Абсолютно ложным является утверждение, будто "из Второго начала термодинамики следует, что со временем наступит "смерть" Вселенной"3 . Та часть второго начала термодинамики, с использованием которой выводят множество применяемых в практике уравнений, не может служить основанием для такого вывода.
Вторая имеет ряд формулировок, в числе которых — закон (принцип) возрастания энтропии: "Энтропия изолированной системы при наличии в ней неравновесных процессов всегда возрастает"4 .
Именно на основе закона возрастания энтропии некоторые исследователи делают заключения: "энтропия всей Вселенной не может убывать"5; "энтропия мира (Вселенной) стремится к максимуму" Последняя формулировка и есть одна из формулировок гипотезы тепловой смерти Вселенной.
Таким образом, анализируя логические основания гипотезы тепловой смерти Вселенной, необходимо тщательно рассмотреть второй закона термодинамики для неравновесных процессов (закон возрастания энтропии).
8. Общее начало термодинамики
Говоря о двух частях второго закона термодинамики — принципах существования и возрастания энтропии, — приводилось современная трактовка этого закона. Однако в литературе встречаются формулировки второго закона термодинамики, в которых понятие энтропии не упоминается.
"В традиционной интерпретации второй закон термодинамики указывает на одностороннюю тенденцию в развитии систем. В одной из формулировок он гласит: замкнутая изолированная система стремится к равновесию"1 .
Согласно2 , второй закон термодинамики "может быть выражен в общей форме следующим образом: все системы стремятся к состоянию равновесия".
В наше время такие формулировки второго закона термодинамики встречаются редко. В современных курсах термодинамики постулат "изолированная макроскопическая система с течением времени приходит в состояние термодинамического равновесия и никогда самопроизвольно выйти из него не может"3 называется "общее начало термодинамики"4 "первый, или основной, постулат термодинамики"5, "принцип самоненарушимости равновесного состояния системы"6, "постулат о термодинамическом равновесии"7 . Этот постулат является "результатом обобщения опыта"8 . В сочетании с теоремой о возрастании энтропии общее начало термодинамики позволяет сделать заключение: энтропия изолированной системы стремится к максимуму. Ведь теорема о возрастании энтропии выражается неравенством и утверждает только то, что энтропия изолированной системы в конечном состоянии больше, чем в начальном.
Как указывал академик АН СССР М. А. Леонтович, "экстраполяция основного положения о том, что ограниченная система с течением времени приходит в состояние равновесия, ...порождала выводы довольно спекулятивного свойства о тепловой смерти Вселенной.
Следует заметить, что эти выводы получаются непосредственно как результат распространения на Вселенную одного этого положения, а вовсе не из каких-либо специальных математических формулировок термодинамики, связанных с существованием энтропии"1 .
Если исходить только из закона возрастания энтропии, то "можно лишь сказать, что если бы когда-либо должна была наступить "тепловая смерть" (состояние равновесия) мира, и еще раньше существовало бы — менее стабильное — состояние равновесия, то новое состояние должно было бы обладать бoльшим значением энтропии, чем прежнее состояние"2
Тот, кто в наше время на основе формулировки "Энтропия изолированной системы стремится к максимуму" выводит заключение о стремлении Вселенной к равновесию, совершает логическую ошибку вида "предвосхищенное основание".
Учитывая общее начало термодинамики, нужно сказать: изолированная система не потому приходит в равновесие, что ее энтропия достигает максимума; возрастание энтропии изолированной системы прекращается потому, что система пришла в равновесие.
Основываясь на общем начале термодинамики, можно было бы заключить: поскольку все неравновесные изолированные системы со временем переходят в равновесие, Вселенная как изолированная неравновесная система тоже перейдет в равновесие. Несложно, однако, показать несостоятельность такого — индуктивного — вывода, причем без привлечения тезиса о бесконечности Вселенной. Достаточно указать, что изоляция какой-нибудь звезды закончится не установлением равновесия, а небольшим космическим взрывом (если изолирующая оболочка окажется достаточно прочной).
Так как согласно диалектическому материализму, Вселенная является вечной, бесконечной, неизменной в целом, то можно сказать, что она является такой "изолированной" системой, в которой происходит вечное движение (мировой круговорот). Следовательно, из общего начала термодинамики вывод о грядущем переходе Вселенной в равновесие получить невозможно: Вселенная не придет в равновесие, так как находится в равновесии всегда.
С точки зрения термодинамики любое равновесное состояние, возможно, назвать состоянием "тепловой смерти вещества". Тем не менее, известно, молекулы всегда находятся в движении, и вечно происходит смена событий микромира.
Так и для мира в целом состояние супратермодинамического равновесия отнюдь не означало бы тепловой смерти в смысле прекращения движения и эволюции звезд.
