СЕЛФ

18

С.Б. Каравашкин и О.Н. Каравашкина

Некоторые уточнения понятия энтропии макросистемы

С.Б. Каравашкин, О.Н. Каравашкина

Украина, 61140, Харьков, проспект Гагарина, 38, кв.187

Тел.: (057) 7370624

e-mail: selftrans@yandex.ru , selflab@mail.ru

В статье проводится всестороннее феноменологическое и статистическое описание понятия энтропии и связанного с этим определением закона возрастания энтропии. При этом рассматриваются не только классические примеры, связанные с теплопередачей, но учитывается расширенный комплекс явлений, определяющих как диссипацию, так и аккумуляцию энергии в ограниченном объеме, обусловленную гравитационным взаимодействием значительных масс галактического масштаба. Данное рассмотрение приводит к выводу, что в действительности понятие энтропии не описывает адекватно процессы во вселенной, а потому не может быть использовано для формирования гносеологических выводов о тепловой смерти вселенной. Более того, само понятие энтропии внутренне противоречиво даже для описания лабораторных моделей, поскольку основано на неправомерных преобразованиях, производящихся при ее выводе в рамках статистической физики.

Ключевые слова: теоретическая физика, астрофизика, термодинамика, энтропия системы, необратимые процессы, обратимые процессы, консервативная система, гравитационное сжатие облака, распределение Гиббса.

1. Введение

Причиной проведения данного исследования является существующая в настоящее время многозначность в употреблении понятия энтропии, зачастую приводящая к ложным выводам и “сенсационным” апокалиптическим прогнозам типа предсказания тепловой смерти вселенной. Примеров подобных прогнозов множество. “Процессы, в которых идёт возрастание энтропии, увеличивают плотность времени, и они, следовательно, излучают время. Значит, плотность времени увеличивается при потере веществом организации. Уже из этого обстоятельства можно заключить, что время несёт в себе организацию или негэнтропию, которая может быть передана другому веществу - датчику… Всё пространство, вся Вселенная проектируется на ось времени одной точкой и, следовательно, для времени не имеет размера. Поэтому изменение плотности времени, вызванное процессом в какой-либо точке пространства, например на звезде, должно пройти сразу во всём Мире, но только убывая с расстоянием обратно пропорционально его квадрату” [1, с. 98].

“В ТФП (теория фундаментального поля – авт.) показывается, что такой объект есть. Этим объектом является физический вакуум, который пронизывает всю окружающую нас материю или, точнее, всё окружающее нас вещество и в то же время не вступает с ним в тривиальный тепловой обмен, иначе - не нагревается в обычном термодинамическом понимании тепла и находится, с точки зрения понятия термодинамики, в состоянии абсолютного нуля. Между элементами самого физического вакуума, его структурными элементами и окружающей атомной материей существует информационный, а не энергетический (? – авт.), обмен, который позволяет структурам атомной материи записывать информацию на структурах физического вакуума и хранить там неопределённо долгое время” [2, с. 352].

Начало этой цепочки фантасмагорических “проектов” в термодинамике было положено Клаузиусом. “В современной термодинамике второе начало формулируется как закон возрастания энтропии. Буквальное применение второго закона термодинамики ко Вселенной как к целому привело Клаузиуса к выводу о неизбежности тепловой смерти Вселенной, т.е. к такому её состоянию, при котором все процессы прекратятся вследствие всеобщего уравновешивания температур” [3, с. 122]. Ведь по существующему убеждению, “Закон, определяющий направление тепловых процессов, можно сформулировать как закон возрастания энтропии: при всех происходящих в замкнутой системе тепловых процессах, энтропия системы возрастает; максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии” [4, с. 213]. Исходя из этого, “в дорелятивистских космологических применениях термодинамики вселенную как целое обычно рассматривали в качестве такой термодинамически замкнутой системы, для которой существует достижимое состояние термодинамического (статического) равновесия. Вся охваченная наблюдениями область, очевидно, не находится в таком состоянии, и в её масштабах энтропия возрастает. Одно из первых предположений заключалось в том, что то же верно для всей вселенной. Но в этом случае вселенная должна стремиться к указанному состоянию так, что термодинамические процессы в ней постепенно затухают и не могут продолжаться неограниченно долго и в сколь угодно больших масштабах (гипотеза “тепловой смерти вселенной” Клаузиуса). Поскольку же упомянутое состояние ещё не успело установиться, осталось предположить, что и в прошлом эти процессы не могли протекать неопределенно долго. В качестве выхода из возникшего затруднения, ставшего поводом для теологических выводов, была указана другая возможность, состоящая в том, что вселенная как целое вечно находится в состоянии статистического равновесия, а вся охваченная наблюдениями её часть расположена внутри области гигантской, ныне угасающей флуктуации (флуктуационная гипотеза Л. Больцмана)… В приведенных термодинамических выводах тяготение игнорировалось. Учёт его привёл к новым затруднениям” [5, с. 491].

Данное цитирование можно продолжать очень долго и все эти суждения вытекают из неопределённости понятия энтропии и расширения данной неопределенности на гносеологические аспекты физики, что, как уже было сказано в начале, потребовало упорядочения вопросов, связанных с понятием энтропии макросистемы и сопутствующих данному понятию вопросов.