|
|
|
Отклонение такого основного явления, каким является живое
вещество в его воздействии на биосферу, от принципа Карно указывает, что жизнь не укладывается в посылки, в
которых энтропия установлена. |
|
|
|
|
В.И.Вернадский |
|
Обмен веществ в живой и неживой природе. Принципиальные
различия. Вынужденные процессы. Доминирующие процессы. Биосфера как отличительный признак живого. Альтернатива: «Порядок — хаос» или «свободная
и связная мощность». Постулаты
Бауэра и автоколебания. О принципе Лешателье. Сохранение биологического вида.
Сохранение и усиление мощности. Направления изменения мощности. Переход от
классической термодинамики к электродинамике Г.Крона. О неримановой динамике. О
материально-энергетическом балансе всего живого.
1.
Обмен веществ
в живой и неживой природе
Кажущиеся
трудности в понимании ПРОЦЕССА органической жизни проистекают из того, что
органическая жизнь есть не ПРЕДМЕТ, не ВЕЩЬ, которую можно подержать в руках, а
ПРОЦЕСС ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ.
Известно,
что сам по себе обмен веществ имеет место повсеместно как в явлениях ЖИВОЙ, так
и в НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ. Он может быть специфическим признаком живой природы, если
указана ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЬ направления этого процесса в явлениях неживой и живой
природы.
Термин
«ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЬ» здесь не случаен, так как нам необходимо найти такой
признак обмена веществ, который охватывает ВСЕ
ЯВЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЖИЗНИ
НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕЙ
ЕЕ ЭВОЛЮЦИИ И НЕ
ОХВАТЫВАЕТ ЭВОЛЮЦИИ НЕЖИВОЙ
ПРИРОДЫ.
Хотя
обмен веществ и считается одним из признаков жизни — это правда, но не вся
правда. Результат обмена веществ имеет два противоположных результата:
·
либо следствием обмена веществ является УВЕЛИЧЕНИЕ
СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ,
·
либо следствием обмена веществ является УМЕНЬШЕНИЕ
СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ.
2.
Принципиальные
различия
В
эволюции неживой природы, предшествовавшей возникновению жизни, доминировали
процессы УМЕНЬШЕНИЯ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, что приняло форму ВТОРОГО ЗАКОНА
ТЕРМОДИНАМИКИ. В эволюции живой
природы доминируют процессы, которые приводят к УВЕЛИЧЕНИЮ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, что справедливо для всех форм
жизни, включая явления
ОБЩЕСТВЕННОЙ ЖИЗНИ. В обыденной жизни этот принцип приводит к
росту энерговооруженности труда, которая и наблюдается как РОСТ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДА (в первом приближении). Само собою
разумеется, что это термодинамически
ВЫНУЖДЕННЫЙ процесс, который не
может протекать самопроизвольно, но поток лучистой энергии Солнца мощностью 1014
квт и обеспечивает подходящие условия для подобного «принуждения».
3.
Вынужденные
процессы
Такая
противоположность обмена веществ уже давно была намечена в истории химии, когда
химические реакции делились на ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЕ и ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ. Первый тип
реакций сопровождался ВЫДЕЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ, а второй тип характеризовался
обратным образом — он был связан с ПОГЛОЩЕНИЕМ ЭНЕРГИИ.
Практически
очевидно, что экзотермические реакции осуществляются за счет собственной, ранее
накопленной энергии, что и позволило приписать им эпитет — «САМОПРОИЗВОЛЬНЫЕ».
Наоборот, эндотермические реакции происходят при притоке энергии извне, что и
позволило приписать им эпитет — «ВЫНУЖДЕННЫЕ».
В
качестве простейших примеров ПРОТИВОПОЛОЖНОГО обмена веществ рассмотрим два
примера: 1) ржавление гвоздя, который упал на дорогу; 2) рост растения. Как в
первом, так и во втором случае имеет место обмен веществ, но при ржавлении
гвоздя процесс экзотермический, где СВОБОДНАЯ
(ХИМИЧЕСКИЯ, ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ)
энергия УМЕНЬШАЕТСЯ, а при росте растения — наоборот — СВОБОДНАЯЯ (ХИМИЧЕСКАЯ, ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ) энергия УВЕЛИЧИВАЕТСЯ.
