О «ПРОБЛЕМЕ» СОГЛАСОВАНИЯ ДИНАМИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ

о «проблеме» согласования динамики и термодинамики

 

Д.Г. Егоров

 

1.     В чем проблема?

 

законы механики обратимы, что как будто бы противоречит вытекающему из второго закона термодинамики условию возрастания энтропии в замкнутой термодинамической системе: получается, что разные части физики по-разному трактуют понятие времени. В начале XX века проблема противоречия между динамикой и термодинамикой “привлекала к себе пристальное внимание; сейчас интерес к ней заметно упал, но не потому, что проблема была решена, а, скорее, потому, что все привыкли к мысли, что ее решить невозможно”.[1]

В результате получили широкое распространение квазифилософские рассуждения о «стреле времени»[2], которую задает 2-е начало термодинамики (необратимость времени якобы связана с возрастанием энтропии[3]).

 

2.     Как проблему решить?

 

Основа для разрешения этой проблемы – онтологический принцип единства мира. Обсуждаемое противоречие существует в наших описаниях природы, а не в природе как таковой: Природа едина по своей сути, и не может обладать логически противоречащими друг другу свойствами.

 

3. Где же ошибка?

 

Ошибкой является нарушение закона тождества в процессе рассуждений, приводящих к “противоречию” между механикой и термодинамикой:

А) 2-е начало было введено при построении термодинамики аксиоматически;

Б) затем оно было обосновано в рамках статистической физики Максвеллом и Больцманом с опорой на теорию вероятности; для любой системы существует пусть и крайне малая, но не равная нулю вероятность его нарушения (тем более высокая, чем меньшее число элементов ее слагает);

В) Таким образом,  при редукции 2-го начала к динамике оно трактуется как закон статистический, а затем к нему предъявляются требования (безосновательно!) как к закону динамическому (истинному всегда и везде, при любых условиях). “Противоречие” между динамикой и термодинамикой – следствие этого неправомерного (для вероятностного по своей сути утверждения) статуса 2-го начала, что и налагает запрет на некие динамически возможные состояния.

 

4. Об апелляциях к «здравому смыслу»:

 

В своих работах И.Пригожин и его соавторы акцентируют внимание на том, что каждый может наблюдать растворение капли частиц в воде, но никто не наблюдал обратной картины. Действительно, почему мы не наблюдаем в природе процессов типа концентрации рассеянной в стакане воды капли чернил? Краткий ответ может быть таков: из-за недостаточного времени наблюдения. В вероятностных терминах утверждение 2-го закона термодинамики о неуклонном росте энтропии лишается своей таинственности и звучит почти как тавтология: более вероятные процессы происходят с большей вероятностью.

На самом деле и в рамках механики можно обнаружить необратимые процессы: так, по образцу “стрелы времени” можно ввести “стрелу пространства” на основе того факта, что тяготение на Земле всегда направлено к ее центру  (никто ведь не считает нарушением симметрии уравнений механики тот факт, что камни самопроизвольно катятся только под гору!).

 

5. Подробнее см.: здесь

А также:

Егоров Д.Г. Самоорганизация, энтропия, развитие: "порядок из хаоса" или "порядок из автономности"? // Философия науки. № 1, 2003. С. 3-17.

Егоров Д.Г. Информационные меры для анализа геологических самоорганизующихся систем. С-Пб, Наука, 1997.

 

Решение «проблемы» столь просто, что автору сложно представить, что за полтора века никто до него не додумался; тем не менее, публикаций, где в явном виде было бы приведено разрешение этой «проблемы» до 1997 года (даты нашей первой публикации на обсуждаемую тему) нам неизвестно.

 



[1] Мартынов Г.А. Неравновесная статистическая механика, уравнения переноса и второе начало термодинамики // Успехи физических наук, 1996, т. 166, № 10. С. 1121.

[2] Eddington A. The Nature of the Physical World. Ann Arbor: Univ. of Michigan Press, 1958.

[3] См., например: Пригожин И.Р., Стенгерс И. Время, хаос и квант: К решению парадокса времени. М.: Прогресс, 1999.