18. Классическая термодинамика

Термо­динамика описывает тепловые явления в макромире. Классическая термодинамика сформулировала несколько принципов, или начал, которые вели к важным мировоззренчес­ким выводам. Первое начало термодинамики основано на пред­ставлениях о том, что термодинамическая система обладает внутренней энергией теплового движения молекул и потенци­альной энергией их взаимодействия. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты, сообщенное телу, увеличивает его внутрен­нюю энергию и идет на совершение телом работы. Согласно второму началу термодинамики нельзя осуществить работу за счет энергии тел, находящихся в состоянии термодина­мического равновесия, энтропия замкнутой системы возрастает, а ее максимальное значение достигается в состоянии теплового равновесия. Термодинамические процессы необратимы, а предос­тавленная самой себе система стремится к состоянию теплового равновесия, в котором температуры тел выравниваются. Второе нача­ло термодинамики называют также законом возрастания энтро­пии. Распространение второго начала термодинамики на всю Все­ленную, понимаемую как закрытая система, привело к созданию теории тепловой смерти, согласно которой все процессы в мире ведут к состоянию наибольшего равновесия, т.е. хаосу Теория тепловой смерти Вселенной была разработана в середи­не XIX в. В. Томпсоном и Р. Клаузйусом, ее постулаты звучат следующим образом:

• энергия Вселенной постоянна;

• энтропия Вселенной, понимаемой как закрытая система, возрастает.

Смысл этих постулатов заключается в том, что со временем все виды энергии во Вселенной превратятся в тепловую, а пос­ледняя перестанет претерпевать качественные изменения и пре­образовываться в другие формы. Наступившее состояние тепло­вого равновесия будет означать смерть Вселенной. При этом общее количество энергии в мире останется тем же самым, т.е. универсальный закон сохранения энергии не будет нарушен. Теория тепловой смерти сразу же после создания была под­вергнута критике. В частности, появилась флуктуационная теория Л. Больцмана, согласно которой Вселенная выводится из состоя­ния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуации. Третьей составляющей классической физики является опти­ка. На протяжении двух столетий в оптике соперничали корпус­кулярная и волновая теории, объяснявшие природу световых яв­лений на разных основаниях. В XVII в. дискуссия развернулась между И. Ньютоном, который придерживался корпускулярной теории, и нидерландским ученым X. Гюйгенсом — сторонником волновой теории. В соответствии с теорией И. Ньютона, свет есть поток материальных частиц-корпускул, наделенных неиз­менными свойствами и взаимодействующих с другими частица­ми в соответствии с законами механики. Согласно теории X. Гюйгенса свет представляет собой волну, распространение которой аналогично распространению волн на поверхности воды, и подчиняется тем же законам. На протяжении XVIII в. большинство уче­ных придерживалось корпускулярной теории И. Ньютона, не­смотря на эвристическую силу и убедительность волновой тео­рии X. Гюйгенса. Немалую роль здесь сыграл непререкаемый авторитет, которым пользовался И. Ньютон в среде научного со­общества.