Именно
этой же ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЬЮ и характеризуются процессы обмена веществ в
ЖИВОЙ ПРИРОДЕ в противоположность
обмену веществ в НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ.
Именно благодаря притоку внешней энергии и возможно такое явление, как
ОРГАНИЧЕСКИЙ РОСТ, сопровождающийся
превращением поступившей энергии извне в ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО, которое и
является носителем химической или «свободной» энергии. Термин «свободная»
энергия относится к той части энергии, которая способна совершать РАБОТУ. Частным случаем такой РАБОТЫ и является
образование органического вещества.
4.
Доминирующие
процессы
Не
следует понимать эту противоположность ПРЯМОЛИНЕЙНО: как в живой, так и в
неживой природе проходят как эндотермические, так и экзотермические химические
реакции — важно здесь то, какой именно тип химических реакций оказывается
ДОМИНИРУЮЩИМ.
Если
экзотермические и эндотермические реакции идут с одинаковой скоростью, то
полная энергия системы не изменяется.
Даже
такое простое явление органической жизни, как РОСТ (клетки, растения,
животного) требует, чтобы эндотермические реакции в обмене веществ ДОМИНИРОВАЛИ
над экзотермическими реакциями.
В
этом смысле, только указание на ДОМИНИРОВАНИЕ эндотермических реакций над
экзотермическими дает точное ОПРЕДЕЛЕНИЕ всей совокупности явлений органической
жизни. Такое ДОМИНИРОВАНИЕ ЯВНО УСКОЛЬЗАЕТ
ОТ ВЗГЛЯДА ФИЗИОЛОГА, занятого
тем или иным организмом. Но оно совершенно очевидно по отношению к науке,
которая занимается БИОСФЕРОЙ, т.е. геологическим процессом на нашей планете,
включающим в себя и всю совокупность социально-экономических явлений,
являющихся частным случаем ОРГАНИЧЕСКОЙ
ЖИЗНИ, возникающим и поддерживаемым всей совокупностью живых организмов.
5.
Биосфера как
отличительный признак живого
Наиболее
яркое выделение этого признака органической жизни было дано в «Геохимии»
В.И.Вернадского. Он писал:
«Не
только резко, коренным образом изменилось наше понятие материи. Давно отошла в
прошлое материя не только С.Карно (1824), но и материя Клаузиуса (1854). Само
представление об энергии под влиянием эмпирических обобщений начинает меняться;
ход и последствия этого изменения нами в нужной мере еще не могут быть
представлены. Принцип Карно неизбежно получит новое понимание. Проявления жизни
являются эмпирическим фактом, с трудом входящим в рамки других природных явлений
в аспекте принципа Карно. Уменьшение
энергии, ее рассеяние в виде тепла, не имеет места в жизни (такой, как мы ее
понимаем) зеленых хлорофилльных растений или автотрофных микробов, взятых в
природном аспекте, т.е. неразрывно от биосферы.
Наоборот,
в силу факта существования этих организмов количество свободной энергии,
способной производить работу, очевидным образом увеличивается к концу их жизни
в окружающей природе с ходом геологического времени. Свободный кислород,
изготовляемый растениями, каменный уголь, образующийся из их остатков, органические
соединения их тел, питающие животных, движения и другие физические и химические
проявления, очень различные и многочисленные представляют выявления новой
деятельной энергии, не сопровождаемой никоим образом деградацией исходной лучистой
энергии солнца. Эта энергия перешла в такую форму, которая создает организм,
обладающий потенциальным бессмертием, не уменьшающим, а увеличивающим действенную
энергию исходного солнечного луча.
Физиологи, изучающие
отдельный взятый — вне среды — организм животных, особенно высших, не считали
себя обязанными делать эти выводы. Однако мир животных
существует лишь за счет зеленого растительного живого вещества и отдельно
существовать не может. И если бы зеленые растения погибли, то он неминуемо
должен был бы разделить их судьбу. Это одно нераздельное явление природы.
