Почему нельзя создать вечный двигатель, или закон сохранения энергии и границы познания
Мое изложение будет кратким, но на важных моментах я остановлюсь подробнее. Дополнительные детали и математические подробности можно, как всегда, найти в Википедии.
Несмотря на многочисленные попытки, никому не удавалось построить вечный двигатель, производящий полезную работу без воздействия извне. Ученые стали догадываться, что вечный двигатель построить нельзя. В 19 веке была построена наука термодинамика. Одной из основ термодинамики стал закон сохранения энергии. Он не следовал из
Термодинамику можно использовать для описания работы ряда механизмов, например, двигателей внутреннего сгорания или холодильных установок. Если известно, как и при каких условиях работает механизм, можно рассчитать, сколько работы он произведет.
В 1918 году Эмма Нётер доказала важную теорему для теоретической физики, согласно которой в системе, обладающей симметриями, появляются сохраняющиеся величины. Сохранению энергии соответствует однородность времени.
Как нужно понимать «однородность времени»? Пусть у нас есть
К сожалению, школьных знаний недостаточно, чтобы доказать теорему Нётер. Но доказательство математически строгое, и связь между однородностью течения времени и сохранением энергии однозначна. Попытка построить вечный двигатель, работающий сколь угодно долго, — это попытка обмануть природу. Такая же бессмысленная, как и попытка преодолеть 1000 километров за 10 минут на автомобиле со скоростью
Что же получается, энергия всегда сохраняется? Не установили ли физики границу познания со своим законом сохранения энергии? Конечно нет! В общем случае, если в системе нет однородности времени, энергия не сохраняется. Примером такой системы является Вселенная. Известно, что Вселенная расширяется. Сегодня она не такая, как в прошлом, и в будущем изменится. Таким образом, во Вселенной нет однородности времени, и для нее закон сохранения энергии неприменим. Более того, известно, что энергия всей Вселенной не сохраняется.
Дают ли такие примеры отсутствия сохранения энергии надежду на построение вечного двигателя? К сожалению, не дают. На земных масштабах расширение Вселенной совершенно незаметно, и для Земли закон сохранения энергии выполняется с огромной точностью. Вот так физика объясняет невозможность построения вечных двигателей.
Комментарии
Не представляю, чтобы горящая лампочка не излучала, а поглощала.
В конце концов, по физике достаточно популярной литературы, могу посоветовать энциклопедический словарь юного физика:
Я
Тут можно было бы сказать, что это философская категория и т. д., но это не прояснило бы суть. Единственное, что остается — это приводить примеры. Автомобиль движется по дороге. Летит брошенный
Кстати, последний пример показателен. Ведь характер науки со времен становления небесной механики не изменился. Поэтому я хочу разобрать этот пример подробнее.
Комбинация второго закона Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона позволяет рассчитывать движение планет с большой точностью. Но движение Урана не совсем совпадало с предсказаниями теории. Тогда можно было либо заявить, что теория неправильна, либо попытаться найти причину отклонения. Леверье рассчитал траекторию и предсказал положение новой, еще не открытой планеты, которая бы вызывала наблюдаемые отклонения Урана. Вскоре новая планета, Нептун, была открыта.
Когда теория однозначно описывает некоторые явления и предсказывает новые — вот это наука. А всё остальное в лучшем случае относится к философии, в худшем — к спекуляциям и жульничеству.
Смотрите вечный двигатель «БУРАНЛО».
Может быть вам будет интересна точка зрения Фейнмана (которая мне близка) о «философских» вопросах:
В бесконечной Вселенной говорить о полной энергии бессмысленно, она бесконечна. Можно говорить об энергии материи или излучения в
Поэтому в рамках общей теории относительности не получится добавить энергию гравитационного поля к энергии материи, чтобы «спасти» закон сохранения энергии.
В «Науке и жизни» есть подробная популярная статья на эту тему:
Виктор, проще решать те задачи, которые человечество может решить в данный момент, а не делать предсказания хотя бы на десятки лет и
Оставьте свой комментарий