Термодинамика реальных процессов

?T/? t = DQ(?2T/?x2) (319)

где DQ - диффузивность по отношению к теплоте, или коэффициент температуропроводности.

С помощью этих законов выводятся многочисленные уравнения переноса теплоты, используемые на практике. Все они непосредственно вытекают из ОТ. Например, уравнение (316) есть частный случай выражений (110) и (124), уравнение (317) получается из формул (109) и (114), уравнение (318) выведено Зоммерфельдом в книге [45], уравнение (319) есть частный случай формул (158) и (159). Поток теплоты JQ равен потоку вермического вещества J? , умноженному на абсолютную температуру Т. Аналогично связаны между собой коэффициенты LQ , ?Q и ?Q с соответствующими коэффициентами L? , ?? и ?? для вермического вещества. Исключение составляет лишь диффузивность, которая для теплоты и вермического вещества имеет одно и то же значение, то есть DQ = D?.

В отличие от традиционной теории теплообмена общая теория рассматривает системы со многими степенями свободы. Благодаря их взаимному влиянию иногда удается в десятки и сотни раз увеличить, например, коэффициент теплоотдачи [21, с.199] [ТРП, стр.403-405].

3. Классическая термодинамика Клаузиуса.

В фундаменте классической термодинамики, созданной трудами Карно, Клаузиуса, Томсона (Кельвина) и других ученых, лежат два закона, или начала. Первый - это опытный закон сохранения энергии, открытый Майером в 1842 г., в формулировке Клаузиуса он записывается следующим образом:

dU = dQQ – pdV (320)

Второй закон выражается уравнением (263), с помощью которого Клаузиус ввел в науку понятие энтропии и определил количество тепла dQQ . Гиббс дополнил уравнение (320), написанное для термомеханической системы, слагаемыми типа (267), которые учитывают также химическую степень свободы системы.

Нетрудно видеть, что уравнение (320) первого закона термодинамики есть частный случай общего уравнения ОТ (31), выведенного теоретически. Выражение (263) получается из формулы ОТ (262) в том случае, если согласиться с ограничениями, которые были приняты Клаузиусом при выводе этого выражения. Оба равенства - (262) и (263) - вытекают из (42) в виде частных случаев. Что касается химической степени свободы системы, то соответствующий подход ОТ, учитывающий взаимное влияние самых различных степеней свободы, достаточно подробно излагается в работах [16, 17, 18]; из него в простейшем случае можно прийти к традиционному подходу.

Необходимо отметить, что посредством своего обоснования формулы (263) Клаузиус сделал энтропию принадлежностью только равновесных состояний и процессов, да и сам способ обоснования, как убедительно показал А.А. Гухман, далеко не безупречен [11, с.140; 39, с.78]. Энтропия системы может изменяться, но переходить из тела в тело не может, переходит только теплота. В реальных (неравновесных, необратимых по Клаузиусу) процессах теплообмен сопровождается возрастанием энтропии, то же самое происходит и во всех других реальных процессах. В результате из-за наличия трения мир развивается односторонне - с непрерывной деградацией всех форм энергии, с неуклонным возрастанием энтропии: энтропия мира стремится к максимуму, все формы движения превращаются в теплоту и в ней находят свою смерть.

Чтобы вырваться из этого круга идей, различными авторами были предложены многочисленные иные способы обоснования энтропии. В частности, Больцман дал статистическое толкование энтропии с помощью выражения

S = k ln?i (321)

где k - постоянная Больцмана; ?i - вероятность состояния системы. Величину S , определяемую этой формулой, иногда называют энтропией Планка, она была положена в основу так называемой статистической термодинамики. Тем самым энтропия Клаузиуса, входящая в формулу (263) и предназначенная исключительно для того, чтобы по-новому количественно определить истинно простое термическое явление, оказалась связанной с мерой неопределенности, то есть с кругом статистических идей, которые к теплоте никакого отношения не имеют.

В этом отношении энтропии крупно не повезло, ибо следующий аналогичный шаг, но уже относящийся к теории информации и кибернетики, был сделан К. Шенноном в его математической теории связи. В своей беседе с М. Трибусом, Шеннон не без юмора заметил: «Меня больше всего беспокоило, как назвать эту величину. Я думал назвать ее «информацией», но это слово слишком перегружено, поэтому я решил остановиться на «неопределенности». Когда я обсуждал все это с Джоном фон Нейманом, тот предложил лучшую идею. Фон Нейман сказал мне: «Вам следует назвать ее энтропией по двум причинам. Во-первых, ваша функция неопределенности использовалась в статистической механике под этим названием, так что у нее уже есть имя. Во-вторых, и это важнее, никто не знает, что же такое эта энтропия на самом деле, поэтому в споре преимущество всегда будет на вашей стороне» [55, с.18].

Таким образом, энтропии Планка, Шеннона и Винера (как показал один из классиков кибернетики Эшби, между функциями, Шеннона и Винера принципиальной разницы нет) и негэнтропия (отрицательная энтропия) Шредингера могут называться энтропиями и сопоставляться с энтропией Клаузиуса только с единственной целью, чтобы иметь преимущества в споре, в остальном же - это принципиально различные понятия. К этому следует добавить, что природе чужды понятия случайности и вероятности. К этим понятиям мы искусственно прибегаем тогда, когда приходится иметь дело со взаимодействием большого множества объектов, и мы не можем или не хотим рассматривать реальный процесс во всей его сложности. В этих условиях задача иногда существенно упрощается благодаря применению статистического подхода. Однако было бы ошибкой отождествлять особенности теоретического подхода со свойствами природы, как нельзя отождествлять математическую формулу и описываемое ею явление. Что касается энтропии Клаузиуса и вермиора, являющегося мерой количества вермического вещества, то эти понятия тоже принципиально несовместимы. Весь этот комплекс вопросов очень подробно рассматривается в книге [18], а также в [21] и других моих работах [ТРП, стр.405-407].

4. Термодинамика необратимых процессов Онзагера.

Термодинамика Онзагера имеет в своей основе весь аппарат классической термодинамики, включая первый и второй законы, а также два дополнительных принципа - линейности и взаимности [36, 37, 41, 66, 67, 76, 91]. Оба принципа объединены Онзагером в теореме взаимности, суть которой состоит в следующем.

Если некое сложное явление переноса подчиняется линейному уравнению, по внешнему виду напоминающему наше уравнение (121), и если потоки J и силы ? выбираются из соотношения

Т? = JY (322)

для скорости возникновения теплоты диссипации, то соблюдаются соотношения взаимности Онзагера

L12 = L21 (323)

Для доказательства своей теоремы Онзагер воспользовался принципом микроскопической обратимости из теории детального равновесия химических реакций. Он распространил этот принцип на неравновесные системы, находящиеся вблизи состояния равновесия, и таким образом доказал справедливость соотношений (323). Как линейные уравнения переноса, так и соотношения (323) написаны Онзагером для любого числа взаимодействующих потоков. При этом скорость возникновения теплоты диссипации в единице объема системы Т? (Вт/м3) находится для каждого отдельного потока из каких-либо соображений, выходящих за рамки теории. Полученное выражение расчленяется на поток и силу произвольно, однако с соблюдением требований теоремы Кюри (см. параграф 10 гл. XI). Очевидно, что найденные таким формальным способом потоки и силы не обязательно будут совпадать с потоками и силами ОТ. Соответствующие примеры различных вариантов выражения по методу Онзагера потоков и сил для вермического явления приводятся в работах [13, 18] [ТРП, стр.407-408].

5. Обсуждение проблемы теплоты с позиции ОТ.

Опубликование Клаузиусом в 1865 г. своей термодинамики в виде двух начал и представление во втором начале количества тепла в форме соотношения (263) - это колоссальный шаг вперед в направлении правильного понимания физической сути вермического явления. Однако данное Клаузиусом теоретическое обоснование факта существования энтропии, связавшее ее с равновесными состояниями, принесло больше вреда, чем пользы, ибо предельно ограничило возможности термодинамики и привело к ряду ошибочных выводов, например, о необратимости реальных процессов, об одностороннем развитии мира и его тепловой смерти и т.д. Это вызвало к жизни всевозможные другие обоснования и толкования энтропии, в частности статистическое, информационное и т.п., что крайне запутало проблему и в конечном итоге завело науку в тупик.

Вместе с тем нельзя не отметить, что молодой французский поручик С. Карно, опубликовавший в 1824 г. книгу [46], хорошо понимал существо теплового явления. Об этом можно судить хотя бы по тому факту, что он везде пользуется двумя словами: chaleur (теплота) и calorique (теплород). Во всех случаях, проводя аналогию с падением воды, Карно неизменно говорит о падении (переносе) именно теплорода, а не теплоты, как Клаузиус, с верхнего температурного уровня на нижний. На такое словоупотребление в работе Карно впервые обратил внимание Оствальд. Следовательно, теплород Карно это есть по существу термический заряд ОТ. К сожалению, эти идеи не были поняты современниками и не получили дальнейшего развития.

Что касается термодинамики необратимых процессов, то Онзагер впервые в широком плане ввел в макроскопическую теорию идеи переноса, а также представление о взаимном и симметричном влиянии потоков. На фоне идей равновесия и покоя классической термодинамики это явилось достижением исключительной принципиальной важности. Оно революционизировало теорию и стимулировало появление большого множества исследований в рассматриваемой области. За свою работу Онзагер в 1968 г. был удостоен Нобелевской премии.

Однако термодинамика Онзагера опирается на классическую термодинамику с ее энтропией и на принцип микроскопической обратимости из теории детального равновесия химических реакций. Следовательно, в нее с самого начала заложены такие несовместимые понятия, как перенос (поток) и равновесие (покой), что является миной замедленного действия, заставляющей искать новые пути и неминуемо ведущей к взрыву. Об имеющихся трудностях в теории хорошо сказал Денбиг в книге [41]: «Всякая наглядная картина по отношению к потоку энтропии становится совершенно неуместной и трудности понимания очень сильно возрастают».

Парадокс ситуации заключается в том, что энтропия оказалась привязанной к состояниям равновесия и покоя случайно, только с помощью метода ее обоснования, развитого Клаузиусом. Это побудило и позволило Онзагеру для обоснования своей теории тоже прибегнуть к соответствующим идеям равновесия (химических реакций). Если отбросить оба обоснования, тогда под энтропией вполне можно будет понимать, например, теплород (calorique) Карно либо мой термический заряд. В результате термодинамика сразу же освободится от тяжести своих главных ограничений, и это станет первым шагом в направлении общей теории. И наоборот, если прибегнуть к соответствующим ограничениям, то из ОТ в частном случае получатся теории Клаузиуса и Онзагера [13, 15, 18].

Должен также добавить, что теоретически доказать факт существования энтропии в принципе невозможно, ибо она фактически призвана выполнять роль некоего субстрата, определяющего тепловое явление и имеющего смысл вещества. Но вещество дано нам независимо от наших теорий, факт его существования можно только постулировать, а постулат с помощью основанной на нем теории не доказуем [ТРП, стр.408-409].

6. Определение кванта вермического вещества (вермианта).

Вермическое явление имеет все те общие и специфические свойства, которые упоминаются в параграфе 15 гл. XV. Например, на уровне наномира вермическое вещество должно обладать силовыми свойствами, а на уровне микромира - дискретными, порционными, квантовыми. В пятидесятых годах я начал развивать ОТ с попытки экспериментального определения силовых характеристик вермического нанополя, но потерпел неудачу из-за помех, создаваемых конвекцией воздуха, излучаемыми фотонами и т.д. Однако дискретность и величину порции (кванта) вермического вещества на уровне микромира мне удалось установить сравнительно просто, опираясь на известные опытные законы, а также на свои экспериментальные данные.