Мир животных сам по
себе не представляет явлений жизни. Животный организм
рассеивает внутри своей физиологической машины энергию, накопленную хлорофиллсодержащими
организмами. Но вся совокупность
животных, особенно ЦИВИЛИЗОВАННОЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО, по-видимому, соответствует тем
же энергетическим проявлениям, которые столь характерны для зеленых растений. В
своей совокупности животные и растения, вся живая природа представляют собою явление,
ПРОТИВОРЕЧАЩЕЕЕ в своем эффекте в биосфере принципу Карно в его обычной
формулировке. Обыкновенно в земной коре в результате жизни и всех ее проявлений
ПРОИСХОДИТ УВЕЛИЧЕНИЕ ДЕЙСТВЕННОЙ
ЭНЕРГИИ.
Если
обратить внимание на всю биогеохимическую работу, производимую живыми
организмами, от них неотделимую и ими создаваемую за счет захватываемой ими
энергии, мы видим, что создается этим путем сложный, единый комплекс самодовлеющих
организмов, активная энергия которых при одной той же исходной, непрерывной, но
не увеличивающейся энергии солнца — увеличивается. Она увеличивается в ходе
геологического времени. Это увеличение
активной энергии сказывается хотя бы в увеличении СОЗНАТЕЛЬНОСТИ и в росте влияния
в биосфере и геохимических процессах единого комплекса жизни. Одно
создание, медленно шедшее в геологическом времени, такой геологической силы,
какой является для нашей психозойской эры ЦИВИЛИЗОВАННОЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО (с. 222 и сл.), ясно это показывает.
Но
то же самое ясно показывает нам процесс эволюции видов, теснейшим образом
связанный с ростом действенной геохимической энергии и с полной переработкой
биосферы по-новому.
Воздействие
жизни на биосферу увеличивается при единообразном притоке действенной
(солнечной) энергии. Живое вещество ее
накапливает и создает, а не рассеивает.
То же сказывается и в расширении и углублении
геохимических функций жизни в ходе геологического времени, во все большем и
большем разнообразии морфологических форм ее, очевидно, неизбежно связанным с
расширением химического разнообразия.
В
явлениях биосферы, в силу существования жизни, энтропия вселенной должна была
бы уменьшаться, а не увеличиваться. Это эмпирическое обобщение вызвало новые
спекуляции. Немецкий физик Ф.Аэрбах увидел в нем выражение нового принципа,
противоречащего энтропии. Он назвал его ЭКТРОПИЕЙ. Он и другие исследователи
старались вывести из него космогонические следствия.
Ничто, однако, не
заставляет нас делать новые гипотезы. Энтропия Клаузиуса не имеет реального
существования: это не факт бытия, это математическое выражение, полезное и
нужное, когда оно дает возможность выражать природные явления на математическом
языке. Оно верно только в пределах посылок. Отклонение такого основного
явления, каким является живое вещество в его воздействии на биосферу от
принципа Карно указывает, что жизнь не укладывается в посылки, в которых
энтропия установлена». (В.И.Вернадский. Избр. соч.. Т. I. М.:
Изд. АН СССР, 1954, с. 218—220).
6.
Альтернатива:
«Порядок — хаос»
или «СВОБОДНАЯ и СВЯЗНАЯ МОЩНОСТЬ»
Точка
зрения, что все явления органической жизни имеют тенденцию развития,
ПРОТИВОПОЛОЖНУЮ направлению возрастания энтропии, подвергалась гонению и
остракизму со стороны многих физиков. Но после вручения Нобелевской премии
И.Р.Пригожину — все изменилось: теперь все дружно стали ЗА... Только за какое
ЗА?
Работы
И.Р.Пригожина построены на альтернативе «ПОРЯДОК — ХАОС». А прикладной аспект
явлений жизни связан с другой альтернативой: «СВОБОДНАЯ —СВЯЗНАЯ» ЭНЕРГИЯ. Точнее следовало бы говорить о
СВОБОДНОЙ и СВЯЗНОЙ МОЩНОСТИ, где мощность — это другое название ПОТОКА ЭНЕРГИИ, который может быть использован для
совершения ВНЕШНЕЙ РАБОТЫ.
В
одной из своих ранних работ Пригожин и Стенгерс писали нечто иное:
«Идея
истории природы как неотъемлемой части материализма принадлежит К.Марксу, и
была более подробно развита Ф.Энгельсом. Таким образом, последние события в
физике, в частности открытие необратимости, поставили в естественных науках
вопрос, который давно задавали материалисты. Для них понимание природы означало
понимание ее как способной порождать человека и человеческое общество».
