«Аш-теорема»

Рейтинг пользователей: / 6
ХудшийЛучший 

«Аш-теорема»

 

Людвиг Больцман, автор «аш-теоремы», без сомнения, был величайшим ученым и мыслителем, которого дала миру Австрия. Еще при жизни Больцман, несмотря на положение изгоя в научных кругах, был признан великим ученым, его приглашали читать лекции во многие страны. И, тем не менее, некоторые его идеи остаются загадкой даже в наше время.

Сам Больцман писал о себе:

«Идеей, заполняющей мой разум и деятельность, является развитие теории». А Макс Лауэ позднее эту мысль уточнит так: «Его идеал заключался в том, чтобы соединить все физические теории в единой картине мира».

Людвиг Эдуард Больцман родился в Вене 20 февраля 1844 года. Людвиг учился блестяще, а мать поощряла его разнообразные интересы, дав ему всестороннее воспитание. В 1863 году Больцман поступил в Венский университет, где изучал математику и физику.

Тогда максвелловская электродинамика представляла собой новейшее достижение теоретической физики. Неудивительно, что и первая статья Людвига была посвящена электродинамике. Однако уже во второй своей работе, опубликованной в 1866 году в статье «О механическом значении второго начала термодинамики», где он показал, что температура соответствует средней кинетической энергии молекул газа, определились научные интересы Больцмана.

Осенью 1866 года, за два месяца до получения докторской степени, Больцман был принят в Институт физики на должность профессора-ассистента. В 1868 году Больцману было присвоено право чтения лекций в университетах, а годом позже он стал ординарным профессором математической физики в университете в Граце. В этот период он помимо разработки своих теоретических идей занимался и экспериментальными исследованиями связи между диэлектрической постоянной и показателем преломления с целью получить подтверждение максвелловской единой теории электродинамики и оптики. Для своих экспериментов он дважды брал в университете краткий отпуск, чтобы поработать в лабораториях Бунзена и Кенигсбергера в Гейдельберге и Гельмгольца и Кирхгофа в Берлине. Результаты этих исследований были опубликованы в 1873-1874 годах.

Больцман принимал также активное участие в планировании новой физической лаборатории в Граце, директором которой он стал в 1876 году.

Еще в 1871 году Больцман указал, что второй закон термодинамики может быть выведен из классической механики только с помощью теории вероятности. В 1877 году в «Венских сообщениях о физике» появилась знаменитая статья Больцмана о соотношении между энтропией и вероятностью термодинамического состояния. Ученый показал, что энтропия термодинамического состояния пропорциональна вероятности этого состояния и что вероятности состояний могут быть рассчитаны на основании отношения между численными характеристиками соответствующих этим состояниям распределений молекул.

Необратимые процессы в природе, по Больцману, есть процессы перехода из менее вероятного состояния в более вероятное. Обратимые переходы не возможны, а маловероятны. Поэтому и энтропия должна быть связана с вероятностью данного состояния системы. Эта связь была установлена Больцманом в его так называемой Н-теореме.

«Аш-теорема» стала вершиной учения Больцмана о мироздании. Формула этого начала была позднее высечена в качестве эпитафии на памятнике над его могилой. Эта формула очень схожа по своей сути с законом естественного отбора Чарлза Дарвина. Только «Аш-теорема» Больцмана показывает, как зарождается и протекает «жизнь» самой Вселенной.

«Точно так же, как дифференциальные уравнения представляют лишь математический метод вычисления и их подлинный смысл, - пишет Больцман, - можно понять только с помощью представлений, основанных на большом конечном числе элементов, наряду с общей термодинамикой, и не умаляя ее важности, которая никогда не может поколебаться, развитие механических представлений, делающих ее наглядной, способствует углублению нашего познания природы, причем не вопреки, а именно благодаря тому, что они не во всех пунктах совпадают с общей термодинамикой, они открывают возможности новых точек зрения». Эти новые точки зрения заключаются в том, что переходы системы из одного состояния в другое подчиняются законам теории вероятностей.

