалов могут быть значительными. С увеличением числа квантов микроансамбля каждый последующий квант приводит к уменьшению скачков и в пределе они обращаются в нуль - вещество приобретает свойство непрерывности. Как видим, описанное свойство интенсиалов микроансамблей скачкообразно изменяться от порций вещества имеет совсем другую природу, чем дискретность экстенсоров. Поэтому ни о какой дискретности интенсиалов говорить нельзя, в частности, это касается и времени, которое
В макромире вещество может рассматриваться как непрерывная среда, или континуум (таким свойством обладает любая достаточно большая совокупность микрочастиц или достаточно большой микроансамбль). Даже песчинки в большом количестве обладают определенными свойствами континуума: способны течь, передавать давление во все стороны и т.д.
При проверке экстенсора иногда могут помочь правила проницаемости и отторжения (см. параграф 2 гл. III), согласно которым микромир в той или иной степени прозрачен для нанополей и способен их излучать и поглощать; макромир в определенной мере проницаем для нанополей и микрообъектов и тоже в состоянии их излучать и поглощать; вещество каждого данного истинно простого явления должно также обладать способностью участвовать в специфическом и универсальном взаимодействиях и т.д.
Этот перечень обязательных свойств, которые должны быть присущи каждому истинно простому явлению, можно было бы продолжить, но и сказанного вполне достаточно для всестороннего испытания и апробации любого экстенсора, даже когда отдельные его свойства проявляются не очень заметно. Если экстенсор для данной степени свободы выбран неверно, то это с первых же шагов его применения приведет к противоречиям и ошибкам, то есть не будут соблюдаться упомянутые выше правила и могут отсутствовать рассмотренные выше свойства.
Таким образом, изложенные правила и свойства крайне сужают рамки возможного выбора экстенсора и делают его весьма определенным и однозначным. Они также предельно облегчают главную трудность, связанную с открытием нового явления: речь идет о необходимости предварительной выработки соответствующих новых понятий, терминов, размерностей и т" д. Благодаря имеющимся правилам теперь достаточно вначале установить лишь одну из таких важнейших характеристик, как экстенсор или интенсиал, ибо их произведение дает энергию. Все остальные характеристики находятся без особых затруднений. Например, знание понятия времени помогло на новой основе подойти к изучению хронального явления, знание массы - метрического, температуры - термического и т.д. [ТРП, стр.219-220].
6. Метод подмены явлений.
К сожалению, на пути правильного понимания обсуждаемой проблемы стоят еще многочисленные трудности и помехи, обусловленные традиционными представлениями. Попытаемся разобраться в этом вопросе более подробно и в какой-то мере обратить эти трудности себе на пользу.
Сейчас известны экстенсоры, каждый из которых одновременно приписывается многим формам явлений. Известны также явления, каждое из которых может определяться несколькими экстенсорами сразу. Не меньше помех создают случаи, когда истинно простому явлению приписывается сложный экстенсор, либо, наоборот, когда сложное явление рассматривается как простое.
Характерным примером может служить масса, с помощью которой на практике принято определять кинетическую, гравитационную, химическую, фазовую, диффузионную, фильтрационную и гидродинамическую степени свободы системы. Однако в свете изложенного приходится признать, что масса не может характеризовать такое большое число разнородных явлений. Подобно всякому экстенсору, она специфична и поэтому должна принадлежать только одному явлению, как мы убедимся в дальнейшем, - кинетическому (точнее метрическому). Все остальные явления либо несамостоятельны, либо по своей сущности вообще не могут рассматриваться как простые.
Другого рода характерными примерами служат механическая, фильтрационная и гидродинамическая формы движения. Каждая из них может быть описана с помощью нескольких экстенсоров: массы m , объема V , плотности ? или удельного объема ? [21, с.98]. Такого рода подмена экстенсоров возможна, например, если они связаны между собой уравнением состояния или другим подобным соотношением.