Грубое представление о величине вермианта ? можно получить с помощью элементарной молекулярно-кинетической теории газов. Для этого кинетическая энергия хаотического движения молекулы газа отождествляется с вермической энергией, которая равна Т? . Разделив энергию моля газа на число Авогадро, будем иметь [18, с.57; 20, с.334; 21, с.243]

? = 3k = 4,14?10-23 Дж/К, (324)

где k - постоянная Больцмана.

Другое значение вермианта получается на основе отождествления энергии микровибрационного движения фотона с его вермической энергией. Для этого в первом приближении можно приравнять частоту ? в формуле Планка (253) и частоту ?max , на которую приходится максимум излучения абсолютно черного тела в законе смещения Вина. Имеем [18, с.56]

? = 3,89?10-23 Дж/К. (325)

Эту величину можно уточнить, если учесть несимметричный по отношению к частоте ?max характер планковской кривой распределения спектральной интенсивности излучения абсолютно черного тела. Для этого надо найти центр тяжести площади, заключенной под этой кривой и определяющей полную лучеиспускательную способность абсолютно черного тела при данной температуре. Этому центру отвечает некая средняя частота ?ср . Будучи умноженной на соответствующую среднюю спектральную интенсивность излучения, она дает полную лучеиспускательную способность. Отношение

?ср/Т = 7,98?1010 с-1?К-1

представляет собой закон, аналогичный закону смещения Вина. Приравняв ?ср и частоту ? в формуле Планка (253), получаем следующее уточненное значение вермианта:

? = 5,29?10-23 Дж/К. (326)

Эксперименты с потоками теплоты и электричества на основе закона Видемана - Франца и соответствующего уравнения состояния дают значение [18, с.177; 20, с.334; 21, с.243]

? = 3,87·10-23 Дж/К. (327)

Необходимо отметить, что величины квантов различных простых веществ представляют собой фундаментальные, или мировые, константы [18, с.196; 21, с.242]. В этом свете имеющийся разброс в значениях ? весьма примечателен. Он объясняется тем, что каждый ансамбль - молекула, атом, электрон, фотон и т.д. - обладает несколькими степенями свободы. В результате взаимодействие даже только по линии одной из них обязательно сопровождается изменением различных составляющих энергии ансамбля. Это вносит погрешность в расчеты. Кроме того, сам метод отождествления различных степеней свободы является незаконным, хотя и широко применяется на практике. Например, значение (324) найдено через газовую постоянную, которая определяется из опыта и характеризует полную энергию, подводимую к газу при его нагреве на 1°. Однако фактически в процессе нагрева газа участвует не одна, как принято в молекулярно-кинетической теории, а минимум две степени свободы - вермическая и кинетическая, которая почти на порядок меньше вермической [21, с.244]. Аналогично в фотоне надо различать вермическую и микровибрационную степени свободы. Все сказанное заставит пересмотреть некоторые законы и входящие в них коэффициенты, в том числе постоянную Планка h. Вермическое нанополе тоже заставит с собой считаться, например, при определении силового взаимодействия между телами высокой температуры, в частности между звездами, между звездами и фотонами и т.п., при этом не последнюю роль должны играть также хрональное и другие взаимодействия [ТРП, стр.409-411].

7. Экспериментальное определение универсального взаимодействия.

Одним из важнейших понятий общей теории служит универсальное взаимодействие, отвергаемое современной наукой. Факт существования в природе этого взаимодействия подтверждается наличием бесчисленного множества эффектов взаимного влияния различных степеней свободы системы. Вместе с тем оно легко может быть обнаружено также в эксперименте на примере взаимного увлечения потоков, когда происходит силовое взаимодействие порций различных веществ, которые входят в состав носителя, распространяющегося в испытуемом проводнике.

В опыте под действием разности первого интенсиала переносятся порции первого вещества и увлекаются порции второго, а под действием разности второго интенсиала переносятся порции второго вещества и увлекаются порции первого. При этом соответствующие коэффициенты увлечения и энергии связи равны между собой (см. формулы (173) и (176)). В условиях одинакового хода времени на обоих веществах должны быть также равны пройденные пути и силы действия первой порции на вторую и второй порции на первую.

Этот опыт был осуществлен мною применительно к тепловой и электрической степеням свободы носителя - электрона, распространяющегося в железном проводнике; градиент температуры принят равным 1 К/м. Как уже отмечалось, в состав электрона входит один квант электрического вещества (электриант), а также кванты хронального, метрического, ротационного, вибрационного, вермического и т.д. веществ; они наделяют частицу временем жизни, размерами (массой), спином, колебательными, тепловыми и другими свойствами. В опытах использовались специфические вермическое и электрическое взаимодействия: под влиянием разности температур переносились вермианты электрона, а под действием разности потенциалов - электрианты. Благодаря универсальному взаимодействию в первом случае вермиантами увлекались электрианты, а во втором электриантами увлекались вермианты. Все эти потоки фиксировались. В результате при комнатной температуре сила универсального взаимодействия между электриантом и вермиантом электрона оказалась равной около 4·10-25 ? [21, с.352]. В этих же условиях сила специфического электрического взаимодействия между двумя электриантами равна около 2·10-19 ?, а сила специфического вермического взаимодействия между двумя вермиантами - около 4· 10-23 Н. Как видим, универсальное взаимодействие в 106 раз слабее известного специфического электрического, поэтому оно ранее и не было обнаружено. Специфическое вермическое тоже невелико по сравнению со специфическим электрическим [ТРП, стр.411-412].

Глава ХXI. Теоретические прогнозы ОТ:

«движение за счет внутренних сил».

1. Условия нарушения третьего закона Ньютона.

Описанные простые явления в совокупности с семью началами ОТ позволяют сделать большое множество прогнозов, поддающихся непосредственной экспериментальной проверке и одновременно не вытекающих из современных теоретических представлений или даже противоречащих им. Вполне естественно, что наибольшее число интереснейших и принципиально важных теоретических выводов следует из новых, неизвестных ранее начал ОТ - второго, третьего, четвертого и седьмого. Однако новые знания и идеи приходят не только от новых законов: как это звучит ни парадоксально, весьма любопытные прогнозы можно извлечь также из того, что отсутствует в ОТ, - речь идет об энтропии и втором законе термодинамики, которых природа и ОТ не знают; одновременно в ОТ отсутствуют и все запреты второго закона.

Выше упоминались многие опытные факты, подтверждающие выводы ОТ, однако мне представляется, что для торжества новой парадигмы важно получить такие принципиально важные выводы, которые бы однозначно, ясно и недвусмысленно опрокидывали старую парадигму и приводили бы к опытам, находящимся в прямом противоречии с традиционными представлениями. Соответствующие опыты в науке принято именовать решающими экспериментами, ибо Его Величество Эксперимент - это единственный верховный судья, кто способен и должен решать споры между парадигмами и теориями и определять их судьбы.

Из всего арсенала средств ОТ я отобрал три наиболее наглядные, неожиданные и убедительные новые проблемы, которые задействовал в своих решающих экспериментах. Первая связана с нетрадиционным определением времени (и пространства). О времени с упоминанием экспериментов уже говорилось в гл. XVIII, говорится в настоящей и следующей, а также в некоторых других главах. Остальные две проблемы подсказаны «Указаниями по составлению заявки на открытие» Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий. В «Указаниях» говорится: «4. Не принимаются к рассмотрению в качестве заявок на открытия материалы, в которых описаны... д) ...движение за счет внутренних сил, получение КПД устройств, равного или более единицы и т.д.» Движение за счет внутренних сил нарушает известный закон сохранения количества движения механики Ньютона, а КПД, равный единице (100%), - второй закон термодинамики Клаузиуса.

Мне представляется, что нарушить запреты «Указаний», содержащих квинтэссенцию современных теоретических представлений, - это самый убедительный решающий эксперимент. Именно поэтому я без сожалений потратил на решение указанной проблемы более 35 лет. В гл. XXIII и XXIV описаны устройства, преобразующие теплоту окружающей среды в электроэнергию и работу с КПД 100%. В настоящей главе теоретически решается задача создания нескомпенсированной силы внутри изолированной системы, соответствующие эксперименты описаны в следующей главе.

В уравнении закона сохранения количества движения (315), как и в уравнении (312), масса m и пространство х подчиняются закону сохранения. Следовательно, нарушить закон (315) можно только в том единственном случае, если повлиять на оставшуюся величину ? - ход реального времени, сделав его различным на взаимодействующих телах.

Из общего уравнения состояния (308) видно, что это можно сделать с помощью всех наличных степеней свободы системы. Однако для упрощения и наглядности рассуждений ограничимся группой механических явлений, которые сами помогут нам нарушить свои собственные механические законы. С этой целью отбросим в уравнении (308) хрональный, вермический, электрический и магнитный экстенсоры. Остаются три: кинетический, кинетовращательный и колебательный, влияющие на хронал, а следовательно, и на ход реального времени через коэффициенты ?12 , ?13 и А14 . Числовые значения этих коэффициентов нам не известны, но мы твердо знаем, что благодаря универсальному взаимодействию они нулю не равны и, следовательно, с их помощью вполне можно подействовать на величину d?.

При качественном анализе первой строчки уравнения (308) вместо изменений экстенсоров можно воспользоваться изменениями сопряженных с экстенсорами интенсиалов, ибо связь между этими величинами отличается наибольшей интенсивностью, остальные величины влияют менее существенно и мы их не будем учитывать. Тогда интересующая нас зависимость примет вид

d? = (?12/ ?22)d?2 + (?13/ ?33)d?2 + (?14/ ?44)d?2 + ... (328)

или в идеальном случае, когда А = const,

? = (?12/ ?22)?2 + (?13/ ?33)?2 + (?14/ ?44)?2 + ... (329)

Из уравнения (328) видно, что изменение (приращение) хронала тем выше, чем сильнее изменяются (наращиваются) квадраты скорости тела и частот его вращения и колебания. В свою очередь приращения скорости и частот представляют собой соответствующие ускорения. Следовательно, на приращение хронала, а значит, и на приращение хода реального времени (см. второе равенство (237)) очень большое влияние оказывают разного рода ускорения системы. Напомню, что в данном случае приращение хода реального времени d? есть именно ускорение этого хода, а не малая длительность d?. Все сказанное легче себе представить, если левую и правую части уравнения (328) разделить на малый отрезок времени d? (или dt), для наглядности то же самое можно проделать и со вторым равенством (237).

Весьма интересно также уравнение (329). Согласно этому уравнению, высоким скоростям движения и частотам вращения и колебания тела отвечают большие значения хронала и малые значения хода реального времени (см. первое равенство (237)). При малых скоростях и частотах, наоборот, хронал невелик, а скорость хода реального времени высока.

Применим изложенные соображения к процессу соударения двух тел - первого и второго, на которых реальное время течет с разными скоростями. С помощью уравнений (328) и (329) мы теперь вполне можем создать необходимую разность скоростей. Если для постороннего (внешнего) наблюдателя длительность соударения равна d? (или dt), то наблюдатель, находящийся на первом теле, зафиксирует по своим часам длительность d?1 , а находящийся на втором теле - длительность d?2 . Для определенности предположим, что

d?1 > d?2

Обратимся теперь к уравнению второго закона Ньютона (312), связывающему силу Рх с ходом реального времени d? на телах. Легко видеть, что сила Рх2 , действующая со стороны второго тела на первое, превышает силу Рх1 , действующую со стороны первого тела на второе, то есть

Рх2 > Рх1

ибо в первом случае знаменатель правой части формулы (312) меньше, чем во втором.