(И.Пригожин, И.Стенгерс. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986. с. 320.)
Альтернатива
«ПОРЯДОК — ХАОС» была предметом весьма длительного обсуждения с академиком
А.Н.Колмогоровым около 1966 г. Последний рассматривал явления органической
жизни, как «флюктуации», приведя в качестве примера часто наблюдаемые осенью
над Черным морем смерчи. Контраргумент состоял в том, что, в отличие от
органических существ, смерчи не обладают возможностью ... РАЗМНОЖЕНИЯ. Этот
аргумент был принят, так как до этого он читал статью из Известий Эстонской АН
ССР «О противоречии между первым и вторым законом термодинамики» (1962, № 3,
Серия технических и физико-математических наук).
Для
того чтобы не возвращаться к этой теме, рассмотрим шахматную доску, где левая
половина доски состоит из черных клеток, а правая из белых клеток. Это будет
ПОРЯДОК? Изменим конфигурацию, представив шахматную доску в нормальном виде,
где чередуются черные и белые клетки. А эта конфигурация будет ПОРЯДОК?
Колмогоров был вынужден определить понятие «порядок» следующим образом: «Если дана последовательность натуральных
чисел, то не может существовать ПРАВИЛА, которое КОРОЧЕ, чем сама предъявленная
последовательность чисел».
Это определение,
данное Колмогоровым, далеко не случайно. Если существует некоторое ПРАВИЛО, то
вся последовательность может быть восстановлена с помощью меньшего количества
чисел, чем заданная «случайная величина». Так, и только
так, основатель аксиоматики теории вероятностей смог определить ХАОС или
СЛУЧАЙНУЮ ВЕЛИЧИНУ.
Указывая
на особенность обмена веществ между живой и неживой природой, мы выделяем как
фундаментальный факт, не доступный объяснению классической термодинамикой, —
факт РОСТА СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, связанной с живым веществом. Ничего
сверхъестественного здесь не происходит, так как планета Земля находится под
непрерывным воздействием ПОТОКА
ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ, величина
которого весьма велика: 1,5 квт на кв. метр перпендикулярно по отношению к
излучению Солнца. Сам факт энергетического обеспечения станции «Мир» за счет
солнечных батарей — является фактом этого же типа. В этом смысле весь
фотосинтез всех зеленых растений должен рассматриваться как «вынужденный процесс», который протекает
при непрерывном притоке энергии Солнца.
7.
Постулаты
Бауэра и автоколебания
Фактически
вся теория явлений органической жизни базируется на двух ПОСТУЛАТАХ, выдвинутых
еще в 30-х годах Э.С.Бауэром: 1) постулат УСТОЙЧИВОЙ НЕРАВНОВЕСНОСТИ; 2)
постулат МАКСИМУМА ВНЕШНЕЙ РАБОТЫ, как ИСТОРИЧЕСКАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ. Первый
постулат Э.С.Бауэра нашел свое отражение в возникновении теории АВТОКОЛЕБАНИЙ,
которая оказалась, одновременно, и ОБЩЕЙ
ТЕОРИЕЙ МАШИН. Вопрос же о
природе «прибавочного продукта» или «роста способности к совершению внешней
работы» (на языке экономики — это РОСТ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДА) —
лежит за рамками общей теории машин. Однако последняя является первым, но
только первым шагом, к естественно-научному описанию социально-экономических
систем. Читатель должен понимать, что как «автоколебания», так и подобный класс
явлений — «АВТОВРАЩЕНИЕ» демонстрируют переход от движения ПОСТОЯННОГО НАПРАВЛЕНИЯ в ПЕРИОДИЧЕСКОЕ. Простое
движение смычка скрипки является примером превращения однонаправленного движения
смычка в систему периодических колебаний.
Только
к середине нашего века ЭТОТ особый тип неконсервативных систем, совершающих
периодический процесс под действием ПОСТОЯННОЙ силы или потока ОДНОГО НАПРАВЛЕНИЯ, получил свое «физическое имя»,
как класс «АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ».
При этом оказалось, что классическое ФИЗИЧЕСКОЕ «идейное вооружение»
недостаточно для описания этого класса систем.
