9. Что может концентрировать энергию?
Из всех традиций и принципов Французской революции, которая создала метрическую систему… и не один раз поощряла науки, государство запомнило только прискорбные слова Фукье-Тенвиля, отправившего Лавуазье на гильотину: “Республике не нужны ученые”.
Ева Кюри
Термин “концентрация энергии” в качестве понятия, противоположного термину “диссипация (рассеяние) энергии”, часто применял наш выдающийся ученый и изобретатель П.К.Ощепков.
Все наши высокие научные деятели отмахивались от этого термина, как от назойливой мухи: причем здесь, дескать, концентрация, когда энтропия увеличивается... Читатели, незнакомые со словом “энтропия”, могут найти его объяснение во всех учебниках по термодинамике и в большинстве учебников по физике. Несколько позже мы коротко обсудим изменение энтропии в описываемых процессах.
Но вернемся к вопросам концентрации энергии. Если мы вспомним неоднократно отмеченный здесь факт зависимости взаимодействия микрочастиц от энергии, то решение покажется нам почти тривиальным, само собой разумеющимся.
“Демон Максвелла” есть в каждой элементарной частице! Каждая частица умеет различать быстрых и медленных партнеров, энергичных и не очень! Наша задача заключается лишь в том, чтобы установить, в каких случаях превалирует стремление к объединению энергичных частиц, а в каких — к распаду, и тогда нам станет ясно, где заводятся мировые часы, а если немного повезет, то попробовать сконструировать и самим что-нибудь подобное.
Вспомним, какие взаимодействия зависят от скорости. Самое известное — это притяжение одноименных зарядов, движущихся в одном направлении и разноименных, движущихся в противоположных направлениях. К ним можно отнести также дополнительную силу притяжения, связанную с возрастанием массы движущегося тела. Во взаимодействиях, которым обязан своим происхождением квантово-механический характер движения, вообще координаты и импульсы частиц настолько повязаны, что невозможно говорить об их отдельном рассмотрении.
В явлениях сверхпроводимости и сверхтекучести присутствуют притяжения, связанные с кинетической энергией частиц, и поэтому они (явления) находятся на самой грани 2-го закона.
В качестве концентратора энергии можно представить систему, в которой энергичные частицы притягиваются к некоторому центру сильнее, чем медленные, создавая около него повышенную температуру. Такой характер распределения температуры вблизи притягивающего гравитационного центра предсказывает теория, основанная на эквивалентности гравитационной и инертной масс (в этом вопросе теория Лоренца совпадает с общей теории относительности). Таким образом, вблизи гравитационных центров образуется своеобразный “котел”, энергия частиц в котором может достигать величин, значительно превосходящих энергию покоя; современный уровень физической науки не знает пока, чем могут быть ограничены эти величины.
Этот процесс легко моделируется в компьютерном эксперименте. Программу Вы можете составить сами. В качестве канвы Вы можете взять любую программу по молекулярной динамике, приняв для гравитационной массы частиц зависимость от скорости в соответствии с преобразованием Лоренца (с тем самым коэффициентом k – см. гл.2).
Масса m частицы, движущейся со скоростью V:
m = m0/(1 —V2/c2)1/2;
где m
0 —масса покоя, c —скорость света.Приняв для Вашей модели какое-нибудь подходящее гравитационное поле — такое, чтобы Ваши расчеты не выходили за пределы точности компьютера и давали наглядный результат (чтобы, например, изменение энергии частицы при падении в центр было сравнимо с ее энергией покоя),
Вы очень быстро убедитесь, что, действительно, вблизи притягивающего центра средняя энергия частиц выше, чем вдали от него, причем при ньютоновском характере тяготения ничего подобного не происходит. Надо, правда, обратить Ваше внимание, что некоторые алгоритмы молекулярной динамики очень плохо сохраняют энергию, поэтому следует подкорректировать алгоритм расчета столкновений таким образом, что бы эта величина сохранялась.Таким образом, некоторые результаты, выведенные в ОТО, могут быть получены на основе более общих физических принципов.
Нетрудно заметить, что явление концентрации энергичных частиц опровергает, как минимум, одну из исходных формулировок 2-го закона, гласящую о том, что в изолированной системе тепло в конечном счете всегда передается от горячего тела к холодному. Для понимания того,
как могут возникать термодинамические неравновесности, этого опровержения пока еще недостаточно (как, видимо, недостаточна даже для классических газов и сама эта приведенная формулировка), и все же унылая картина, которую рисовали нам скептики “тепловой смерти”, существенно изменилась: “котел”, в который “сваливается” все больше и больше частиц с колоссальной энергией, что-то непохож на тихое кладбище.В свете вышеизложенного исключительное значение приобретает теория этого самого “котла”, теория концентрированных состояний материи, которая даже среди представителей официальной науки вызывает многочисленные споры. Вас, как помощника будущего лауреата, устроила бы, конечно, любая точка зрения, которая привела бы к повышению Вашего шефа по службе, но, поскольку, как мы увидели, этот вопрос, кроме чисто академического, может приобрести и практический интерес, Вам неплохо было бы найти на него также и правильный ответ.
Назад Оглавление Аннотация Далее