Следовательно, в процессе соударения двух тел с разным ходом времени на них образуется нескомпенсированная сила

Рхв = Рх2 - Рх1 ? 0 (330)

Условно будем называть эту силу, вызванную хрональными причинами, внутренней, ибо она возникает внутри полностью изолированной системы и действует на окружающую среду. Если ход, времени на телах одинаков, то сила Рхв = 0, то есть сила действия равна силе противодействия.

Мы пришли к совершенно замечательному результату: если на соударяющихся телах время течет с разной скоростью, то сила действия по абсолютной величине не равна силе противодействия. Таковы условия, необходимые и достаточные для нарушения третьего закона механики Ньютона. При этом сила всегда меньше со стороны того тела, на котором больше скорость хода реального времени, и наоборот. Таков теоретический прогноз ОТ. Он в равной мере касается микромира (элементарных частиц, атомов, молекул), макромира (привычных нам тел), мега- и более грубых миров (планет, звезд, галактик и т.д.). Следует также добавить, что гравитационное взаимодействие планет, звезд и галактик тоже можно рассматривать как удар, только мягкий, причем на всех подобного рода телах ход реального времени, как правило, не одинаков со всеми вытекающими отсюда пикантными последствиями [ТРП, стр.413-416].

2. Условия нарушения закона сохранения количества движения.

Несоблюдение в определенных условиях третьего закона Ньютона автоматически решает проблему нарушения закона сохранения количества (и момента количества) движения.

Действительно, из-за разного хода времени и нарушения третьего закона на тела действуют неодинаковые импульсы, причем

Рх2 d?2 > Рх1 d?1

Это объясняется тем, что в уравнение (312) сила входит в первой, степени, а ход времени - в квадрате. Поэтому ускоренный ход времени на первом теле не в состоянии скомпенсировать уменьшение первой силы. Например, если первый ход больше второго в 2 раза, то первая сила окажется меньше второй в 4 раза. В результате импульс первой силы будет в 2 раза меньше импульса второй.

Импульсы сил равны изменениям соответствующих количеств движения (см. формулу (315)), поэтому

d(m?)1 < d(m?)2

Это значит, что суммарное количество движения двух тел до взаимодействия (?m?)’ оказывается не равным суммарному количеству движения тех же тел после взаимодействия (?m?)”, причем

(?m?)’ > (?m?)” (331)

ибо первое тело теряет часть своего импульса в ходе взаимодействия.

Следовательно, при механических взаимодействиях тел с разным ходом времени нарушается не только третий закон Ньютона, но и закон сохранения количества движения (импульса) (см. уравнения (330) и (331)). Все сказанное относится также к закону сохранения момента количества движения и к упомянутому в параграфе 14 гл. XV закону сохранения количества вибродвижения. В результате взаимодействия возникает нескомпенсированная внутренняя сила Рхв , направленная в сторону тела с ускоренным ходом времени; это же тело обладает заниженным количеством движения; суммарное количество движения обоих тел после взаимодействия тоже уменьшается. На практике соответствующая ситуация возникает, например, при бета-распаде ядер, где замедленным ходом времени располагает быстро движущаяся бета-частица.

В приведенных рассуждениях величины d?1 , d?2 и dt характеризуют ход реального времени на первом и втором телах, а также ход эталонного времени; они могут быть равны длительности взаимодействия (удара) или быть пропорциональными этой длительности. В общем случае имеет место соотношение

d?1 ? d?2 ? dt (332)

Это неравенство определяет условия нарушения третьего закона Ньютона и закона сохранения количества движения. Возникающие нарушения тем значительнее, чем больше различаются между собой указанные величины.

Для нас привычными являются случаи, когда ход реального времени на взаимодействующих телах практически одинаков и его можно принять равным ходу эталонного времени. Это соответствует условию

d?1 ? d?2 ? dt (333)

при котором упомянутые законы практически сохраняют свою силу. Именно при подобных условиях выполняли свои опыты Рен, Мариотт, Ньютон и другие авторы.

Таковы выводы-прогнозы ОТ. Они в корне противоречат существующим представлениям и поэтому ставят вопрос жестко: быть или не быть ОТ. Для реализации в опыте этих выводов я рассмотрю несколько схем механических устройств, в которых возникает нескомпенсированная внутренняя сила и которые получили наименование безопорных движителей (БМ) [ТРП, стр.416-418].

3. Возникновение внутренней силы в устройствах типа БМ-28.

При выборе соответствующих устройств я буду руководствоваться идеей, чтобы они отличались наибольшей простотой, наглядностью и доступностью. Это обстоятельство мне представляется крайне важным: я придаю особое значение тому, чтобы каждый желающий мог легко повторить эксперимент и убедиться в правильности выводов ОТ. Принципиальная схема механического БМ описана в книге [21, с.214]. Простейшим устройством подобного рода могут служить, как уже говорилось, два соударяющихся тела. Однако удар - это слишком грубый процесс, другой недостаток простого удара - его однократность.

Очевидно, что надо осуществить непрерывный круговой процесс изменения состояния движения тела, повторять его быстро и многократно, тогда получится безостановочно действующая внутренняя сила, которую нетрудно измерить. Например, соответствующий процесс возникает в случае мягкого удара, если заставить тело двигаться с переменной скоростью по схеме, показанной на рис. 17, а.

Для конкретности предположим, что в зоне А тело имеет большую скорость ?А , в зоне С - малую ?С , а в зонах В и D - промежуточную ?В и ?D , ибо в зоне В тело тормозится, а в зоне D разгоняется и затем вновь приходит в исходное состояние А. Чтобы детально проанализировать силовую ситуацию в этих условиях, надо знать закон изменения скорости и интегрировать процесс по всей окружности. Однако для грубого качественного анализа вполне достаточно ограничиться рассмотрением лишь четырех наиболее характерных зон – А, В и С и D.

В зонах А и С скорости изменяются мало, поэтому ускорениями можно пренебречь и ориентироваться на первое равенство (237) и уравнение (329). Согласно этим уравнениям, центробежная сила тела в зоне А претерпевает максимальное хрональное уменьшение на величину РхА , а в зоне С - минимальное на величину РхС (рис. 17, б). Реакция опоры, не имеющей такой высокой скорости, как тело, испытывает пренебрежимо малые хрональные изменения. Поэтому в системе появляется за цикл (за один оборот) нескомпенсированная внутренняя (хрональная) сила Рхх = РхА - РхС , действующая со стороны опоры и направленная вверх.

Что касается зон В и D, то здесь на эффект скоростного ослабления центробежной силы накладывается также эффект, обусловленный ускорением. О последнем эффекте можно судить по второму равенству (237) и уравнению (328). При симметричном процессе скорости и ускорения в зонах В и D одинаковы по величине и противоположны по знакам, поэтому нескомпенсированные силы гасят друг друга (РхВ = - РхD ). В результате равнодействующая всех четырех сил за цикл остается равной Рхх .

На первый взгляд может показаться, что эта сила должна быть направлена вниз, то есть в сторону, где скорость и центробежная сила тела максимальны. Чтобы такого ощущения не возникало, надо не упускать из виду, что речь идет не о самой центробежной силе Рц , а только о ее хрональном уменьшении, избыточные же по отношению к хрональным силы благополучно гасятся внутри системы. При этом направление хрональной силы Рхх от направления вращения тела не зависит, оно целиком определяется относительной ориентацией максимальной и минимальной скоростей: сила Рхх всегда направлена в сторону минимальной скорости. Это важно помнить при обсуждении опытных данных.

На примере группы механических явлений (и БМ) полезно еще раз оговорить разницу, существующую между малой скоростью хода (малым ходом, малым отрезком) реального времени d?, входящей в уравнения (312), (315) и т.д., и ускорением (изменением, приращением) хода реального времени d?, входящим во второе равенство (237). Ускорение хода времени всегда обусловлено только изменением (приращением) хронала (второе равенство (237) и уравнение (328)), а скорость хода времени обычно рассматривается при постоянном значении хронала или приводится к нему, то есть к постоянному ходу реального или эталонного времени.

Описанный круговой процесс можно осуществить с помощью самых различных механизмов. Например, можно применить простейшее устройство БМ-28 (рис. 17, в), в котором шарики, ролики или стерженьки 1 катятся или скользят по кольцу 2, скрепленному с корпусом электродвигателя 7 [9, с.44]. Водилом служит диск 3 с отверстиями 4, насаженный на вал 5 двигателя. Ось кольца 2 смещена относительно оси двигателя на величину ?. При равномерном вращении двигателя в зоне А шарики катятся на большем радиусе, чем в зоне С, поэтому обладают большей скоростью. Для общего повышения скорости шариков путем уменьшения их трения о кольцо в качестве последнего целесообразно использовать соответствующий шариковый или роликовый подшипник, состоящий из подвижного кольца 2 и неподвижного 6.

Если бы хрональный эффект отсутствовал, тогда центробежная сила Рц изменялась бы симметрично относительно нулевой линии, изображенной на графике рис. 17, г горизонтальными штрихами, а все устройство работало бы как обыкновенный вибратор. Наличие хронального эффекта приводит к появлению нескомпенсированной силы РхВ , направленной вверх, что равносильно смещению на графике нулевой линии вниз. Вообще, в данном устройстве сила РхВ всегда ориентирована в сторону, обратную эксцентриситету ? кольца, и при перемене направления вращения мотора не изменяется. Эту силу нетрудно измерить на достаточно чувствительных технических, аналитических или крутильных весах, она вызывает уменьшение веса работающего устройства. Величина силы зависит от числа оборотов, эксцентриситета, числа и массы шариков, радиуса кольца 2 и т.д. При нулевом эксцентриситете нескомпенсированная внутренняя сила обращается в нуль, так как в условиях равномерного движения шариков все силы - центробежные и внутренние - гасят друг друга [ТРП, стр.418-421].

4. Устройства БМ-29 и БМ-30.

Необходимый круговой процесс можно осуществить также с помощью гироскопа, представляющего собой тело, вращающееся вокруг некоторой оси. Но с целью получения хронального эффекта гироскопу надо придать дополнительное перемещение (колебание) с переменной скоростью. При этом гироскоп можно использовать двумя различными способами - путем колебаний поперек (БМ-29) или вдоль (БМ-30) оси вращения, а сами колебания должны быть несимметричными: в одном направлении гироскоп надо перемещать с большой скоростью, а в обратном - с малой. В результате отдельные точки тела будут двигаться с переменной за цикл скоростью, то есть будет совершаться круговой процесс, и возникнет описанный выше нескомпенсированный силовой хрональный эффект.

Неодинаковое по скорости прямого и обратного движений контролируемое перемещение вращающегося гироскопа можно проще всего задать с помощью кривошипно-шатунного или эксцентрикового механизма, в котором ось вращения кривошипа (эксцентрика) смещена на величину ? относительно линии перемещения гироскопа (рис. 18, а). Гироскоп 7, заключенный в кожух 6, прикреплен к ползушке 4, которая двигается вправо и влево вдоль направляющих 3 и 5. Если кривошип 1 вращается в сторону, показанную стрелкой, то гироскоп перемещается вправо быстрее, чем влево. Разница в прямой и обратной скоростях тем выше, чем больше смещение ? и радиус R кривошипа и меньше длина 1 шатуна 2. При ? = 0 движение гироскопа является симметричным и обсуждаемый эффект не возникает: этот случай на рис. 18, б изображен штриховой линией, которая показывает смещение гироскопа от крайне правого положения (точка 0) до крайне левого (точка F) на величину 2R и затем вновь до конца направо (точка Е).

