Дерзкие мысли о климате

Итак, оказалось, что выявленная закономерность неравновесного теплообмена замерзающего водоёма с окружающей средой отнюдь не противоречит закону сохранения и превращения энергии, и даже наоборот, будучи достаточно детально рассмотренной, оберегает исследователя от непреднамеренного нарушения этого закона. Но я и сейчас не уверен, что моё недостаточно квалифицированное объяснение во всем удовлетворит физиков. Но давайте вместе будем искать истину!

4.3. Цена постулата Клаузиуса

Очевидно, что истинные законы природы существуют независимо от сознания человека, а словесные формулировки не всегда точно передают их истинную суть. Тем не менее у всяких законов, в том числе естественных, со дня их провозглашения собирается целая армия блюстителей, далее легко и просто отвергающая само право на признание новых явлений и фактов, если они не согласуются с формулировками естественных законов, здесь чаще всего и возникают конфликты новых знаний со старыми законами. Эти конфликты опасны для новых фактов и явлений, во-первых, потому, что всякий закон принято считать всегда правым, во-вторых, еще и потому, что закон не принято обсуждать. И кто знает, сколько естествоиспытателей, в своё время обнаруживших новое явление или факт, отступили перед этой стеной недозволенности, оставив безвестным ими познанное? Но всегда ли эти утраты бывают оправданы?

Вот и мне, убедившись в достоверности сделанного открытия и устранив его конфликт, как оказалось субъективного склада, с законом сохранения и превращения энергии, предстояло еще примирить его со Вторым началом термодинамики, основу которого составляет сформулированный 150 лет назад постулат Клаузиуса, утверждающий, что теплота не может переходить сама собой от тела более холодного к телу, более нагретому. А мы установили, что на замерзающий водоём теплота может переходить от более холодной (в среднем за год) атмосферы к более теплой массе воды. И здесь, казалось бы, предстояло отступить перед этим вполне логичным и физически ясным законом. Но его простой смысл вызвал всё же некоторые сомнения.

Вдумаемся в термин «сама собой» или чаще его заменяющее слово «самопроизвольно». Разве может что-нибудь в окружающем нас мире происходить самопроизвольно, то есть без причины? Конечно нет! Это мы хорошо знаем, когда смотрим на трюки фокусника, но далеко не всегда обращаем на это внимание, когда слышим те же слова в формулировке слишком привычного естественного закона. Не странно ли?

Термина «самопроизвольно» в современной науке существовать не должно, поскольку заведомо известно, что само собой ничего и нигде не происходит и декларировать это в естественном законе не только не имеет смысла, но и нельзя, чтобы не морочить голову. Этот термин представлялся содержательным в эпоху господства религии и всякой мистики, от чего современная наука, кажется, окончательно освободилась. Подобный неточный термин в формулировке Второго начала термодинамики не столь безобиден, как может показаться с первого взгляда.

Допустим, что тот или иной исследователь обнаружил явление, не согласующееся с постулатом Клаузиуса, но согласился с тем, что оно якобы действительно происходит само собой, под этим часто мыслится, что оно происходит всего лишь без участия человека. Тогда наблюдение и вывод этого исследователя, как бы они не были очевидными и ценными для науки, заведомо обрекаются на непризнание, на забвение, а часто и на осмеяние.

И совсем другое дело было бы, если бы вместо слов «само собой» в постулате стояли бы слова «без причины». «Теплота не может без причины перейти от более холодного тела к более теплому». В этом случае исследователь, как и его оппоненты, искали бы эту причину, а в худшем пришли бы к единому мнению, что она безусловно существует, но ещё не обнаружена и потому не названа. Здесь уже остается зацепка для воздержания от безапелляционного отвержения обнаруженного очевидного явления или факта, не согласующегося с постулатом Клаузиуса.

Опыт, в том числе и наш, показывает, что как раз причину неравновесного процесса бывает найти сложнее, чем сам неравновесный процесс и в этом нередко бывают повинны неполнота или субъективизм некоторых давно сформулированных законов. Но допустимо ли из-за этого отвергать возможность существования самого обнаруженного очевидного факта?

Конечную причину возможности передачи тепла от более холодной атмосферы к более теплой воде мы уже нашли, сверяя открытие с законом сохранения и превращения энергии, – ею оказалось всплывание стаивающего льда или другими словами, внутренняя механическая работа внешней силы земного притяжения, обусловливающая увеличение энтальпии водоёма. Тут, правда, сохраняются ещё неясности в оценке теплового эквивалента такой механической работы, в чем ещё предстоит разбираться физикам, но важно, что принципиальное согласование возможности передачи тепла от холодного тела к теплому с постулатом Клаузиуса таким путем уже достигается.