Приведенное
выше указание на то, что автоколебательные системы являются НЕРАВНОВЕСНЫМИ, НЕЛИНЕЙНЫМИ и НЕКОНСЕРВАТИВНЫМИ — дает возможность
легко понять, почему Э.С.Бауэр так протестовал против применения к живым
системам принципа Лешателье, который производен от классической динамики и
термодинамики. Он писал:
8.
О принципе
Лешателье
«Между
двумя принципами — принципом Лешателье и установленным нами основным
биологическим принципом — имеется, таким образом, внешнее сходство,
заключающееся в том, что оба они содержат общее указание, в каком направлении будет
происходить реакция, т.е. изменение состояния системы при каком-либо изменении
окружающей среды. Кроме того, оба принципа говорят, что изменение состояния системы
направлено в некотором смысле против изменения окружающей среды.
Физический смысл в обоих случаях, однако, совершенно
различен и не имеет друг к другу никакого отношения. Несмотря на это, иногда
считают, что между этими принципами есть что-то общее, и что поведение живых
систем при изменении состояния окружающей среды следовало бы выводить
непосредственно из принципа Лешателье.
Эта
ошибочная аналогия так же, как аналогия динамического равновесия, влечет за
собой нежелательные последствия, так как она физически неправильна и приводит к
ошибочным, не соответствующим фактам, заключениям. Чтобы это понять, надо иметь
в виду следующее. Принцип Лешателье
относится к системам, находящимся в РАВНОВЕСИИ, и изменения состояния, т.е.
реакция системы, которую требует принцип при изменении окружающей среды, ведет
к ожидаемому при данной окружающей среде РАВНОВЕСИЮ, иначе говоря, принцип
указывает, при каком именно направлении реакции при данной новой окружающей
среде наступит РАВНОВЕСИЕ. Наш принцип
относится к системам, не находящимся в равновесии, и изменение состояния, иначе
— реакция системы, которую требует наш принцип при изменении окружающей
среды, при данной окружающей среде, состоит
В РАБОТЕ ПРОТИВ ожидаемого при данной окружающей среде РАВНОВЕСИЯ,
следовательно, именно ПРОТИВ ТОГО ИЗМЕНЕНИЯ, которого следовало бы ожидать по
принципу Лешателье, если бы система находилась в равновесии...
...Лишь
в том случае, если мы будем помнить об этих особых законах, об особом состоянии
и строении систем, мы сможем понять ПРОЦЕСС ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ и застрахуем себя от
ошибок при применении законов термодинамики». (Э.С.Бауэр. Теоретическая
биология. 1935. с. 51—59.)
Мы
видим, что фактически Бауэр солидарен с Андроновым и Гореликом (авторами теории
автоколебаний и общей теории машин) в указании на особый характер динамических
систем, характеризующих как явления самой органической жизни, так и производной
от этого процесса — процесса разработки и создания МАШИН. Никто же не выразит
сомнения в том, что динамика машин является логическим следствием развития
органической жизни!
Можно
почти до бесконечности продолжать список авторов, видевших противоположность эволюции
органической жизни по отношению к закону роста энтропии. Но вряд ли нужно
продолжать это обсуждение.
9.
Сохранение
биологического вида
Сохранение любого биологического вида, внутри которого
идут как «диссипативные» процессы (рассеяния энергии), так и
«антидиссипативные» процессы (процессы накопления энергии), требует
ДОМИНИРОВАНИЯ антидиссипативных процессов. Если бы процессы накопления энергии
НЕ ДОМИНИРОВАЛИ над процессами рассеяния, то данная форма жизни просто исчезла
бы с лица Земли... Масса биологического вида — является другим выражением
НАКОПЛЕННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, что давно известно по экспериментам по «теплоте
сгорания» всех органических веществ.
Это
накопление химической энергии в форме биомассы органических тел — настолько
распространенный факт сельскохозяйственного производства, что на нем даже не
останавливается внимание. Еще в 1880 г. С.А.Подолинский обратил внимание на
этот факт, желая получить физико-математическое описания явлений жизни на нашей
планете. Именно он заметил, что мощность, расходуемая крестьянином и его
лошадью, на вспашку, посев и уборку урожая, оказывается МЕНЬШЕ, что
ЭНЕРГИЯ, НАКОПЛЕННАЯ УРОЖАЕМ. Здесь трудность состоит в том, что
обмен веществ выражается в форме ПОТОКА
ЭНЕРГИИ или МОЩНОСТИ, а урожай выражается в единицах ЭНЕРГИИ. Именно
РАСХОД ЭНЕРГИИ УРОЖАЯ и является той движущей силой,
которая дает возможность жить и трудиться крестьянину, его лошади и ЕГО СЕМЬЕ.