При ? ? 0 процесс описывается несимметричной сплошной линией, при этом несколько возрастает амплитуда колебаний и увеличивается длительность tл движения гироскопа влево по сравнению с длительностью tп его движения вправо, именно поэтому скорость справа больше, чем слева.

Если гироскоп колебать поперек оси вращения, то скорость точек А и С обода будет изменяться по величине, а точек В и D - по величине и направлению (рис. 18, в). На рисунке показана только большая скорость wв перемещения гироскопа вправо, от нее зависит количественная сторона эффекта, скорость вращения самого гироскопа ?В во всех точках А, В, С и D одинакова. Наибольший вклад в эффект дают точки А и С, движущиеся с различными суммарными скоростями, причем точка А обладает скоростью ?г + ?В , а точка С - скоростью ?г - ?В . Возникает нескомпенсированная за цикл колебания (оборот кривошипа) хрональная сила Рхх , направленная вверх, то есть поперек линии вибраций, в сторону зоны с наименьшей скоростью движения. При изменении направления вращения гироскопа сила Рхх изменяет свое направление на обратное, то же самое происходит при изменении направления вращения кривошипа.

Если гироскоп колебать вдоль оси вращения (рис. 18, г), то все его точки одновременно примут участие в дополнительном колебательном движении со скоростью ?В . В результате возникает нескомпенсированная хрональная сила Рхх , направленная вдоль оси, в сторону меньшей суммарной скорости движения точек гироскопа, а значит, и ползушки, то есть в сторону, противоположную максимальной скорости ?В , причем направление силы не зависит от направления вращения гироскопа, а целиком определяется направлением вращения кривошипа. При продольном колебании гироскопа эффект должен получиться заметно выше, чем при поперечном, так как в первом случае в процессе одновременно принимает участие большее количество метрического вещества [ТРП, стр.421-423].

5. Устройства типа БМ-33.

Методом вращения тел можно создать множество различных вариантов БМ. В настоящей главе я упомяну еще три варианта, которые являются частными случаями общей схемы, изображенной на рис. 19, а и б. Маховик (гироскоп) 1 вращается в подшипниках 2 и 4 на оси 3, которая в свою очередь вращается вокруг оси 5 (направление вращения показано стрелками). Гироскопический момент на плече L дает несимметричную пару сил ?х’ и Рх", причем разность

РхВ = ?х’ + Рх"

представляет собой интересующую нас нескомпенсированную внутреннюю силу.

Действительно, согласно уравнению третьего начала ОТ (308), хронал со скоростью возрастает и, следовательно, сила Р" , действующая со стороны оси гироскопа 1 на подшипник 2, хронально ослабляется тем значительнее, чем выше скорость этого подшипника вокруг оси 5 по сравнению со скоростью подшипника 4. Поэтому с увеличением плеча L и уменьшением радиуса R хрональный эффект растет. Гироскопические силы, а значит, и хрональный эффект тем выше, чем больше момент инерции маховика и частота вращения осей 3 и 5, ибо момент гироскопических сил определяется произведением момента инерции маховика и угловых скоростей вращения осей 3 и 5, а момент инерции маховика пропорционален радиусу последнего в четвертой степени. В условиях рис. 19, а нескомпенсированная (внутренняя, хрональная) сила РхВ направлена вверх. Если изменить направление вращения оси 3 или 5, то хрональная сила изменит свое направление на обратное. Если одновременно изменить оба направления вращения, то нескомпенсированная сила останется неизменной. Таковы теоретические прогнозы ОТ. По этому принципу работают устройства типа БМ-33, они основаны на эффекте возникновения гироскопических сил.

Для устранения дисбаланса целесообразно симметрично к первому расположить второй точно такой же гироскоп 6, вращающийся на оси 7 в противоположную сторону, как показано на рисунке, ибо если оба гироскопа вращать в одинаковом направлении, то возникающие моменты погасят друг друга и нескомпенсированная сила обратится в нуль. Более того, для взаимной компенсации крутящего момента от двигателей целесообразно использовать не два, а четыре гироскопа, вращающихся в разные стороны, и синхронизировать частоты их вращения с помощью системы шестеренок (см. параграф 5 гл. XXII), причем минимальное число моторов равно двум, по числу осей 5, а максимальное - шести, по одному на каждую из шести осей.

Принципиальное преимущество такой схемы БМ заключается в том, что в процессе создания нескомпенсированной силы принимает участие одновременно вся масса гироскопа и этот процесс осуществляется непрерывно, а не периодически, как в БМ-28, БМ-29 и БМ-30. В результате устраняются неизбежные вибрации, что многократно увеличивает эффективность данной схемы по сравнению с предыдущими - позволяет резко повысить частоту вращения и т.д. [ТРП, стр.423-425].

6. Устройства типа БМ-34.

Интересно, что на схеме рис. 19, а действует еще одна нескомпенсированная сила, обусловленная сложением переносной скорости маховика шп при его вращении вокруг оси 5 со скоростями различных точек маховика wr в связи с его одновременным вращением вокруг оси 3 (рис. 19, б). В верхней точке маховика эти скорости суммируются, а в нижней вычитаются. В результате возникает непрерывно действующая нескомпенсированная внутренняя сила РхВ , направленная вниз, в сторону малой суммарной скорости. По этому принципу работают ротационные устройства типа БМ-34. Эта схема напоминает прежнюю, изображенную на рис. 18, в. При изменении направления вращения маховика 1 или оси 5 хрональная сила изменяет свое направление на обратное. Если одновременно изменить оба направления вращения, то сила останется неизменной. Для устранения дисбаланса и компенсации крутящего момента целесообразно добавить второй маховик справа и еще одну такую же пару маховиков, вращающихся в противоположном направлении (как в БМ-33).

Необходимо отметить, что силы РхВ в ротационном хрональном эффекте у БМ-34 и в гироскопическом эффекте у БМ-33 всегда действуют одновременно и направлены в прямо противоположные стороны, то есть стараются погасить одна другую. Чтобы выделить ротационный эффект и ослабить гироскопический, надо пойти по пути максимального увеличения радиуса R и снижения плеча L до возможного минимума [ТРП, стр.425-426].

7. Устройства типа БМ-35.

Любопытно, что схема рис. 19, а содержит помимо гироскопического (основной в БМ-33) и ротационного (основной в БМ-34) также еще третий хрональный силовой эффект, который условно будем именовать смерчевым; он реализуется в устройствах типа БМ-35.

Самое простое устройство БМ-35, в котором создается нескомпенсированная внутренняя сила, нарушающая закон сохранения количества движения, представляет собой обыкновенный маховик или любое другое тело, вращающееся вокруг какой-либо оси. В качестве схемы его действия можно воспользоваться рис. 19, б, если отбросить ось 5, а создаваемую ею переносную скорость ?n заменить скоростью движения данной точки Земли ?З вокруг собственной оси (на широте Минска эта скорость равна около 0,3 км/с), вокруг Солнца (около 30 км/с), вокруг центра Галактики вместе с Солнцем (около 250 км/с) и т.д. Абсолютная скорость данной точки Земли ?з в мировом пространстве с одной стороны гироскопа складывается со скоростью его вращения ?т , а с другой вычитается. Хрональная сила РхВ , как всегда, смотрит в сторону от большей скорости к меньшей. Если изменить направление вращения гироскопа (или движения Земли), то сила изменит свое направление на обратное, при одновременном изменении обоих направлений сила не изменится. Непрерывное действие этой силы должно отличаться от двух предыдущих случаев периодическими суточными, годичными и т.п. колебаниями в связи с соответствующими периодическими изменениями скорости ?З .

Если попеременно ориентировать ось гироскопа в разных направлениях, например, с помощью подвеса Кардана и управляющей ЭВМ, то максимальное значение хрональной силы укажет направление и величину абсолютной скорости данной точки Земли в данный момент времени, даже если сидеть в закрытой каюте корабля. Кстати, установить абсолютную скорость можно также с помощью любого из слагаемых уравнения (308).

Поскольку всякое соответствующим образом ориентированное на Земле вращающееся тело создает обсуждаемую нескомпенсированную силу, постольку от нее не свободны и устройства типа БМ-33 и БМ-34. Однако при наличии двух осей 5, вращающихся в противоположные стороны, смерчевые силы гасятся внутри этих устройств. Смерчевый эффект получил свое наименование от машины БМ-35, которая является наглядной моделью смерча. Его хрональное поле, усиленное эффектами трения, заряжает предметы, животных и даже целые дома, они отталкиваются от земли и иногда плавно переносятся хрональными силами и ветром на большие расстояния (см. параграфы 24 гл. XVIII и 6 гл. XXII).

Таковы вкратце некоторые конкретные принципиально важные выводы-прогнозы ОТ. Они носят качественный характер, так как мы пока не знаем числовых значений коэффициентов состояния в уравнении (308). Однако уже сам факт нарушения в запланированных экспериментах третьего закона Ньютона и закона сохранения количества движения независимо от количественной стороны этого нарушения должен будет свидетельствовать о справедливости основных положений ОТ. Обратимся теперь к описанию соответствующих экспериментальных результатов [ТРП, стр.426-427].

Глава ХXII. Решающие эксперименты ОТ:

«движение за счет внутренних сил».

1. Техническое оснащение эксперимента.

Рассмотрим теперь кратко результаты многочисленных и всесторонних экспериментов с механическими устройствами типа БМ, принципиальные схемы которых описаны в предыдущей главе. В этих устройствах вопреки третьему закону Ньютона и закону сохранения количества движения появляется нескомпенсированная внутренняя сила, она обусловлена неодинаковыми значениями хронала и хода времени на взаимодействующих телах. Возникающая разность хроналов создает хрональное поле, которое наблюдается в окружающей среде. В свою очередь, внешнее (постороннее) хрональное поле тоже воздействует на ход времени на взаимодействующих телах и таким образом отражается на величине нескомпенсированной силы. Поэтому опыты с БМ не только решают проблему «движения за счет внутренних сил», но и одновременно под новым углом зрения освещают главную проблему, связанную с новым определением времени (пространства), и подтверждают правильность сделанных на этой основе хрональных выводов-прогнозов.

В опытах с целью приведения во вращение водила 3 (см. рис. 17, в), кривошипно-шатунного механизма (см. рис. 18, а) и некоторых маховиков-гироскопов используются авиационные электродвигатели постоянного тока марки Д-12ТФ - 2-я серия (масса 0,46 кг, номинальная частота вращения 13000 об/мин, напряжение 27 В, сила тока 2,6 А) и фотоаппаратурные электродвигатели марки МА-40А (масса 1,25 кг, номинальная частота вращения 10000 об/мин, напряжение 27 В, ток 4 А). Оба типа двигателей выдерживают кратковременную (в течение нескольких секунд), достаточную для замера, двукратную и более перегрузку по напряжению и току, что обеспечивает реальную частоту вращения свыше 20000 об/мин. Частота вращения измеряется тахометром ИО-30. Ток от сети выпрямляется, плавно регулируется и измеряется вольтметрами и амперметрами.

В качестве гироскопов применены трехфазные (36 В, 400 Гц) гиромоторы для авиационных гирокомпасов. Первый из них (малый, без заводского кожуха) имеет массу 0,42 кг и номинальную частоту вращения около 14000 об/мин, второй (большой, в кожухе) имеет массу 1,92 кг и частоту около 21000 об/мин. Трехфазный ток получается с помощью преобразователя ПАГ-1Ф, питаемого постоянным током напряжением 27 В. Путем перегрузки преобразователя удается существенно повысить частоту трехфазного тока, а следовательно, и число оборотов гиромоторов.