«Введение теории вероятностей в рассмотрение механических систем (а частицы тела в теории Больцмана подчиняются законам механики), - пишет в своей книге П.С. Кудрявцев, - кажется противоречием. Динамическая закономерность, с которой имеет дело механика, представлялась настолько определенной, что уже Лаплас считал, что если бы уму было доступно знание расположения всех частиц Вселенной в данный момент и сил, действующих между ними, то он при наличии у него способности к математической обработке этих данных смог бы с достоверностью предвидеть будущее Вселенной, равно как и усмотреть ее прошедшее. Каким же образом законы механики в кинетической теории приводят к статистике? Больцман отвечает на этот вопрос: причина статистики заключена в самой механике, в начальных условиях. Ничтожные шероховатости стенок сосуда, о которые ударяются молекулы газа, достаточны, чтобы внести хаос в первоначальный порядок, если бы он имел место. Законы сохранения при соударении двух молекул оставляют полный простор для направлений скоростей после удара. Все это приводит к тому, что именно вследствие механических взаимодействий молекул упорядоченное их движение становится невероятным, а хаотическое наиболее вероятным».

Развитие этого хода мыслей привело Больцмана к новой точке зрения на второй закон термодинамики. Этот закон Больцман формулирует следующим образом: «Когда произвольная система тел будет предоставлена самой себе и не подвержена действию других тел, то всегда может быть указано направление, в котором будет происходить каждое изменение состояния». Это направление может быть характеризовано изменением некоторой функции состояния - энтропией, которая изменяется с изменением состояния системы в сторону возрастания. Отсюда вывод, «что всякая замкнутая система тел стремится к определенному конечному состоянию, для которого энтропия будет максимум!»

Как же примирить эту направленность с обратимостью уравнений механики? Действительно ли природа неумолимым роком приближается к своему естественному концу - «тепловой смерти»?

Больцман впервые дал статистическую интерпретацию второго закона, вскрыл его вероятностный характер. Противоречия между обратимостью уравнений механики и необратимостью процессов в замкнутой механической системе нет. Представим себе барабан, заполненный наполовину белыми и наполовину черными шарами, лежащими одни поверх других. Если привести барабан во вращение, то в силу механических законов шары будут перемешиваться и, в конце концов, белые и черные шары перемешаются равномерно, дадут во всем объеме одинаковую «пестроту». Совокупность шаров перешла из менее вероятного состояния в более вероятное.

Немецкий физик Кпаузиус сделал выводы из второго начала термодинамики о неизбежности тепловой смерти. Эти мысли были взяты на вооружение не только многими физиками, главным образом к ним обратились философы, получившие мощные, казалось, неоспоримые аргументы в пользу идеалистических концепций о начале и конце мира, в том числе и в пользу эмпириокритицизма, учения Э. Маха и «энергетического» учения В. Оствальда.

Своей «Аш-теоремой» неукротимый Людвиг Больцман заявил: «Тепловая смерть-блеф. Никакого конца света не предвидится. Вселенная существовала и будет существовать вечно, ибо она состоит не из наших «чувственных представлений», как полагают эмпириокритики, и не из разного рода энергий, как полагают оствальдовцы, а из атомов и молекул, и второе начало термодинамики надо применять не по отношению к какому-то «эфиру», духу или энергетической субстанции, а к конкретным атомам и молекулам».

Вокруг «Аш-теоремы» Людвига Больцмана мгновенно разгорелись не меньшие по накалу дискуссии, чем по тепловой смерти. «Аш-тео-рема» и выдвинутая на ее основе флуктуационная гипотеза были препарированы со всей тщательностью и скрупулезностью и, как и следовало ждать, обнаружили в себе зияющие, непростительные, казалось бы, для такого великого ученого, как Больцман, изъяны.