Последнее означает, что в полученном урожае имеется ИЗБЫТОК ЭНЕРГИИ, превосходящий
потребности хозяйства и семьи крестьянина над затратами.
Именно
здесь мы и имеем дело с «ЧИСТЫМ
ПРИБАВОЧНЫМ ПРОДУКТОМ», который
возможен лишь в условиях притока МОЩНОСТИ со стороны Солнца. Здесь встречается
трудность, что «нормальная» физика работает с физической величиной «ЭНЕРГИЯ» и
лишь эпизодически использует термин МОЩНОСТЬ.
Но
после того, как Дж.К.Максвелл ввел квадратные скобки для обозначения
РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, стало ясно, что СОХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ — это не одно и то же, что
СОХРАНЕНИЕ МОЩНОСТИ. Принцип ИНВАРИАНТНОСТИ МОЩНОСТИ до сих пор не прижился в
теоретической физике и пока еще нет не только «ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МОЩНОСТИ», но
и закона сохранения ряда других НОВЫХ
ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, каждая из
которых имеет непреходящее прикладное значение.
Их
место сегодня занимают «различные заряды», интерпретация которых может вызывать
некоторые сомнения.
Вообще
говоря, существует довольно много физических величин, сохранение которых
используется, но которые невозможно «РАЗГЛЯДЕТЬ», если не пользоваться таблицей
РАЗМЕРНОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
[LR TS].
10. Сохранение и усиление мощности
Следует
заметить, что принцип сохранения мощности весьма отличен от других законов
сохранения. Если мощность, как ПОТОК ЭНЕРГИИ — СОХРАНЯЕТСЯ, то его невозможно
ни увеличить, ни уменьшить!!! Тем не менее мы имеем многочисленные примеры, где
имеет место УСИЛЕНИЕ МОЩНОСТИ.
Один
из таких примеров пытался интерпретировать У.Р.Эшби. В сборнике «Автоматы» он
писал:
«...инженеры
средних веков, знакомые с принципом рычага, зубчатого колеса и блока, должно
быть, часто говорили, что поскольку никакая машина, приводимая в действие
человеком, не может дать больше работы, чем он в нее вкладывает, то никакая
машина не может усиливать мощность человека. Hо теперь мы видим, как один человек заставляет вращаться все
колеса на заводе, бросая уголь в топку. Поучительно разобрать, как именно
современный кочегар опровергает догмат средневекового инженера, все же
оставаясь подчиненным закону сохранения энергии.
Hебольшое
размышление показывает, что этот процесс
имеет две стадии. В первой стадии кочегар
поднимает уголь в топку; в этой стадии энергия строго сохраняется. Попадание
угля в топку представляет начало второй
стадии, в которой энергия тоже сохраняется, по мере того как сжигание угля
приводит к производству пара и, наконец, к вращению колес на заводе. Заставив весь процесс протекать двумя стадиями,
связанными с двумя порциями энергии, величины которых могут меняться до
некоторой степени независимо, современный инженер может получить общее усиление
мощности». (Схема усилителя умственных способностей // Автоматы. М.-Л,
1956. с. 281—305.)
Приведенный
пример У.Р.Эшби дан как иллюстрация природы усилителя мощности, но сельское
хозяйство — знает этот процесс на уровне тривиального факта. Такой специалист
по сельскому хозяйству, В.Р.Вильямс писал:
«Земледелие,
как промышленность, стоит в резко отличных условиях от других отраслей
промышленности, условиях, определяющихся тем, что средствами промышленности
являются живые организмы — растения и элементарная производительная сила —
энергия солнечного луча. Солнце — ее двигатель, и только солнце может положить
предел ее развитию...
