Седьмое доказательство - Виктор Печорин

Согласно утверждению В. И. Ленина: «В мире нет ничего, кроме движущейся материи»22. До Ленина та же идея была высказана Декартом, а еще ранее – Джордано Бруно, который говорил: «…Все вещи находятся во вселенной, и вселенная во всех вещах… все сходится в совершенном единстве»23.

Сопоставляя понятие материи с материалистическим пониманием Вселенной, несложно заметить, что эти понятия совершенно тождественны, между ними нет никакого различия. Вселенная – это все, что существует, и материя – это все, что существует. Все, что не попадает под понятие о Вселенной – не существует, и нет ничего, кроме материи. Иными словами, речь идет об одном и том же множестве всех материальных объектов и явлений, называемом разными словами: Вселенная и материя.

В последующих рассуждениях нам еще понадобится понятие «замкнутой системы», поэтому дадим определение и этому понятию.

С точки зрения механики, замкнутой системой называется совокупность физических тел, у которых взаимодействия с внешними телами отсутствуют или скомпенсированы.

С точки зрения термодинамики, замкнутая термодинамическая система – это изолированная термодинамическая система, для которой невозможен обмен с внешней средой путем совершения работы.

По отношению к реально существующим физическим системам понятие «замкнутая система» применяется с известной долей условности, поскольку на самом деле в мире все взаимосвязано, и любая система, как бы тщательно мы ее не изолировали от других, все равно каким-то образом взаимодействует с ними. Единственным исключением из этого правила является сама Вселенная, или материя (как мы видели выше, для материалистов это одно и то же), которая представляет собой абсолютно замкнутую систему. Ни сама Вселенная, ни любая ее часть, не может ни с чем взаимодействовать, поскольку по определению помимо Вселенной (материи) ничего больше нет, так что взаимодействовать просто не с чем.

Итак, согласно материалистической доктрине, Вселенная и материя – это одно и то же, а именно – вся совокупность существующих материальных объектов. При этом материалисты утверждают, что все, что существует – это материя, а кроме материи ничего нет. Даже разум, или, скажем, дух – это всего лишь функция материи. Согласимся – пусть будет так.

Если кроме материи ничего нет, то материальная Вселенная – это абсолютно замкнутая (закрытая) система. То есть система, на которую ничто внешнее влиять не может – за полным отсутствием чего бы то ни было «внешнего».

Теперь, вооружившись этими знаниями и определениями, можно перейти к рассмотрению самых фундаментальных законов природы.

Законы сохранения

В 1668 году английский математик Джон Уоллис, исследуя поведение сталкивающихся тел, пришел к удивительному выводу. Он обнаружил, что в любой замкнутой системе (такой, на которую не действуют никакие внешние силы) общее количество движения всех составляющих её тел всегда, при любых обстоятельствах, остается одинаковым. Тела, составляющие систему, могут как угодно двигаться – с любой скоростью, в любых направлениях, соударяться, разбегаться, – и, тем не менее, сумма их движений всегда будет одной и той же, не увеличиваясь и не уменьшаясь. Открытый Уоллисом закон получил название закона сохранения количества движения или закона сохранения момента24.

В 1687 году Исаак Ньютон в книге «Математические начала натуральной философии» сформулировал закон сохранения движения любого отдельно взятого материального тела, известный сегодня как Первый закон Ньютона или закон инерции:

«Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние».

Комментируя эти открытия, и предвосхищая открытие других «законов сохранения», о которых пойдет речь в этой главе, Рене Декарт утверждал, что в основе этих законов лежит… неизменность Бога:

«Бог не подвержен изменению и постоянно действует одинаковым образом» – такова предпосылка, без которой не имел бы силы ни закон инерции, ни закон сохранения количества движения, ни другие основополагающие законы Природы.

Если вспомнить, что единственная по-настоящему замкнутая система – это Вселенная, наиболее общая формулировка закона сохранения количества движения может выглядеть так: «сумма движений всех тел во Вселенной постоянна». Она никогда не меняется на протяжении существования Вселенной. Не имеет значения, какие происходят или могут произойти изменения, при этом общий момент не меняется.