Нескомпенсированная внутренняя сила определяется с помощью весов технических первого класса с ценой деления 10-5 ?, а также аналитических с оптическим отсчетом и ценой деления 10-6 Н. Устройством БМ кладется на чашу весов либо располагается под весами и особым образом подвешивается к чаше проволокой, пропущенной через отверстие, которое предназначено для стержня арретира. Вся система заземляется.

Иногда, если определяется слишком малая сила или устройство имеет очень большую массу (порядка одного-двух десятков килограммов), то используются крутильные весы, изображенные на рис. 10, б. В последнем случае применяется подвес 1 достаточного диаметра [ТРП, стр.428-429].

2. Методика взвешивания.

Особое внимание приходится уделять методике определения нескомпенсированной силы, ибо надо учитывать вибрации БМ; реакцию крутящего момента двигателей и гироскопов; разогрев токоподводов, электродвигателей и гиромоторов, что сопровождается возникновением подъемной силы, вызванной тепловой конвекцией воздуха; обычную конвекцию воздуха в комнате; заряжание хрональным полем БМ окружающих предметов и силовое взаимодействие с ними; влияние хронального поля экспериментатора на БМ (силовое и через ход времени на взаимодействующих в БМ телах) и т.д. Со всеми этими помехами я боролся в течение многих лет, перепробовав сотни всевозможных вариантов устройств.

Вибрации устраняются применением упругого звена - резинки или пружинки - между БМ и проволокой, идущей к чаше весов. С реакцией крутящего момента можно бороться, например, используя два двигателя, вращающихся в противоположных направлениях. Токоподводы должны быть изготовлены из мягкого изолированного медного провода и подвешены горизонтально, их и электродвигатели целесообразно теплоизолировать; после каждого измерения все устройство должно остыть. Весы располагаются, например, на доске.

В ней предусмотрено отверстие для проволоки, идущей к чаше весов. Весь объем под доской, где висит БМ, окружен загородкой из плотного материала, защищающего от сквозняков: это может быть картон, плотная бумага, клеенка и т.п. Однако коренного снижения помех удалось добиться только после применения специального промежуточного рычага-коромысла 1, соединенного с чашей весов через резинку 4 (рис. 20). Длинные опорные ножи 2 хорошо гасят реакцию крутящего момента даже при наличии одного мотора. Изменением расстояния b - отношения b/a - до среднего ножа регулируется чувствительность весов для тяжелых БМ; с этой целью на коромысле предусмотрена серия запасных отверстий. Ножи 2 и седла для них 3 изготовлены из твердой закаленной стали, например ХВГ. Токоподводящие провода 6 поддерживаются пластинками 5. Сами пластинки и отверстия в них под провода расположены точно против остриев ножей, поэтому при качании коромысла упругость и сила тяжести проводов практически не влияют на величину измеряемой силы. Провода образуют петли (они изображены жирными штриховыми линиями). Коромысло 1 и пластинки 5 и 7 сделаны из листовой стали толщиной 1 мм, коромысло упрочнено отогнутыми ребрами жесткости, как показано на рисунке.

Очень важно, чтобы все три острия ножей располагались в одной плоскости, тогда при качании коромысла не будет нарушаться соотношение плеч а и b рычага. Это достигается постановкой соответствующих прокладок под ножи. Острия ножей можно видеть через небольшие окна, вырезанные на вертикальных участках коромысла.

Промежуточный рычаг-коромысло особенно нужен при испытании таких БМ, где невозможно применить два гироскопа, вращающихся в разные стороны. Например, это относится к БМ-35, для которого к тому же потребны весьма высокие частоты вращения, что создает большой реактивный крутящий момент.

БМ крепится жестко к двум вертикальным пластинкам 7, привинченным к седлу 3. Для учета влияния тепловой конвекции воздуха и внешних хрональных воздействий нескомпенсированную силу целесообразно направлять при одном измерении вверх, а при другом - вниз, чтобы получить среднее ее значение. Если этого нельзя сделать путем изменения направления вращения двигателя, тогда приходится поворачивать все устройство БМ вокруг горизонтальной оси. Осями поворота могут служить два полых болта, расположенных внизу пластин 7, на них висит БМ, через отверстие в болтах пропускаются токоподводящие провода.

С целью снижения влияния тепловой конвекции коромысло целесообразно защитить двух-, трехслойным алюминиевым экраном 8 (изображен штриховыми линиями). Его бока должны быть отбортованы книзу, чтобы отвести струю теплого воздуха за пределы коромысла [ТРП, стр.429-431].

3. Устройства типа БМ-28.

Принципиальная схема прибора БМ-28 представлена на рис. 17. Этот прибор осуществлен с двигателями МА-40А и Д-12ТФ - 2-я серия. В первом случае двигатель пришлось полностью загерметизировать дюралевым кожухом. Во втором случае конструкцию удалось существенно упростить и облегчить (рис. 21). Здесь загерметизированы посредством кольца 2 и крышки 6 только стальное водило 4 с восемью рабочими шариками 5 диаметром 8 мм, которые катятся по кольцу 7 легкого шарикоподшипника с внутренним диаметром 45 мм.

Описанного типа приборы были испытаны в одиночку и в паре (рис. 22) на рычажных и крутильных весах при различной ориентации в пространстве эксцентриситета ? кольца. Парное устройство со взаимно противоположным направлением вращения двигателей применено с целью погашения реакции крутящего момента. Установлено, что во всех случаях нескомпенсированная хрональная сила РхВ направлена в сторону, где скорость шариков минимальна, причем величина силы от направления вращения моторов не зависит. Если эксцентриситет ? = 0, то сила РхВ обращается в нуль. При эксцентриситете ? = 0,7 мм и частоте вращения 21000 об/мин, что соответствует скорости движения шариков 42 м/с, сила РхВ равна около 14·10-5 ? [ТРП, стр.431-433].

4. Устройства типа БМ-29 и БМ-30.

Принципиальная схема этих приборов приведена на рис. 18. Они осуществлены с малыми и большими гиромоторами, кривошипно-шатунный механизм приводится во вращение электродвигателями Д-12ТФ - 2-я серия. В одном варианте прибора гиромоторы колеблются по принципу скольжения между двумя параллельными направляющими, в другом ползушка с гиромотором катится между шариковыми подшипниками. Конструкция второго варианта изображена на рис. 23. Здесь поворотный круг 9, к которому крепится гиромотор 10, позволяет осуществлять колебания как поперек (БМ-29), так и вдоль оси гиромотора (БМ-30). Внешний вид спаренного прибора с малыми гиромоторами приведен на рис. 24.

При испытании приборов с гироскопами, колеблемыми поперк оси вращения (БМ-29, рис. 23), найдено, что нескомпенсированная сила ориентирована перпендикулярно к линии колебаний и направлена в сторону зоны гироскопа с наименьшей скоростью движения (см. рис. 18, в).

Направление силы изменяется на обратное при изменении направления вращения либо гироскопа, либо кривошипа. Например, малый гироскоп массой 0,42 кг при ? = 0,7 мм, R = 0,7 мм, l = 14 мм и частотах вращения кривошипа 2800 об/мин и гироскопа 21000 об/мин, что соответствует движению обода диаметром 55 мм со скоростью 63 м/с, дает нескомпенсированную силу РхВ , равную около 3·10-5 ?.

Испытания приборов типа БМ-30 с гироскопами, колеблемыми вдоль оси вращения (рис. 24), проходили аналогичным образом. Возникающая в опытах нескомпенсированная сила действует вдоль оси гироскопа и от направления его вращения не зависит, она во всех случаях ориентирована в сторону низкой скорости колебательного перемещения ползушки (см. рис. 18, г). Например, малый гироскоп при упомянутых выше (БМ-29) условиях развивает нескомпенсированную силу около 14·10-5 Н. Эта сила заметно превышает ту, которую дает гироскоп, колеблемый поперек оси вращения. Следует добавить, что приборы БМ-29 и БМ-30 испытывались на обычных и крутильных весах, поэтому колебания гироскопов по необходимости были ориентированы как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении [ТРП, стр.433-435].

5. Устройства типа БМ-33 и БМ-34.

Должен сказать, что различных приборов, действующих по схеме рис. 19, а, испытано большое множество. Например, один из них (БМ-17),состоит из двух маховиков, насаженных на валы электродвигателей, которые прикреплены к вращающейся вокруг вертикальной оси штанге. Есть приборы (БМ-33), содержащие два больших или два малых гиромотора, укрепленных на вращающемся диске. Но во всех этих приборах реакция крутящего момента штанги и диска не гасится, что затрудняет их испытание. Применение четырех малых гиромоторов и двух дисков, вращающихся в противоположных направлениях, частично гасит этот момент. Однако добиться таким способом высоких скоростей не удается, ибо подобную систему трудно сбалансировать по массе и в ней практически невозможно обеспечить одинаковые частоты вращения гиромоторов, а также дисков. В итоге пришлось прибегнуть к принудительной синхронизации частот вращения гироскопов с помощью шестеренок.

На рис. 25 изображена конструктивная схема одного такого прибора, а на рис. 26 - его внешний вид со снятым кожухом. Детали этого прибора изготовлены в основном из дюраля, маховики и крестообразные валы - из стали; все подшипники шариковые, радиальные однорядные. При диаметре маховика 35 мм масса сателлита с шестеренкой и подшипником 50 г, масса прибора БМ-33 в сборе 1,93 кг, радиус R = 11 мм, плечо момента сил L = 36 мм (см. рис. 19, а и 25). Коническая шестеренка сателлита 7 катится по неподвижной конической шестеренке 11. Вал верхней пары сателлитов зацепляется с таким же нижним валом с помощью цилиндрических зубчаток 12, поэтому они вращаются в разные стороны. Таким способом балансируются массы и синхронизируются частоты вращения всех сателлитов и валов.

Если на прибор смотреть сверху (рис. 25), то при вращении двигателя против часовой стрелки схема возникновения сил у верхней пары сателлитов в точности соответствует рис. 19, а. При изменении направления вращения верхнего вала изменится также направление вращения сателлитов, в результате нескомпенсированная сила останется неизменной (см. параграф 5 гл. XXI). То же самое можно сказать и о нижнем вале с его сателлитами. Поэтому с целью изменения направления силы такой прибор надо поворачивать «вниз головой».

Результаты испытания описанного устройства на аналитических весах без промежуточного коромысла представлены на рис. 27. Из сопоставления графиков а и б видно, что внутренняя сила резко возрастает с частотой вращения. Этого и следовало ожидать, ибо момент гироскопических сил пропорционален произведению угловых скоростей вертикального вала и сателлита. При суммарной силе тока на двух моторах ?? = 8,7 А частота вращения n = 5000 об/мин и внутренняя сила ?хВ = 28·10-5 ?.

Момент гироскопических сил пропорционален также моменту инерции, в свою очередь пропорциональному диаметру маховика в четвертой степени (см. параграф 5 гл. XX). Чтобы экспериментально показать влияние момента инерции, по схеме рис. 25 изготовлен большой прибор БМ-33 массой 9,27 кг. При диаметре маховика 70 мм, R = 25 мм и L = 70 мм масса сателлита равна 244 г. Однако электродвигатели МА-40А не позволили развить необходимые для сравнения частоты вращения.