Ситуация, когда простое явление рассматривается как сложное, вполне реальна; она может быть обусловлена, например, отсутствием должных понятий и терминов и соответствующего математического языка, необходимых для правильного выбора экстенсора [21, с.99], либо недостатками традиционных представлений. В этих условиях в качестве экстенсора приходится пользоваться подручными понятиями, которые неадекватно, недостаточно точно описывают истинную картину явления, либо
Многие недоразумения объясняются неполнотой традиционных представлений и проистекают из факта существования в природе простых форм вещества в виде особых букетов - ансамблей. При этом не составляет труда спутать разные простые явления (экстенсоры), входящие в данный ансамбль, или даже целый ансамбль экстенсоров принять за один экстенсор. В первом случае примером может служить теплота, которая рассматривается как кинетическая (в молекулярно-кинетической теории теплоты), волновая (в волновой теории теплопроводности) или электрическая (в электронной теории теплопроводности) форма движения; а во втором - электрон (сложный ансамбль, состоящий из многих форм вещества), который рассматривается только как электрический заряд (электрическое вещество), либо фотон (тоже сложный ансамбль), который рассматривается как волна. В первом примере тепловое вещество переносимого ансамбля подменяется скрепленными с ним либо массой, либо электрическим веществом и т.д. В примере с электроном гроздь различных веществ подменяется одним его электрическим веществом. Ясно, что такой подход не будет приводить к ошибкам и противоречиям лишь до той поры, пока не придется столкнуться с ансамблями, имеющими иное сочетание порций веществ или изменяющими это сочетание в ходе изучаемого процесса. После этого теория неизбежно начинает конфликтовать с опытом, а сфера ее приближенного действия резко ограничивается.
Из сказанного должно быть ясно, что при изучении любого истинно простого явления требуется строго придерживаться его родного языка. Например, о тепловом явлении нельзя говорить на молекулярно-кинетическом языке и т. д. Вавилонскому смешению языков в упомянутых выше теориях способствовало существование простых форм вещества в виде ансамблей. Но одновременно оно сделало возможным взаимное влияние явлений и взаимные превращения различных форм энергии.
При изучении сложных явлений возможности заблудиться заметно расширяются, ибо каждое сложное явление подчиняется совокупности законов, характерных как для него самого, так и для всех более простых явлений, составляющих данное (принцип вхождения, см. параграф 5 гл. IV). Исторически сложилось так, что по неведению ко многим сложным явлениям стали применять известный аппарат термодинамики, относящийся к простым явлениям; примерами могут служить следующие сложные явления: химическое, каталитическое, поверхностное, фазовое, диффузионное, фильтрационное, гидродинамическое и многие другие. При такой постановке вопроса можно получить правильный результат, если рассматривается только та сторона сложного явления, которая подчиняется законам, выведенным для простых. Но если эти простые законы распространяются на главную специфику сложного явления, то неизбежны ошибки. Не зная природу этих ошибок, нельзя с уверенностью судить, где те границы, которые отделяют верный результат от неверного. Немалую лепту в эту неопределенность внесло понятие энтропии. В результате приходилось каждый раз продвигаться вперед медленно, на ощупь, вслепую, многократно проверяя и перепроверяя в опыте всякий новый шаг. Это чувство неуверенности хорошо знакомо каждому внимательному термодинамику, лучше всех его выразил биокибернетик Эшби: «Движение в этих областях напоминает движение в джунглях, полных ловушек. Наиболее знакомые с этим предметом обычно наиболее осторожны в разговорах о нем».
Теперь должны быть ясны причины ошибок, которые возникают при изучении сложных явлений с помощью аппарата, предназначенного для простых. Одновременно появляется соблазн пойти по этому пути несколько дальше и разработать особый приближенный метод подмены сложных явлений простыми, но уже так, чтобы он способен был охватывать достаточно широкую область собственно специфических свойств сложных явлений. Анализ показывает, что сделать это возможно, если использовать один или несколько неких сложных экстенсоров, которые применялись бы наравне с истинно простыми. Соответствующий метод описан в работах [5; 18, с.48-51; 20, с.265, 267; 21, с.99; 24]. В первой из этих работ я не оговаривал условности метода и в результате был неправильно понят, в остальных оговорки есть, особенно подробно они разбираются в двух последних. О плодотворности метода подмены можно судить, например, по результатам, полученным в свое время в классической термодинамике при изучении упомянутых выше сложных явлений, ибо некоторые из них, как будет ясно из дальнейшего, описываются именно сложными экстенсорами. К тому же типу относится пример создания теории информации, не содержащей понятий случайности и вероятности [5, с.96-183].