...В
зависимости от этого и ЦЕЛЬ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ СВОДИТСЯ ТЕПЕРЬ К ПОЛУЧЕНИЮ С ДАННОГО
УЧАСТКА ЗЕМЛИ НАИБОЛЬШЕГО КОЛИЧЕСТВА ПРОДУКТОВ ОПРЕДЕЛЕННОГО КАЧЕСТВА И ПРИ
НАИМЕНЬШИХ ЗАТРАТАХ ТРУДА И КАПИТАЛА». (В.Р.ВИЛЬЯМС. Собр. Соч. Т.1. М.:
ГИС/ХЛ, 1949, с. 263—264.)
Однако, нам по-прежнему предстоит освоиться с использованием «нового» закона —
ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МОЩНОСТИ, что означает сохранение ПОТОКА ЭНЕРГИИ. Человек не
может влиять на ВЕЛИЧИНУ ЭТОГО ПОТОКА, так как изменение величины потока
энергии — противоречит его СОХРАНЕНИЮ. И тем не менее, как отмечалось выше,
эффект УСИЛЕНИЯ потока энергии все-таки имеет место...
11. Направления
изменения мощности
И
здесь мы встречаемся с новым видом ИЗМЕНЕНИЯ или, как стало модно говорить, с
новой ПАРАДИГМОЙ... Если нельзя влиять на ВЕЛИЧИНУ потока энергии, то можно
влиять на ЕГО НАПРАВЛЕНИЕ!!!
Типичным
примером изменения НАПРАВЛЕНИЯ потока энергии служит уже сельское хозяйство —
изменение «НАПРАВЛЕНИЯ» здесь означает переход в потенциальную энергию
органических веществ.
Но
мы не случайно ввели воздействие на ПОТОК
ЭНЕРГИИ (или МОЩНОСТИ) в форме изменения направления. Таков путь
использования потока энергии ветра в изготовлении паруса, таков путь
использования вообще потока энергии. Следует заметить, что слово «фабрика» с
английского языка означало «мельница». Нам предстоит довольно широко развить
область, где используется при СОХРАНЕНИИ
МОЩНОСТИ — изменение направления потока энергии. В этом смысле
ВСЕ ОБЫЧНЫЕ МАШИНЫ — есть не что иное, как ОБОБЩЕННЫЕ КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ
ПОТОКА ЭНЕРГИИ (МОЩНОСТИ) ОТ «ИСТОЧНИКА» К «НАГРУЗКЕ», а задача инженера
обеспечить передачу этого потока энергии с наиболее высоким коэффициентом полезного
действия, используя минимально количество «железа» и минимальный объем
«пространства». Это «определение обыкновенной машины» дано у Г.Крона.
12.
Переход от
классической термодинамики к электродинамике Г.Крона
Переход
от классической термодинамики с ее классическим «циклом Карно» к
электродинамике Г.Крона состоял в том, что Крон принял во внимание КОЛИЧЕСТВО
этих циклов Карно, совершаемых за единицу времени. Так появляется ЧАСТОТА совершаемых
циклов за единицу времени. Если принять во внимание, что цикл Карно
пропорционален ЭНЕРГИИ, совершенной за цикл, то умножение этой энергии на
ЧАСТОТУ — дает нам выражение МОЩНОСТИ. Измерение именно МОЩНОСТИ в виде
«индикаторной лошадиной силы» и приводит к путанице, когда мощность пытаются
переводить термином «сила». Забавно
отметить, что ни один «нотариально заверенный марксист» не заметил, что весь
«Капитал» Маркса написан в терминах МОЩНОСТИ, а термин Kraft — был переведен,
как «сила». В этом смысле и не существует «марксизма», как «идеологии».
Отношение
к Марксу можно выразить следующим образом — этот очень образованный человек
ставил себе задачу описать закон исторического развития человечества, но так и
остался на уровне постановки этой задачи... После фундаментальных работ И.Канта
и Г.Ф.В.Гегеля — такая задача уже не казалась чем-то из ряда вон выходящим. Но
эта задача неразрешима на уровне закона сохранения энергии, а принцип
СОХРАНЕНИЯ МОЩНОСТИ появился только после работ Дж.К.Максвелла. Это лишало
необходимой научной базы саму возможность реализации замысла. Без этого принципа мы не в состоянии ответить на вопрос о
природе такого явления, как ОРГАНИЧЕСКАЯ ЖИЗНЬ. Поскольку марксизм был
превращен в «символ веры» — мы имеем все логические следствия ожесточенной
борьбы за признание этой новой конфессии...