Аналогичное устройство БМ-33-мини с диаметром маховика 21 мм и массой сателлита 26,7 г имеет массу в сборе 1,58 кг, R = 8 мм, L = 42 мм. Испытание этого прибора при частоте вращения 5000 об/мин (сила тока 4 А) дало внутреннюю силу около 2·10-5 ?. Эта величина примерно в 14 раз ниже предыдущей, что вполне объяснимо, ибо у мини-сателлита все размеры меньше, чем у предыдущего: диаметр маховика в 1,67 раза (1,674 = 7,7), длина маховика в 1,17 раза (7,7х1,17 = 9), диаметр конической шестеренки в 1,09 раза, диаметр хвостовика в 1,25 раза и т.д. В итоге набирается величина, сопоставимая с экспериментальной.

Таким образом, многочисленные опыты, выполненные с различными устройствами типа БМ-33, подтверждают принципиальные выводы теории. Прежде всего это касается направления действия возникающей внутренней силы и ее связи с направлениями вращений сателлита. Наблюдается также определенное согласование теории и опыта в количественном отношении. Например, квадратичный характер имеет зависимость величины силы от числа оборотов сателлита в единицу времени (в наших приборах частоты вращений сателлита вокруг продольной и поперечной осей равны между собой). Есть намек и на четвертую степень зависимости силы от диаметра маховика. Интересен факт изменения величины силы при ее направлении вверх или вниз (рис. 27, а), который отражает влияние тепловой конвекции и внешних хрональных воздействий.

Необходимо отметить, что найденные в БМ-33 значения внутренних сил фактически определяются разностью между гироскопическим и ротационным эффектами (смерчевый эффект гасится из-за разнонаправленного вращения вертикальных осей). Первый эффект господствует над вторым благодаря большому L и малому R. С уменьшением L и ростом R ротационный эффект увеличивается и БМ-33 превращается в БМ-34.

При осуществлении устройства БМ-34 за основу взята конструктивная схема БМ-33-мини (она похожа на схему рис. 25). В этом приборе у сателлита отсутствует хвостовик. Маховик, изготовленный заодно с конической шестеренкой, вращается на трех миниатюрных шариковых подшипниках, расстояние между центрами шариков крайних подшипников L = 5 мм, расстояние от вертикальной оси до центра шарика первого подшипника R = 8 мм, диаметр маховика 21 мм, масса сателлита 16,5 г, масса всего прибора 1,1 кг.

Испытания показывают, что при частоте вращения 10000 об/мин ротационный и гироскопический эффекты, направленные в противоположные стороны, мало различаются по абсолют ной величине, в результате суммарная нескомпенсированная сила не выходит за пределы 0,5·10-5 ?, то есть за пределы погрешности измерений. Очевидно, что это предельный случай, полученный при уменьшении L. Чтобы преобладал ротационный эффект, надо увеличить R. О реальном существовании и неравенстве нулю ротационного и гироскопического эффектов в БМ-34 говорят опыты с БМ-29 (см. рис. 18, в) и БМ-33 [ТРП, стр.435-440].

6. Устройства типа БМ-35.

В качестве приборов БМ-35 я использовал упомянутые выше большой и малый авиационные гиромоторы. Здесь я остановлюсь только на опытах с большим.

Прибор подвешивается к чаше весов с помощью простейшего устройства, позволяющего ориентировать ось вращения в лю бом направлении по странам света и под любым углом к горизонту (рис. 28). Гироскоп разгоняется до нужной частоты вращения в течение 3-5 мин. Затем источник тока отключается (на рис. 28 снизу видны штырьки трехфазного разъема, направление вращения мотора регулируется поворотом розетки разъема на 180°), маховик после продолжает вращаться по инерции еще 40-50 мин. Весы снимаются с арретира и по световой шкале отсчитывается величина вертикальной составляющей внутренней нескомпенсированной силы. До момента измерения гиромотор успевает нагреться. Это сопровождается появлением заметной подъемной силы. Для ее ослабления прибор теплоизолирован слоем шнурового асбеста диаметром 4 мм, затем полиэтиленом, 21 слоем тонкой мятой бумаги и еще слоем полиэтилена.

Однако измерения на режиме замедленного вращения гироскопа сильно занижают искомый эффект и затушевывают многие важные особенности изучаемого процесса. Кроме того, реактивный момент торможения создает помехи при измерениях, стремясь повернуть чашу весов. С целью устранения всех этих неприятностей был применен промежуточный рычаг-коромысло (см. рис. 20), который, в частности, дает возможность не отключать ток перед измерениями, что резко повышает частоту вращения в момент измерений, а также позволяет изучать влияние ускорений.

Многочисленные эксперименты показывают, что весы фиксируют наибольшую величину нескомпенсированной силы при ориентации оси вращения, близкой к вертикали. При этом величина эффекта зависит от ускорений не меньше, чем от абсолютных скоростей маховика.

Любое вращающееся тело является мощным генератором хронального поля, которое вращается в ту же сторону, что и тело; именно поэтому обсуждаемый эффект назван мною смерчевым. Факт вращения поля хорошо фиксируется рамкой. При этом нет надобности ее перемещать, ибо само поле создает условия, необходимые для опрокидывания рамки. Хрональное поле гироскопа заряжает окружающие предметы, и они оказывают силовое воздействие на прибор. То же самое делает и хрональное поле экспериментатора.

Если смотреть на прибор сверху, то вращение гироскопа по часовой стрелке создает нескомпенсированную внутреннюю силу, направленную вверх. Изменение направления вращения гироскопа (изменять направление вращения Земли я не пробовал) приводит к изменению направлений действия силы и вращения поля, знак вращающегося хронального поля в обоих случаях положительный, но неподвижный БМ и его окружение заряжены плюсом и минусом одновременно.

На рис. 29, а изображена типичная зависимость вертикальной составляющей внутренней силы от времени при резком подключении гиромотора к преобразователю ПАГ-1Ф. Вначале скорость маховика близка к нулю, а ускорение максимально, поэтому сила целиком определяется ускорением. О роли ускорения можно судить по второму равенству (237) и формуле (328). При этом знаки ускорения и приращений хронала и хода времени роли не играют, ибо в уравнение Ньютона (312) ход реального времени входит в квадрате. В первый момент шкала весов делает рывок, но к 10-20 с успокаивается и показывает силу, вызванную ускорением. Ускорение постепенно уменьшается, а скорость нарастает. О роли скорости говорят формулы (237), (328) и (329).

В наших условиях роль ускорения в несколько раз выше, чем роль скорости. В течение 1-2 мин суммарная внутренняя сила (от ускорения и скорости) может даже несколько возрасти, но затем снова падает. Наконец, к 3-4 мин прибор выходит на стационарный режим, когда ускорение обращается в нуль и нескомпенсированная сила целиком определяется величиной скорости. Все это можно наблюдать на рис. 29, а, где кривая 1 соответствует облегчению прибора (внутренняя сила направлена вверх), а кривая 2 - его утяжелению (сила направлена вниз, прибор подвешен «вниз головой»).

Обращает на себя внимание смещение кривых 1 и 2 книзу. Это объясняется тем, что внешнее хрональное поле, создаваемое вращающимся гироскопом, заряжает окружающие предметы. Заряженные боковые стенки коробки, в которой висит прибор, на показания весов влияют мало. Остаются верх и низ: экран 8 (см. рис. 20) и в определенной мере верхняя доска, а также пол. В данном опыте расстояние от прибора до экрана равно 50 мм, а до пола - 270 мм. Поэтому отталкивающая хрональная сила со стороны экрана заметно выше, чем со стороны пола, причем она преодолевает также силу тепловой конвекции, что и приводит к смещению кривых вниз. Если бы не было хрональных и конвективных помех, то средняя штриховая линия 3 должна была бы совместиться с осью абсцисс. Ослабить хрональные помехи удается соответствующим размещением прибора по высоте, а конвективные - двух-, трехслойным алюминиевым экраном 8 с отогнутыми краями, отводящими теплый воздух от коромысла.

Хрональное поле экспериментатора тоже влияет на внутреннюю силу, но не так заметно, как поле гироскопа. При установке весов на нуль и при измерениях надо не бегать по комнате, а сидеть смирно и не изменять позу. Это влияние есть лучшее экспериментальное доказательство того факта, что главной составной частью биополя служит именно хрональное поле, изменяющее ход времени.

Зависимость величины внутренней силы от частоты вращения гиромотора показана на рис. 29, б, где кривая 1 соответствует начальным моментам (действует в основном ускорение), а кривая 2 - стационарному режиму (действует только скорость), причем о частоте приходится судить по напряжению ? постоянного тока, подаваемому на клеммы преобразователя. Слабое изменение силы от ускорения объясняется резким падением оборотов преобразователя в начальный период, при включении гиромотора, что ограничивает величину достижимых ускорений. О связи напряжения с частотой вращения тоже можно судить лишь по косвенным признакам, например по длительности t вращения гиромотора после его выключения (он перестает выть) (рис. 29, в). Непосредственному измерению частоты препятствует заводской герметичный кожух. Кстати, длительные опыты с воющим гиромотором пагубно отражаются на слухе экспериментатора.

После выключения прибора появляется слабое отрицательное ускорение (торможение от трения), оно вызывает небольшой скачок силы, который направлен в сторону, противоположную основному эффекту. Но так бывает только тогда, когда вначале отключается трехфазный ток.

Если выключить однофазный, то гиромотор превращается в генератор трехфазного тока, питающий преобразователь. Торможение скачкообразно возрастает, при этом отрицательное ускорение может даже превосходить по величине первоначальное положительное. Соответственно появляется и большая по величине обратная внутренняя сила. В таком состоянии гиромотор останавливается уже в 2 и более раз быстрее, чем без принудительной нагрузки со стороны преобразователя. Через 1-1,5 мин после выключения маховик обычно входит в резонанс с корпусом устройства, возникают сильные вибрации, сбрасывающие хрональный заряд с прибора, в результате сила возвращается примерно к исходному значению, определяемому скоростью гироскопа. Вспомним, что аналогично снимается заряд с воды путем легкого удара пузырька о стол (см. параграф 7 гл. XVIII).

Опыты показывают, что величина внутренней силы изменяется в течение суток, зависит от времени года, широты местности и т. д. Об этом говорил и Н.А. Козырев, экспериментировавший с вращающимися волчками. Теперь должно быть ясно, что причина заключается в изменении величины и направления переносной скорости ?п точки Земли, где находится вращающийся маховик (см. рис. 19, б).

Интересно, что свои опыты Н.А. Козырев проводил с волчками и гироскопами, но физическая суть обнаруженного явления была ему не известна, поэтому успех опытов целиком определялся случайными причинами: «Условия, при которых появлялись эти эффекты, не удавалось воспроизводить по желанию. Необходимый для этого режим устанавливался случайными обстоятельствами» [50, с.74]. И далее: «При взвешивании гироскопов, несмотря на большое число опытов, не удалось даже точно установить условия, при которых обязательно должен получиться эффект» [50, с.80]. Эффект по неизвестным причинам мог неожиданно изменить не только свою величину, но и знак. «Бывали дни, когда некоторые опыты просто не удавались. Но через некоторое время в тех же условиях снова получались прежние эффекты» [51, с.191].

В первых своих опытах Н.А. Козырев использовал плохо сбалансированные школьные волчки. Это случайно привело к несимметричным вибрациям, как в БМ-30, и дало уменьшение веса волчка. Более точно выполненные авиационные гироскопы эффекта не обнаруживали, пришлось их специально вибрировать с помощью мотора с эксцентриком либо электромагнитного реле - очень существенная догадка Н.А. Козырева. Но при этом только случайно могли возникнуть условия, когда вибрация оказывалась несимметричной и нужного направления, что обеспечивало требуемый круговой процесс и создавало нескомпенсированную силу соответствующего направления. Естественно, что в такой ситуации без знания истинного физического механизма явления успешно управлять опытом было в принципе невозможно. Что касается возможности получения на волчках эффекта типа БМ-35, то для этого потребны слишком высокие частоты вращения, которых у Н.А. Козырева не было.

