Знание-сила, 2005 № 01 (931)

О том, что энергия не возникает «из ничего», не может исчезнуть без следа и лишь «переливается» из одной формы в другую, сегодня знает каждый школьник. В вечный двигатель, который работал бы «сам по себе», без притока энергии, мало кто верит. Тем не менее всегда находятся энтузиасты, уверенные в том, что наши знания не полны и может найтись область, где «все не так». Нужно сказать, что наука многим обязана энтузиастам-дилетантам. Ими были открыты новые кометы, юрист Ферма сформулировал теорему, над доказательством которой несколько столетий бились самые выдающиеся математики, а солдат из далекого дальневосточного гарнизона первым придумал способ удержания плазмы в термоядерных устройствах.

Плохо другое — когда не считаются с законами там, где они хорошо проверены. Например, один наш упорный многолетний корреспондент, гордо называющий себя экспертом по вечным двигателям, раз за разом присылает проекты устройств, противоречащие элементарным законам механики, и жалуется во все мыслимые инстанции на то, что его не хотят понять[¹ Покойный академик В.А. Фок рассказывал. что однажды ему пришлось обращаться даже к адмиралу, чтобы избавиться от комиссий, проверявших жалобы чрезмерно настойчивого моряка-энтузиаста!].

Конечно, абсолютных законов, верных всегда и повсюду, не существует. Природа слишком сложна и многогранна, чтобы ко всем явлениям, в том числе и к тем, которые только еще предстоит открыть, были бы заведомо применимы известные нам понятия и законы. Это относится и к закону сохранения энергии. Так, микрочастицы могут испускать частички материи, которые тяжелее их самих, — явление, казалось бы, несовместимое со здравым смыслом и заведомо невозможное в рамках классической ньютоновской физики. Но это становится возможным за пределами классической физики на очень короткое время, такое короткое, что, не успев отойти на сколь-нибудь значительное расстояние, они поглощаются обратно. Ньютон и Ломоносов, возможно, сказали бы, что на малых расстояниях царит энергетический хаос. В глубинах микромира могут стать неверными многие представления, кажущиеся нам сегодня очевидными.

Еще одна область, где может быть неверным закон сохранения энергии, это — сильные гравитационные поля. Если верить Общей теории относительности Эйнштейна, то понятия энергии там просто не существует, поэтому и о законе ее сохранения там говорить не имеет смысла. Можно, конечно, сомневаться в справедливости самой этой теории, но это уже другой вопрос[² См. об этом статью одного из авторов в январском номере «ЗС» за 2003 год.].

Рис. 1. Кольцор Лазарева.

Два сообщающихся сосуда.

В левом уровень жидкости ограничен пористой пробкой и воздушной прослойкой между нею и жидкостью. Это прослойке играет важную роль в механизме просачивания падающей сверху капли.

Однако если исключить ультрамалые расстояния, окрестности черных дыр и других объектов с огромными полями тяготения, то закон сохранения энергии можно считать строгим и, как говорил Ломоносов, сколько в одном месте убудет, ровно на столько в другом месте прибудет.

А нельзя ли на проблему вечного двигателя взглянуть с несколько иной стороны — не нарушая закон сохранения энергии, попытаться концентрировать для повторного использования тепловую энергию, равномерно или почти равномерно распределенную в окружающей среде? В воде или в воздухе, ведь их температура даже в самые сильные морозы намного выше абсолютного нуля (минус 273 градуса по Цельсию)? Практически бесконечный, неисчерпаемый резервуар тепла.

И вот туг мы встречаемся с еще одним фундаментальным законом природы. Если закон сохранения энергии количественно характеризует ее трансформацию, то другой закон определяет направление этой трансформации. Он говорит, что любой вид энергии стремится стать менее концентрированным, так сказать, размазаться, расплыться по окружающей среде. Обратный процесс происходит лишь под действием внешних сил. Например, электромагнитная волна всегда стремится рассеяться в пространстве, тепло само по себе течет лишь от более нагретого тела к менее нагретому. В то же время заморозить продукты в домашнем холодильнике, «перелив» их тепло в более нафетый воздух комнаты, можно лишь с помощью силы, включив электродвигатель. Сам по себе подобный процесс никогда не происходит.