13. О неримановой
динамике
Возвращаясь
к инвариантности мощности, необходимо назвать работу 1934 г. Г.Крона — «Нериманова
динамика вращающихся электрических машин». Именно эту работу и принято
считать «началом новой научной эпохи»,
что и было объявлено японской
ассоциацией прикладной геометрии.
В
этой работе Г.Крон объявил, что электрические заряды, которые проходят через
обмотки электрических машин, не могут считаться истинными координатами Лагранжа.
Действительно, какое отношение имеет к мощности электрической машины то
количество электричества, которое когда-то протекло через ее обмотки. Крон
объявил, что «истинными» координатами Лагранжа являются ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ, каковые
в действительности и определяют мощность электрической машины.
В
этом случае, при видимом сохранении линейной формы Лагранжа, имеющей вид Pa
+ Qb
+ Rg
+ ... = 0, система находится в равновесии, что означает, что ПОЛНАЯ ЭНЕРГИЯ
СИСТЕМЫ СОХРАНЯЕТСЯ. В этой записи греческие символы изображают
«смещения—электрические заряды», а большие латинские буквы — силы. Вся запись
означает, что линейная форма, состоящая из произведений СИЛ на СМЕЩЕНИЯ равна
нулю. На этом же принципе — принципе сохранения энергии — и строилась классическая
термодинамика.
Если
мы теперь будем считать большие латинские буквы как СИЛЫ (в электротехнике —
это НАПРЯЖЕНИЯ), а греческие символы будут изображать не «смещения», а
соответствующие ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ, то
наша формула, равная нулю будет выражать не ИНВАРИАНТ ЭНЕРГИИ, а ИНВАРИАНТ
МОЩНОСТИ. Другими словами — эта линейная форма утверждает, что ВХОДЯЩИЕ
и ВЫХОДЯЩИЕ ПОТОКИ ЭНЕРГИИ
РАВНЫ И ПРОТИВОПОЛОЖНЫ ПО ЗНАКУ.
Г.Крон
выразил свой результат следующим образом: ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ РАВНА И
ПРОТИВОПОЛОЖНА ПО ЗНАКУ
ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ НА ВЫХОДЕ
ПЛЮС МОШНОСТЬ ПОТЕРЬ.
ЛЮБЫЕ ОТКРЫТЫЕ
СИСТЕМЫ ПОДЧИНЯЮТСЯ ЭТОМУ ВСЕОБЩЕМУ ПРАВИЛУ.
14. О
материально-энергетическом балансе всего живого
Отсюда
следует почти очевидный вывод: «А ПОЧЕМУ
БЫ НЕ РАССМОТРЕТЬ
МАТЕРИАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ВСЕГО
ЖИВОГО В ЕГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ОКРУЖАЮЩЕЙ
НЕЖИВОЙ ПРИРОДОЙ?» Однако, нам
необходимо еще ответить на вопрос о «неримановости» динамики Г.Крона. В
Небесной механике, являющийся консервативной системой, движение планет
происходит с сохранением постоянства величины ПЛОЩАДИ, ЗАМЕТАЕМОЙ
РАДИУСОМ-ВЕКТОРОМ ПЛАНЕТЫ ЗА
ЕДИНИЦУ ВРЕМЕНИ.
При
включении электрической машины в сеть имеет место переходной процесс, в котором
обнаруживается непостоянство секториальной скорости — имеет место секториальное
ускорение, которое отсутствует в небесной механике. В этом кардинальное отличие
динамики Г.Крона от общей теории относительности.
Существует
почти безграничное поле деятельности для совершенствования почти всех
технологических процессов. Мы говорим «ПОЧТИ», так как исключаем из рассмотрения
«усилители мощности», которые лежат за рамками обычной динамики машин и
механизмов. Но этому вопросу будет посвящен отдельный раздел работы.
Явления
Живой и Неживой природы существуют на Земле совместно, образуя в процессе
взаимодействия целостную космопланетарную систему. Естественно зафиксировать те
положения, которые могли бы выполнить роль обобщающих постулатов для
дальнейшего разворачивания системы природа—общество—человек.
| Назад | Оглавление | Вперёд |