На этом я закончу описание моих экспериментов с устройствами типа БМ. Эти приборы существенно различаются принципами своего действия, но одновременно во всех деталях в точности воспроизводят нарисованную выше теоретическую картину (я не буду ее здесь повторять). Это подтверждает правильность основных положений ОТ: о необходимости включения времени и пространства в общий круговорот простых явлений природы, о возможности произвольного управления ходом реального физического времени, о нарушении законов механики в определенных условиях и т.д. Никакая другая теория не способна предсказать и объяснить полученные экспериментальные результаты, следовательно, имеются все основания отнести описанные опыты к категории решающих, призванных определять судьбы теорий [ТРП, стр.440-445].

7. Перспективы применения «движения за счет внутренних сил».

Мне известно, что многие энтузиасты, пытаясь создать безопорный движитель, способный летать, вращают всевозможные тела, изощряются в придании своим хитроумным устройствам самых замысловатых движений и т.д. с целью обойти законы механики Ньютона. Этим занимаются даже целые институты. Однако я вынужден сразу же огорчить всех этих энтузиастов: обмануть механику Ньютона в принципе невозможно. Есть только один путь достигнуть желаемого - это воздействовать на ход времени, другого пути Бог не предусмотрел. Но и на этом пути вращение монолитных тел проблему не решит, ибо требуются такие высокие скорости, с которыми не справятся никакие материалы и подшипники.

На основе теоретических соображений я знал, что закон сохранения количества движения можно нарушить, и вначале пытался использовать для этого различные механические, электрические, магнитные и другие системы [21, с.213 и 359]; одна из них (электрическая, БМ-15) изображена на рис. 28 работы [21]. Однако мне были неизвестны числовые значения коэффициентов состояния в уравнении (308), поэтому я не знал конкретных условий нарушения этого закона. Пришлось идти на ощупь, методом проб и ошибок.

Намек на то, какие скорости по душе механическим системам, я нашел в работах Гольдсмита и Эйчельбергера и Кайнике, изучавших явления удара. Например, при скорости стального шарика около 50 м/с, ударяющегося об алюминиевый стержень, изменение количества движения ударника и импульса мишени «различаются на ±2%, что находится в пределах экспериментальной ошибки» [33, с.177]. При скоростях порядка 2-5 км/с (например, при ударе стали о свинец) картина резко изменяется, ибо «экспериментальные результаты существенно расходятся с предсказаниями, вытекающими из закона сохранения импульса» [89, с.219]. Мне стало ясно, почему Реп, Мариотт, Ньютон и другие авторы, проводившие свои опыты при значительно меньших скоростях, не обнаружили нарушения закона сохранения импульса и почему не хотели работать мои первые механические БМ. Заметные нескомпенсированные внутренние силы появились лишь после того, как в моих БМ скорости стали приближаться к 50 м/с, начиная с БМ-28. Сравнительно большие силы возникают при частотах вращения порядка нескольких сот тысяч оборотов в минуту. Например, по сообщению агентства АПН от 8 июня 1987 г., в одном из московских НИИ маховики вращаются с потерей веса 14%. Однако объяснить этого никто не может, да и полететь на такой машине тоже невозможно. Нужны другие подходы.

Мое обращение к механическим системам, описанным в настоящей монографии, объясняется их предельной простотой и наглядностью. Мне было важно не полететь, а убедительно нарушить закон сохранения импульса. В этой проблеме количественная сторона принципиального значения не имеет. Простота устройств позволила мне все опыты провести дома, ибо на поддержку официальной науки я рассчитывать не мог. Благодаря той же простоте мои результаты легко может проверить и подтвердить каждый желающий. К сожалению, ограниченные возможности не позволили мне изготовить и испытать еще десяток БМ, различающихся своими главными параметрами, чтобы получить красивые завершающие графики. Однако бедность - не порок... [ТРП, стр.445-446].

Глава ХXIII. Теоретические прогнозы ОТ:

«получение КПД устройств, равного единице».

1. Запреты второго закона Клаузиуса.

Обратимся теперь к изложению другого рода прогнозов, которые посягают на второй закон термодинамики Клаузиуса и допускают в реальных условиях «получение КПД устройств, равного единице». По терминологии В. Оствальда, устройство, нарушающее второй закон термодинамики, именуется вечным двигателем второго рода (устройство, нарушающее первый закон термодинамики, или закон сохранения энергии, называется вечным двигателем первого рода, или просто вечным двигателем - perpetuum mobile). Если вечный двигатель первого рода, получающий энергию из ничего, в принципе невозможен, то с вечным двигателем второго рода дело обстоит совсем иначе. Вечный двигатель второго рода (этого типа перспективный двигатель я для краткости буду именовать ПД) преодолевает запреты второго закона Клаузиуса, которые заключаются в следующем. В общем случае, согласно Клаузиусу, для осуществления любого теплового двигателя надо обязательно иметь два источника разной температуры, чтобы теплота могла переходить от более нагретого из них к менее нагретому. Чем больше разность температур, тем выше КПД. КПД, равный единице, получается, если один из источников имеет либо бесконечно большую температуру, либо температуру, равную абсолютному нулю. Практически это неосуществимо, поэтому принято считать, что такого КПД достичь невозможно. С уменьшением разности температур КПД уменьшается и в пределе становится равным нулю, когда температуры источников сравниваются, то есть когда два источника фактически превращаются в один. Следовательно, по Клаузиусу, в принципе невозможно использовать безграничные запасы теплоты такого грандиозного источника, как окружающая нас среда (воздух, вода или земля).

Кроме того, второй закон с его энтропией утверждает необратимость реальных процессов, ибо всем им присущи эффекты диссипации, трения. В результате одностороннего развития миру угрожает тепловая смерть. То же самое можно сказать и о любой ограниченной по размерам изолированной системе: все процессы в ней рано или поздно обязаны затухнуть, прекратиться. Иными словами, вечное самопроизвольное движение с трением в принципе невозможно [ТРП, стр.447-448].

2. Условия, необходимые и достаточные для осуществления

вечного двигателя второго рола (ПД).

В противоположность теории Клаузиуса в ОТ нет энтропии и второго закона и вытекающего из них понятия необратимости реальных процессов. Согласно ОТ, все реальные процессы в конечном итоге обратимы, поэтому у нас нет никаких оснований бояться ни энтропии, ни второго закона, ни тепловой смерти Вселенной.

Еще более утешительным является вывод ОТ о реальной возможности использовать даровые запасы теплоты окружающей среды, да еще с КПД, равным единице. С такой эффективностью теплота по желанию может быть преобразована в электрическую энергию, механическую работу и т.д. в устройствах ПД, в которых происходит вечная самопроизвольная циркуляция вещества.

Подробный анализ проблемы показывает, что для осуществления ПД необходимо соблюсти два важнейших условия. Первое заключается в том, чтобы обратиться к тем явлениям природы, которые при данной температуре (при температуре одного источника) сопровождаются самопроизвольным возникновением различного рода неоднородностей и образованием соответствующих разностей интенсиалов - температур, электрических потенциалов, давлений, химических потенциалов, хроналов и т.д. К таким явлениям относятся, например, испарение жидкости, термоэлектричество, осмос, диффузия, химические превращения и многое другое. В частности, при испарении жидкость автоматически охлаждается ниже температуры окружающей среды, а при конденсации нагревается - так появляется необходимая разность температур. Термоэлектрические явления характеризуются тем, что при данной температуре между различными телами возникает некоторая разность электрических потенциалов. В явлениях осмоса образуется разность давлений. При химических превращениях появляются разности температур, давлений, электрических потенциалов, хроналов и т.д. Все эти разности интенсиалов могут быть использованы для создания ПД.

Однако соблюдение первого требования необходимо, но его далеко не достаточно для осуществления обсуждаемого устройства. Второе важнейшее требование состоит в том, чтобы создать условия, при которых вещество, сопряженное с возникшей разностью интенсиалов, самопроизвольно и непрерывно подавалось бы на эту разность. Необходимо умудриться сконструировать замкнутый циркуляционный контур для сопряженного вещества, в контуре должен происходить круговой процесс изменения состояния этого вещества.

Второе требование выполнить неизмеримо труднее, чем первое, но в нем-то и заключается вся соль проблемы. Поэтому запрет, наложенный Клаузиусом на подобную непрерывную циркуляцию, долгое время казался вполне естественным и правильным: согласно Клаузиусу, необратимость реальных процессов должна неизбежно привести к деградации энергии циркулирующего вещества и прекращению самой циркуляции.

С целью удовлетворения второму требованию в принципе возможно вместо простой замкнутой циркуляции вещества осуществить какой-либо другой, более сложный круговой процесс, или цикл, например типа того, что происходит в паровой машине, холодильнике и т.д. Главное заключается в том, чтобы система периодически возвращалась в исходное состояние и благодаря этому устройство было бы способно работать неограниченно долго. Однако здесь я буду говорить только о циркуляционных вечных двигателях второго рода, отличающихся наибольшей простотой и наглядностью и не требующих для своего осуществления никаких уникальных и дорогих устройств.

Должен сказать, что круговая циркуляция вещества обычно обладает малой интенсивностью, так как самопроизвольно возникающие разности интенсиалов весьма невелики. Это одна из причин, почему ранее ее обнаружить не удавалось. Вторая, более важная причина - запрет теории Клаузиуса: если кому-либо из ученых и доводилось когда-нибудь наблюдать в опыте соответствующую циркуляцию, то он не верил глазам своим - такова сила догмы. Для создания устройств большой мощности требуется, возможно, пойти по тому же пути, по какому пошел живой организм (он объединяет в себе многие миллиарды подобных однотипных контуров). Обычно эти контуры представляют собой самофункционирующие термодинамические пары, входящие в главный эволюционный макроряд.

Весьма существенно, что каждая такая самофункционирующая система нарушает, помимо закона Клаузиуса, еще какой-нибудь известный закон либо опирается на некий новый закон, неизвестный ранее. Например, термофазовый ПД нарушает уравнение Томсона-Кельвина (см. параграф 4 гл. XXIII), один из термоэлектрических ПД нарушает закон Вольта (см. параграф 5 гл. XXIII), а другой имеет в своей основе новый закон, обнаруженный в рамках ОТ (см. параграф 6 гл. XXIII), и т.д.

Должен заметить, что в природе существует бессчетное множество уже готовых термодинамических неоднородностей, обеспеченных соответствующими круговыми процессами. К их числу относятся, например, разности температур между различными слоями воздуха, воды и Земли, разности давлений насыщенного пара над соленой водой моря и пресной водой втекающей в него реки (намек на это содержится, в частности, в работе Трайбуса [76]) и т.п. Все эти и многие другие подобные разности и круговые процессы, несомненно, нарушают второй закон термодинамики, но делают это очень ненаглядно, ибо в качестве рабочего тела иногда приходится рассматривать большие участки атмосферы, воды и земли либо даже всю Землю или Солнечную систему. Это запутает кого угодно, поэтому такой ПД не убедителен. Надо использовать разности интенсиалов и круговые процессы, намеренно осуществляемые в небольшом контролируемом объеме, чтобы все происходило на глазах изумленного экспериментатора. Иными словами, для создания ПД необходимы разности интенсиалов, которые образуются самопроизвольно и затем поддерживаются тоже самопроизвольно и вечно на определенном уровне благодаря осуществлению непрерывного или периодически повторяющегося кругового процесса, происходящего в контролируемом объеме под действием указанных разностей интенсиалов. Наиболее твердый орешек здесь - это круговой процесс [ТРП, стр.448-450].