Оказалось, что если принять за истину гипотезу Больцмана, то надо принять за веру и такое чудовищное, не укладывающееся ни в какие рамки здравого смысла допущение: рано или поздно, а точнее уже сейчас, где-то во Вселенной должны идти процессы в обратном второму началу направлении, то есть тепло должно переходить от более холодных тел к более горячим! Это ли не абсурд.

Больцман этот «абсурд» отстаивал, он был глубоко убежден, что такой ход развития Вселенной наиболее естественный, ибо он является неизбежным следствием ее атомного строения.

Вряд ли «Аш-теорема» получила бы такую известность, если бы была выдвинута каким-нибудь другим ученым. Но ее выдвинул Больцман, умевший не только увидеть за занавесом скрытый от других мир, но умевший защищать его со всей страстью гения, вооруженного фундаментальными знаниями, как физики, так и философии.

Кульминацией драматических событий между физиком-материалистом и махистами, видимо, следует считать съезд естествоиспытателей в Любеке в 1895 году, где Людвиг Больцман своим друзьям-врагам дал генеральное сражение. Он одержал победу, но в результате после съезда ощутил еще большую пустоту вокруг себя. В 1896 году Больцман написал статью «О неизбежности атомистики в физических науках», где выдвинул математические возражения против оствальдовского энергетизма.

Вплоть до 1910 года самое существование атомистики все время оставалось под угрозой. Больцман боролся в одиночку и боялся, что дело всей его жизни окажется в забвении. В конце концов, Больцман не выдержал колоссального напряжения, впал в глубокую депрессию и 5 сентября 1906 года покончил жизнь самоубийством.

Весьма прискорбно, что он не дожил до воскрешения атомизма и умер с мыслью, что о кинетической теории все забыли. Однако многие идеи Больцмана уже нашли свое разрешение в таких поразительных открытиях, как ультрамикроскоп, эффект Доплера, газотурбинные двигатели, освобождение энергии атомного ядра. И это все лишь отдельные следствия атомного строения мира.





Понравилась статья? Расскажи друзьям!


Комментарии  

 
0 #584 Howardtuh 18.01.2018 10:49
i http://paydayloanster.com payday loans san antonio tx pay day loans fellow payday loan cash till payday loans
Цитировать
 
 
0 #583 EdwardDrive 18.01.2018 10:49
c http://essaywritingter.com essay writing service essay writing honour essay writing service essay writing service
Цитировать
 
 
0 #582 EdwinVulge 18.01.2018 10:22
fast payday loans wichita ks pay day loans book
Цитировать
 
 
0 #581 Howardtuh 18.01.2018 09:35
f http://buycialister.com how long does it take for cialis to work
Цитировать
 
 
0 #580 EdwardDrive 18.01.2018 09:09
g http://paydayloanster.com easy payday loans fast cash particular payday loans payday loans in baltimore
Цитировать
 
 
0 #579 EdwinVulge 18.01.2018 08:58
w http://paydayloanster.com debt consolidation for payday loans payday loans online mere payday loans no credit check payday loans panama city fl
Цитировать
 
 
0 #578 Howardtuh 18.01.2018 08:13
cheap essay writing services professional essay writing service mouth
Цитировать
 
 
0 #577 EdwinVulge 18.01.2018 07:38
canadian pharmacy canadian pharmacy told
Цитировать
 
 
0 #576 EdwardDrive 18.01.2018 07:30
b http://canadapharmter.com canada pharmacy
Цитировать
 
 
0 #575 Howardtuh 18.01.2018 06:48
pfizer viagra buy generic viagra take
Цитировать
 
 
0 #574 EdwinVulge 18.01.2018 06:20
o http://paydayloanster.com payday loans for poor credit
Цитировать
 
 
0 #573 Howardtuh 18.01.2018 05:27
y http://canadapharmter.com canadian pharmacy online
Цитировать
 
 
0 #572 EdwinVulge 18.01.2018 04:59
b http://essaywritingter.com professional essay writing service professional essay writing service ask essay writing service reviews essay writing service reviews
Цитировать
 