Напротив, гибель и рождение новых звезд при их соударениях — вечная жизнь космоса — являлись бы необходимой предпосылкой супратермодинамической равновесности мира, подобно тому, как аналогичные явления в микромире поддерживают макрофизическую равновесность".
Следует заметить, что постулат о стремлении всякой изолированной системы к равновесию не имеет ничего общего с известным положением материалистической диалектики о преходящести всех конечных форм материи, которое Энгельс выразил словами: "все, что возникает, заслуживает гибели"2. Это положение является, безусловно, истинным и относится ко всем конечным материальным системам, гибель которых является закономерным финалом их естественного развития.
9. Необратимость природных процессов
Устранение из термодинамики "закона" возрастания энтропии или даже понятия энтропии не устранит из нее посылок, на основе которых возможно получение противоречащих диалектическому материализму следствий. Существует еще одно сомнительное с точки зрения диалектического материализма положение термодинамики — утверждение, будто неравновесные процессы, протекающие в природе, являются необратимыми. Согласно определению, "любой процесс, переводящий изолированную систему из состояния 1 в состояние 2, есть процесс необратимый, если процесс, имеющий единственным своим результатом возвращение системы из состояния 2 в 1, невозможен"3 .
Допущение необратимости природных процессов в сочетании с пониманием того, что совокупность всех природных процессов есть движение материи (Вселенной), влечет заключение о необратимой эволюции Вселенной. Если допустить, что "невозможно каким бы то ни было способом сполна обратить процесс, при котором тепло возникает благодаря трению"4, что "фактически в природе нет процессов, которые бы не сопровождались трением"1, то нельзя избежать заключения о постоянном накоплении во Вселенной тепла и движении Вселенной к тепловой смерти.
Соответственно, для опровержения вывода о необратимой эволюции материи необходимо доказать, что процессы превращения форм движения и материи не являются необратимыми. А для опровержения вывода о грядущем превращении всех форм энергии в тепло необходимо опровергнуть представление, будто необратимым является процесс образования тепла путем трения. Это несложно сделать, если учитывать одно обстоятельство, которое касается сущности термодинамической необратимости.
"Из того, что процесс сам по себе не идет в обратном направлении, еще не следует, что он необратим".
То, что какой-то процесс является необратимым (обратимым), не может быть очевидным. Поэтому в курсах термодинамики приводят доказательства существования необратимых процессов. Доказательство состоит из двух частей. Сначала доказывают необратимость ряда процессов (образования тепла путем трения, расширения газа в пустоту, перехода тепла от нагретого тела к холодному, смешения газов), основываясь на постулатах Клаузиуса либо Томсона-Планка, а затем делают заключение:
"Так как фактически в природе нет процессов, которые бы не сопровождались трением или переходом тепла благодаря теплопроводности, то все природные процессы в действительности необратимы...".
Отсюда следует вывод, все процессы превращения конечных форм движения материи во Вселенной являются непосредственно необратимыми, поскольку являются процессами развития. Но при этом Вселенная в целом не меняется — это и есть мировой круговорот.
Заключение
В заключении подведем некоторые выводы:
Логическими основаниями гипотезы тепловой смерти Вселенной являются:
— ложное положение о невозможности полного превращения теплоты в другие формы движения;
— ложное положение о невозможности превращения теплоты в другие формы движения при постоянной температуре и необходимости разности температур для такого превращения;
— ложное положение о деградации (потере способности к дальнейшим превращениям) энергии в природных процессах;
— ложное положение о "второсортности" теплоты как вида энергии, ее меньшей, по сравнению с другими формами движения, способности к превращению в другие формы движения (виды энергии);
— ложное положение о неизбежном переходе всякой изолированной системы в равновесие;
— не имеющий исключений "закон" возрастания энтропии, который не позволяет сделать никакого заключения о естественных процессах, кроме того, что во всех этих процессах энтропия возрастает;
— гипотетическое положение о необратимости процессов преобразования форм движения, протекающих в природе.
Также хочется сказать, что Мир, в котором мы живем, состоит из разномасштабных открытых систем, развитие которых протекает по единому алгоритму. В основе этого алгоритма заложена присущая материи способность к самоорганизации, проявляющаяся в критических точках системы. Самая крупная из известных человеку систем - это развивающаяся Вселенная.
Список литературы
естествознание термодинамика энтропия энергия
1. Игнатович, В.И. Введение в диалектико-материалистическое естествознание: Монография. – Киев, "ЭКМО", 2007 – 468 с.
2. Самоогранизация в науке: опыт философского осмысления,-М: Арго. ИФ РАН, 1994 .3. Концепция самоорганизации: становление нового образа научного мышления. - М.: Наука, 1994.