В 1748 году Михайло Ломоносов в письме к Леонарду Эйлеру высказал предположение о том, что не только общее количество движения в системе, но и общее количество вещества в ней (выражаемое массой), есть величина постоянная, то есть сформулировал закон сохранения вещества. А в 1774 году французский химик Антуан Лавуазье экспериментально подтвердил этот вывод, доказав: в пределах замкнутой системы некоторые тела могут терять массу, а другие наращивать, но общая масса системы остается постоянной.

С появлением понятия энергии различные явления, способные совершать работу: движение, тепло, свет, звук, электричество, магнетизм, химические изменения и т. д. – стали считаться различными формами энергии. Возникла мысль о том, что одна форма энергии может преобразовываться в другую, что некоторые тела могут терять энергию, а другие – приобретать энергию, но при этом в любой замкнутой системе общее количество энергии постоянно. Первым высказал такую мысль немецкий физик Герман фон Гельмгольц, а в 1847 году ему удалось убедить весь научный мир в том, что это действительно так. Поэтому он обычно считается первооткрывателем закона сохранения энергии.

В 1905 году Альберт Эйнштейн предложил формулу, связывающую энергию (Е) с массой (m):

Е = mс2, [7]

где с – скорость света в пустоте.

Исходя из формулы Эйнштейна, масса представляет собой одну из форм энергии, поэтому закон сохранения массы утратил свое значение в качестве самостоятельного закона: стало очевидно, что он является частным случаем закона сохранения энергии.

Закон сохранения энергии, применительно ко Вселенной25 (как замкнутой системе), может быть сформулирован следующим образом: «Вселенная обладает некоторым количеством энергии, и это количество энергии всегда, при любых изменениях внутри Вселенной, остается неизменным, не прибавляется и не исчезает».

Прежде чем делать из этого закона выводы, приведём ещё одно несложное рассуждение.

Энергия в любой системе делится на свободную – совершающую (или готовую в любой момент совершить) работу, и связанную, которая вроде бы есть, но совершать работу в нынешнем виде не способна: чтобы заставить её совершить работу, к ней нужно приложить дополнительную энергию. К примеру, взведённая пружина в часовом механизме совершает полезную работу: вращает стрелки часов. А корпус часов никакой полезной работы не совершает. А ведь он тоже имеет массу, а значит, согласно формуле Эйнштейна, и энергию. Просто это не та энергия, она «связана».

Согласно закону сохранения энергии всякое уменьшение свободной энергии приводит к соответствующему увеличению связанной: если где-то что-то убыло, значит, где-то столько же прибыло, как говаривал Ломоносов. Теоретически закон сохранения энергии допускает и обратное: убывание связанной энергии и возрастание свободной. Однако не тут-то было: растратив свою энергию, часовая пружина становится такой же «мертвой» деталью, как и корпус часов. То есть процесс в целом идёт в сторону потери системой свободной энергии и нарастания связанной.

В нынешнем состоянии совокупная энергия Вселенной представляет собой сумму свободной и связанной энергии, соотношение между которыми нам неизвестно. Зато мы точно знаем: оно меняется в сторону увеличения доли связанной энергии. Когда этот процесс завершится, вся энергия Вселенной окажется связанной. Это будет состояние с максимальной энтропией (состояние хаоса). По современным научным воззрениям связанная энергия хаоса представляет собой тепловую энергию, равномерно рассеянную в пространстве, и, вследствие отсутствия разности потенциалов, не способную совершать работу.

Будучи замкнутой системой, из такого состояния Вселенная самостоятельно выйти не могла: это запрещает Второе начало термодинамики. Чтобы привести её в движение, необходимо введение в неё извне дополнительного количества свободной энергии, которое бы высвободило её внутреннюю энергию.

Как мы видели выше, движение Вселенной объясняется наличием источника энергии, который находится вне её. Но что может находиться вне Вселенной?