 
0 #571 EdwardDrive 18.01.2018 04:22
f http://paydayloanster.com payday loans no credit check no employment verification
Цитировать
 
 
0 #570 Howardtuh 18.01.2018 04:10
sildenafil read more pocket
Цитировать
 
 
0 #569 EdwinVulge 18.01.2018 03:21
canadian pharmacy coupon canada drugs that
Цитировать
 
 
0 #568 Howardtuh 18.01.2018 02:51
viagra generic name viagra stranger
Цитировать
 
 
0 #567 EdwardDrive 18.01.2018 02:47
p http://genericviagrater.com what is herbal viagra
Цитировать
 
 
0 #566 EdwinVulge 18.01.2018 02:00
c http://genericviagrater.com what is viagra
Цитировать
 
 
0 #565 Howardtuh 18.01.2018 01:25
h http://buycialister.com cialis for women buy cialis online without script fast buy cialis online generic for cialis
Цитировать
 
 
0 #564 EdwardDrive 18.01.2018 01:19
m http://buycialister.com when will cialis be over the counter
Цитировать
 
 
0 #563 EdwinVulge 18.01.2018 00:39
j http://paydayloanster.com oasis payday loans
Цитировать
 
 
0 #562 EdwardDrive 17.01.2018 23:55
sildenafil side effects generic viagra cialis broken
Цитировать
 
 
0 #561 EdwinVulge 17.01.2018 23:26
e http://canadapharmter.com canadian pharmacy coupon
Цитировать
 
 
0 #560 Howardtuh 17.01.2018 22:47
viagra dosage generic viagra cialis been
Цитировать
 
 
0 #559 EdwardDrive 17.01.2018 22:33
c http://buycialister.com cialis trial www play buy cialis canada online prices of cialis
Цитировать
 
 
0 #558 EdwinVulge 17.01.2018 22:10
essay writing service best essay writing service best last
Цитировать
 
 
0 #557 Howardtuh 17.01.2018 21:25
essay writing service best more length
Цитировать
 
 
0 #556 EdwardDrive 17.01.2018 21:07
i http://essaywritingter.com cheapest essay writing service cheapest essay writing service lady professional essay writing service cheapest essay writing service
Цитировать
 
 
0 #555 EdwinVulge 17.01.2018 20:56
viagra over the counter sildenafil citrate 100mg dreadful
Цитировать
 
 
0 #554 Howardtuh 17.01.2018 20:07
m http://canadapharmter.com canada pharmacy
Цитировать
 
 
0 #553 EdwardDrive 17.01.2018 19:44
cheap essay writing services here i found it shook
Цитировать
 
 
0 #552 EdwinVulge 17.01.2018 19:37
k http://buycialister.com canadian cialis cialis writing buy cialis buying cialis online
Цитировать
 
 
0 #551 Howardtuh 17.01.2018 18:51
u http://canadapharmter.com canadian pharmacy online
Цитировать
 
 
0 #550 EdwardDrive 17.01.2018 18:27
y http://paydayloanster.com payday loans carson city nv payday loans no credit check hearing recommended reading loans for bad credit not payday loans
Цитировать
 
 
0 #549 EdwinVulge 17.01.2018 18:20
j http://paydayloanster.com payday loans columbus ohio payday loans same payday loan same day payday loans
Цитировать
 
 
0 #548 Howardtuh 17.01.2018 17:42
b http://paydayloanster.com payday loans without checks
Цитировать
 
 
0 #547 EdwardDrive 17.01.2018 17:07
n http://paydayloanster.com quick payday loans home page human payday loan safe online payday loans
Цитировать
 
 
0 #546 Howardtuh 17.01.2018 16:30
j http://canadapharmter.com canadian pharmacy viagra
Цитировать
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Животный мир

Самые читаемые

Самые популярные

   Copyright © 2012. Онлайн Энциклопедия. Администрация сайта не претендует на авторство опубликованных статей.
megaznanie@gmail.com