Таким образом эта и другие подобные теории не могли завершиться созданием каких-либо физических законов. Их исчезновение к отмене какого-либо закона не привело. Следовательно, история флогистона "не работает" как доказательство того, что "был закон, а потом оказался неверным".
Теперь о "теплороде". Его введение позволяло уже количественно установить законы калориметрии. Теория теплорода тоже исчезла. Но все связанные с ней законы калориметрии исправно действуют до сих пор (и будут незыблемы и впредь) несмотря на то, что теории теплорода давно нет.
Аналогичная ситуация и с гипотетической всепроникающей средой - "эфиром". Все количественные законы, отражающие объективные, существующие в природе связи, только дополнялись. Следовательно, и здесь нет поводов для утверждения, что законы науки, в частности физики, могут отменяться.
Все сказанное выше показывает, что доводы типа "раньше считалось, что элементы нельзя превратить один в другой, а теперь оказывается, что можно", "раньше не предполагали, что может существовать атомная энергия, а теперь она используется" и т. д., из которых по аналогии выводится тезис: "Сейчас считают, что вечного двигателя не может быть, а потом окажется, что он возможен", не годятся. Законов науки, запрещавших эти явления (в отличие от ppm), никогда не было; их появление никаких законов не нарушило.
Наконец, о той, защищаемой некоторыми изобретателями, точке зрения, что законы науки сдерживают творческую мысль изобретателей, "не дают ей развернуться".
Ничего не может быть ошибочнее. На самом деле все обстоит как раз наоборот; категорические запреты, налагаемые законами науки, способствуют работе творческой мысли исследователей и изобретателей. И дело не только в том, что эти законы предостерегают их от напрасной траты сил и времени на поиски в тупиковых направлениях. Законы не только запрещают ошибочные ходы мысли, но одновременно наводят на правильные решения. Например, "закон сохранения", взятый применительно к механике, даже в еще несовершенной, первоначальной форме, до установления строгого понятия об энергии, навел математиков и инженеров, от Архимеда до Галилея и Стевина, на открытия как законов равновесия, так и падения тел. Он же в других его проявлениях определил направление работ С. Карно и Р. Майера: первого на анализ действия тепловых двигателей, а второго - на изучение энергетических превращений в живых организмах.
Более того, как мы увидим дальше, понятие "теплород" в его рациональной части тоже осталось в современной науке под названием "энтропия".
Так всякое обоснованное отрицание чего-либо или запрет приводят в конечном счете к открытиям и созиданию нового - ив науке и в ее практических приложениях. "Свобода в рамках закона" оставляет, несмотря на ограничения, необъятный простор для настоящего творчества; об этом свидетельствует вся история науки и техники.
Чтобы закончить рассуждение о законах, необходимо сказать несколько слов об одной важной их разновидности - статистических законах. Именно к ним относится второй закон термодинамики, запрещающий ppm-2. Однако лучше это сделать не здесь, а в следующей главе, специально посвященной второму закону. К ней мы и перейдем.
Глава третья.
ИДЕЯ ppm-2 и ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
У кого не уяснены принципы во всей логической полноте и последовательности, у того не только в голове сумбур, но и в делах чепуха.
Н. Г. Чернышевский
3.1. Основная идея ppm-2. Уточнение понятий
Утверждение закона сохранения энергии - первого закона термодинамики - сделало попытки создать ppm-1 абсолютно безнадежным занятием. И хотя они все еще продолжаются, "генеральное направление" мыслей создателей ppm изменилось. Новые варианты вечных двигателей рождаются уже в полном согласии с первым началом термодинамики: сколько энергии поступает в такой двигатель, ровно столько же и выходит. Эти двигатели даже называют иначе, чтобы избежать термина "вечный двигатель".
Тем не менее, несмотря на согласие с первым законом и маскирующие названия, эти двигатели остаются типичными ppm и сохраняют их основной признак - абсолютную невозможность осуществления.
Дело в том, что соблюдение какого-либо одного, даже очень важного закона вовсе не гарантирует возможность того или иного явления. Каждое из них определяется несколькими законами. Поэтому оно может происходить только в том случае, если не нарушает ни одного из тех законов, которые к нему относятся.
