Игорь Забелин - Человечество - для чего оно

Что люди на земном шаре не пассажиры, а уж по крайней мере весьма энергично работающий экипаж, естествоиспытателям, да и не только естествоиспытателям, известно давно. Нравится это или не нравится, а деятельность человечества уже приняла планетарный размах и ширится с каждым годом.

Но констатация этого факта - лишь малая часть той проблемы, к которой мы сейчас вплотную подошли.

Энтропии Клаузиуса в свое время "повезло" примерно так же, как теории относительности, на некоторое время она оказалась "модной", и потому понятие это приобрело широкую известность. Я лишь коротко напомню суть дела, суть второго закона термодинамики, не вдаваясь в несущественные для моих целей вариации и подробности. Второй закон термодинамики еще называют законом рассеяния энергии.

Наиболее важное и нужное для понимания дальнейшего заключается в том, что различные формы энергии с переходом в тепловую как бы консервируются, "выходят из игры"; энергия не исчезает, но становится бесполезной, неработающей, и таким образом возрастает энтропия системы. Если все виды энергии перейдут в замкнутой системе в тепловую, то наступит тепловая смерть системы (максимальная энтропия), и лишь некий толчок со стороны может вернуть системе жизнь, вновь привести ее в движение.

Клаузиус, считая Вселенную конечной, распространил второй принцип термодинамики на всю Вселенную и предсказал ей тепловую смерть, то есть такое состояние, когда вроде бы все остается - и материя, и прежнее количество энергии, но уже не происходит никаких изменений и превращений.

В отдельных частях Вселенной увеличение энтропии действительно вполне возможно, или, иначе говоря, такая отдельная часть или такая система может перейти из состояния менее вероятного в состояние более вероятное.

Австрийский физик Людвиг Больцман, в числе первых подвергший критике гипотезу Клаузиуса, нарисовал такую картину Вселенной: "Можно себе представить мир как механическую систему, состоящую из огромного числа частиц и существующую неизмеримо долго. В сравнении с размерами этой системы ничтожна вся наша звездная система, и промежутки времени, измеряемые необозримыми эпохами, будут малы по сравнению со временем существования Вселенной. В этой Вселенной господствует почти везде тепловое равновесие и как его следствие - смерть. Но то там, то здесь в небольших относительно участках (они будут порядка нашего звездного мира; мы их будем называть индивидуальными мирами) окажутся значительные отступления от термического равновесия... Число частей Вселенной, переходящих к состояниям более вероятным, равно числу частей, переходящих к менее вероятным состояниям".

Иначе говоря, во Вселенной существуют как "энтропийные", так и "антиэнтропийные" миры (миры, а не системы, по принятой в этой статье терминологии), причем направление их эволюции со временем может изменяться на противоположное. Но с возможностью увеличения энтропии считаться приходится. "Итак, в конце концов приходят все же к исчерпанию и прекращению движения, - писал Энгельс. - Вопрос будет окончательно решен лишь в том случае, если будет показано, каким образом излученная в мировое пространство теплота становится снова используемой. Учение о превращении движения ставит этот вопрос в абсолютной форме, и от него нельзя отделаться при помощи негодных отсрочек векселей и увиливаньем от ответа" *. (* "Диалектика природы", 1946, стр. 230).

Речь идет, стало быть, о поисках антиэнтропийных процессов, как назвал их Циолковский, антиэнтропийных систем, способных аккумулировать теплоту по отношению к земному шару солнечное тепло - и затем как-то использовать ее.

Первый такой процесс, сразу же противопоставленный второму началу термодинамики, был обнаружен сравнительно быстро - это органическая жизнь, растительность в первую очередь, с ее способностью к фотосинтезу. Именно в растениях концентрируемое солнечное тепло вновь становится используемым, начинает активно функционировать. О том, что жизнь как некая система противостоит закону рассеяния энергии, писали и К. А. Тимирязев и В. И. Вернадский, а Н. А. Умов даже предлагал ввести в научный обиход третий закон термодинамики, определяющий развитие живой природы.

Но на земном шаре протекает еще один антиэнтропийный процесс, значительно менее известный. Я имею в виду зарядку геохимических аккумуляторов.

Дело тут в следующем. Исследованиями кристаллографов еще в довоенное время была установлена почти для всех породообразующих минералов атомная, или "тонкая", структура (подразумевается взаимное расположение составляющих атомов в кристалле). Уже в более позднее время, при сравнении полученных результатов, кристаллографы подметили существенное структурное различие между главными минералами изверженных и излившихся пород - с одной стороны, и минералами из осадочных и метаморфизованных пород - с другой (я использую работы советских ученых В. И. Лебедева и особенно Н. В. Белова). По распространенности в земной коре "чемпионом" среди химических элементов является кислород (около 50 процентов), на втором месте - кремний (25 процентов), а на третьем - алюминий (9 процентов). Так вот, при внимательном анализе обнаружилось, что элемент алюминий в кристаллических решетках изверженных и излившихся пород окружен атомами кислорода гораздо плотнее, ближе, чем в кристаллических решетках минералов осадочных и