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:

ü энергия Вселенной постоянна;

ü 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.