В частности, для любых тепловых машин соблюдение первого начала термодинамики необходимо, но недостаточно. Существует еще и второе начало термодинамики, соблюдение требований которого столь же обязательно. Новые вечные двигатели, о которых пойдет речь ниже, относятся именно к тепловым машинам; они могли бы работать, только нарушая ограничения, налагаемые вторым началом термодинамики. Поэтому такой двигатель и был назван "вечный двигатель второго рода" (ppm-2). Впервые этот термин ввел известный физико-химик В. Оствальд в 1892 г. [1.14] по аналогии со старым классическим ppm (после этого ставшим ppm-1).
Оствальд не имел в виду какие-либо конкретные изобретения, а рассматривал невозможность реализации такого двигателя в принципе, с общих теоретических позиций.
Кто придумал первый ppm-2, установить трудно; во всяком случае, они появились не ранее последней четверти XIX в. В принципах ppm-2 нет такого разнообразия, как в принципах ppm-1. Основная идея ppm-2 едина для всех самых разнообразных его проектов. Изложим ее для начала языком самих изобретателей, хотя, как мы увидим далее, используемая ими терминология не очень точна.
Предоставим слово ведущему идеологу этого направления проф. В.К. Ощепкову [3.1]. Он ставил задачу таким образом: "…отыскать такие процессы, которые позволили бы осуществить прямое и непосредственное преобразование тепловой энергии окружающего пространства в энергию электрическую. В этом я вижу величайшую проблему современности". И далее: "…открытие способов искусственного сосредоточения, концентрации рассеянной энергии с целью придания ей вновь активных форм будет таким открытием в истории развития материальной культуры человечества, что по практическим последствиям его можно сравнить разве только с открытием первобытным человеком способов искусственного добывания огня".
Если отвлечься от оценки вдохновляющих перспектив рассматриваемой идеи (вспомним пушкинского Бертольда: "perpetuum mobile!.. Я не вижу границ творчеству человеческому…"), а вникнуть в ее существо, то она сводится к тому, что рассеянная "тепловая энергия" окружающего пространства "извлекается", концентрируется и превращается в электрическую энергию, могущую производить работу. Нарушения первого закона термодинамики здесь нет. Сколько энергии забирается из "окружающего пространства", столько и превращается в электроэнергию.
Такая идея, действительно, чрезвычайно заманчива. "Концентрированная" энергия использовалась бы для нужд человечества, "рассеивалась" бы при этом в окружающей среде, а затем ее можно было бы снова "концентрировать" и пускать в дело. В энергетике человечества осуществился бы вечный круговорот энергии, который позволил бы "сразу убить двух зайцев" - снять как проблему поиска источников энергии, так и проблему теплового, химического и радиационного загрязнения окружающей среды.
Чтобы проанализировать все стороны этой грандиозной идеи научно, нужно прежде всего уточнить используемую ее авторами терминологию, перевести ее на современный научный язык. Иначе может произойти то самое "смешение языков", которое было у строителей вавилонской башни, и докопаться до истины будет невозможно.
Рассмотрим два ключевых термина сторонников ppm-2: "тепловая энергия окружающего пространства" и "концентрация и рассеяние энергии".
Начнем с первого. Прежде всего отметим, что "окружающее пространство" само по себе энергии не содержит и пытаться извлекать ее оттуда - дело бесполезное. Энергия содержится только в материальной среде (веществе или поле), заполняющей это пространство. Поэтому правильнее было бы говорить "окружающая среда", а не "пространство". Но и такая формулировка (иногда и ее используют) тоже не годится. Термин "окружающая среда" имеет разное содержание в зависимости от того, как его использовать. Здесь могут быть два случая.
В первом случае под окружающей средой понимают все то, что находится вне границ системы (в данном случае двигателя). Это означает, что в окружающую среду входят по крайней мере атмосфера, гидросфера и литосфера Земли, в которых существуют разности давлений, температур и химического состава. Следовательно, она включает и запасы топлива, гидроэнергетические ресурсы и т. д. Другими словами, в окружающей среде, определяемой таким образом, нет равновесия: она неравновесна.