3. Нарушение теории фазовых превращений Томсона-Кельвина.

Теперь можно приступить к описанию различных реально действующих циркуляционных вечных двигателей второго рода (ПД). Первый из них основан на использовании процессов фазовых превращений - испарения жидкости и конденсации пара. Принято считать, что эти процессы подчиняются теории Томсона-Кельвина. Однако детальный теоретический и экспериментальный анализ с позиций ОТ покажет, что это не соответствует действительности, и поможет нам создать соответствующие фазовые ПД. Рассмотрим этот вопрос более подробно. Хорошо известно уравнение Томсона-Кельвина (1871 г.), определяющее давление насыщенного пара над искривленной поверхностью жидкости. Согласно этому уравнению, давление над выпуклым мениском должно быть выше, а над вогнутым - ниже, чем над плоским (в справочниках обычно приводится давление насыщенного пара над плоским мениском, оно принимается за основу и считается равным 100%). Это значит, что в среде с давлением насыщенного пара 100% в несмачиваемом капилляре жидкость, имеющая выпуклый мениск, должна испаряться, а в смачиваемом, наоборот, благодаря вогнутому мениску конденсироваться.

Другими словами, если принять за основу теорию Томсона-Кельвина, то надо признать, что в закрытом сверху несмачиваемом жидкостью капилляре достаточно большого диаметра давление пара по краям мениска должно быть выше, чем в средней плоской части, где оно равно 100%. В результате жидкость должна самопроизвольно испаряться с краю и конденсироваться в середине, то есть должна возникать вечная в целом бездиссипативная макроскопическая непрерывная циркуляция жидкости и пара, показанная на рис. 30, а [21, с.335]. В смачиваемом жидкостью капилляре циркуляция должна иметь обратное направление. Оба вида циркуляции суть необходимые следствия уравнения Томсона-Кельвина, которое выведено из второго закона термодинамики. С другой стороны, подобная циркуляция категорически запрещена самим вторым законом - это первое противоречие в существующей теории фазовых превращений, которое достойно быть упомянутым. Второе, еще более разительное противоречие заключается в следующем.

В работах [26, 30] показано, что процесс испарения разыгрывается в тончайшем поверхностном слое жидкости, охватывающем по толщине всего несколько молекул. Поэтому физический механизм этого процесса должен целиком определяться термодинамическими условиями (температурой, давлением и т.д.) и практически не зависеть, вопреки уравнению Томсона-Кельвина, от кривизны мениска, если только радиус кривизны много больше размеров молекулы испаряющейся жидкости. Задать термодинамические условия - значит задать конкретную паропроизводительность элемента площади поверхности любого мениска (выпуклого, плоского или вогнутого). При данной паропроизводительности элемента парциальное давление пара должно определяться суммарной площадью всех элементов, заключенных в рассматриваемом объеме.

Например, в цилиндрическом капилляре парциальное давление пара над искривленным мениском - выпуклым или вогнутым - должно быть во столько раз больше парциального давления над плоским мениском, во сколько раз площадь поверхности искривленного мениска F превышает площадь поперечного сечения капилляра F0 , то есть воображаемого плоского мениска. Иными словами, при данной паропроизводительности давление целиком определяется условиями отвода пара от поверхности мениска. Отношение площадей (критерий конфигурации мениска)

В = F/ F0

используется для количественной оценки движущей силы процесса циркуляции пара в фазовом вечном двигателе второго рода.

Все эти соображения были подтверждены в многочисленных экспериментах с единичными капиллярами, помещенными в среду различной влажности (см., например, [17, с.263; 20, с.300 и др.]). Здесь я приведу наиболее характерные опытные данные, они хорошо иллюстрируют выводы ОТ, касающиеся теории Томсона-Кельвина, и позволяют судить о количественной стороне работы фазового ПД (из совместной работы с Л.А. Матулис).

На рис. 31 изображены результаты экспериментов по испарению воды из стеклянных вертикально ориентированных смачиваемых капилляров различного диаметра d. Капилляры находятся в герметически закрытой стеклянной банке диаметром 95 мм и высотой 180 мм, на дно банки налита вода, так что пар в банке является насыщенным, его влажность равна 100%. Расстояние от верхнего края капилляра до поверхности воды Н = -105 мм, знак минус говорит о том, что уровень воды в банке расположен ниже начального мениска капилляра. Нижний конец капилляра во всех случаях заглушен. Банка помещена в термостат с постоянной температурой Т = 35 К. В различные моменты времени t с помощью микроскопа измеряется заглубление h мениска в капилляре (здесь величины h и ? имеют другой смысл, чем на рис. 30).

На рис. 31, а изображена зависимость h от t для d = 30 (кривая 1), 50 (кривая 2) и 105 мкм (кривая 3). Те же данные, кроме кривой 2, приведены на рис. 31, б и в в виде зависимости потока массы (скорости испарения) Jm с поверхности мениска от времени t (б) и глубины h (в). На рис. 31, г показана скорость испарения влаги в функции диаметра капилляра d при h = 0,6 (кривая 4) и 1,0 мм (кривая 5). Из рисунка видно, что в среде с влажностью 100%, создаваемой плоским мениском жидкости, с поверхности вогнутого мениска вода испаряется, что подтверждает выводы ОТ и опровергает теорию Томсона-Кельвина. Скорость этого испарения сильно падает с ростом глубины h (времени t) и диаметра капилляра. Максимальная скорость соответствует начальному моменту (t = 0), когда мениск находится у верхнего края капилляра (h = 0).

Точно в тех же условиях проведены опыты с несмачиваемыми водой капиллярами и получены аналогичные кривые (рис. 32). Эффект несмачивания достигается путем пропускания через капилляр 30%-ного раствора парафина в бензине под избыточным давлением газа гелия. Сопоставление несмачиваемых (рис. 32) и смачиваемых (рис. 31) капилляров показывает, что характер процесса испарения воды в обоих случаях практически одинаков (рис. 33). Несколько большая скорость испарения из несмачиваемых капилляров объясняется разницей в кривизне выпуклого и вогнутого менисков, ибо в опытах очень трудно достичь одинакового или полного (совершенного) несмачивания и смачивания. На результатах может также сказаться уменьшение свободного диаметра несмачиваемых капилляров из-за наличия тонкого слоя парафина. Таким образом, эксперименты подтверждают выводы работ [26, 30] о практически одинаковой скорости испарения жидкости из несмачиваемого и смачиваемого капилляров в среду с насыщенным паром этой жидкости, образованным плоским мениском.

Большой интерес представляют эксперименты, в которых испытываются жидкости различной плотности при неодинаковом расположении по высоте капилляра плоского парообразующего мениска. Испарение происходит в банке диаметром 120 мм и высотой 240 мм, насыщенный пар создается жидкостью, налитой в дополнительную плоскую чашу диаметром 60 мм, помещенную в банку. В одном случае уровень жидкости в чаше располагается выше верхнего края капилляра (Н положительно), в другом оба мениска находятся на одной высоте (Н = 0), в третьем чаша располагается ниже капилляра (Н отрицательно). Все остальные условия опытов прежние.

Данные, приведенные на рис. 34, относятся к воде (Н2О) и смачиваемому капилляру (для кривых а-в d = 15 мкм, для кривых г h = 0,6 мм). Пары воды легче воздуха, находящегося в банке, поэтому они из капилляра охотнее поднимаются к чаше вверх (кривые 1, Н = 85 мм), чем опускаются вниз (кривые 3, Н = -85 мм). При одинаковой высоте менисков в капилляре и чаше скорость испарения имеет промежуточные значения (кривые 2, Н = 0).

Прямо противоположная картина наблюдается у спирта, ацетона и эфира, пары которых тяжелее воздуха: они охотнее опускаются к чаше вниз, чем поднимаются вверх. Например, у спирта С2Н6О (рис. 35) при прочих равных условиях кривые 1 относятся к нижнему расположению чаши (Н = -85 мм), а кривые 3 - к верхнему (Н = 85 мм), нулевому уровню чаши отвечают кривые 2 (Н = 0). Аналогичные результаты получены для ацетона С3Н6О (рис. 36), только у него кривым г соответствует h = 2 мм.

Наконец, на рис. 37 дается сравнение скоростей испарения ацетона (кривые 1), спирта (кривые 2) и воды (кривые 3) для расположений чаши: нижнего (а), среднего (б) и верхнего (в). Наибольший интерес представляет рис. 37, г, который непосредственно определяет тепловой поток, поглощаемый при испарении жидкости из капилляра и выделяемый при ее конденсации на плоском мениске (d =15 мкм; Н = -85 мм). Именно эффекты поглощения и выделения теплоты создают фиксируемую в опыте разность температур. Приведенные опытные данные содержат все необходимое для количественной оценки эффективности процесса самофункционирования фазового вечного двигателя второго рода.

Из рис, 31-37 видно, что общий характер закономерное гей испарения из смачиваемых и несмачиваемых капилляров остается одинаковым для различных жидкостей и уровней относительного расположения капилляра и чаши с плоским мениском. Скорость испарения заметно больше у жидкостей с повышенным давлением насыщенного пара, при этом уровень плоского мениска играет меньшую роль, хотя на рис. 37, в вода при больших заглублениях мениска в капилляре начинает конкурировать со спиртом. Во всех случаях максимальная скорость испарения наблюдается в начальный момент, поэтому смачиваемые капилляры предпочтительнее несмачиваемых, ибо у первых испарение всегда происходи г на конце капилляра, где заглубление мениска равно нулю. Скорость испарения определяет паропроизводительность, а следовательно, и разность парциальных давлений пара между искривленным и плоским менисками; эта разность есть рабочее давление, под действием которого самофункционирует ПД [ТРП, стр.450-459].

4. Термофазовые ПД.

Установленные закономерности позволяют по-новому взглянуть на уравнение Томсона-Кельвина, а также рассчитать мощность фазового вечного двигателя второго рода. Становится ясно, что в среде с давлением насыщенного пара 100% , создаваемым плоским мениском, жидкость из смачиваемого капилляра с вогнутым мениском должна испаряться, а не конденсироваться, как того требует уравнение Томсона-Кельвина. Следовательно, в закрытом сверху смачиваемом жидкостью капилляре возникает точно такая же вечная макроскопическая циркуляция жидкости и пара, как и в несмачиваемом (см. рис. 30, б).

Изображенная на рис. 30, а и б непрерывная макроскопическая круговая циркуляция жидкости и пара - это и есть дозволяемый ОТ простейший вид искомого вечного двигателя второго рода. В работе [21, с.335] по этому поводу сказано: «Эта циркуляция представляет собой любопытный пример вечного в целом бездиссипативного макроскопического движения жидкости и пара в условиях, если система полностью изолирован от окружающей среды». К сожалению, очень трудно непосредственно наблюдать или тем более эффективно применить на практике эту циркуляцию. Поэтому нами были осуществлены более наглядные и удобные схемы фазовых устройств, действие которых в полном согласии с законами ОТ основано на реализации упомянутой выше разности давлений насыщенного пара над менисками жидкости неодинаковой кривизны.

Очень простой фазовый вечный двигатель второго рода (ПД-1) изображен на рис. 30, в; в нем зоны испарения 1 и конденсации 3 заметно удалены друг от друга по сравнению с рис. 30, а и б, что облегчает наблюдение и практическое использование устройства (см. авторское свидетельство № 822713 на «Источник электроэнергии» с приоритетом 9 июля 1979 г.). Замкнутый циркуляционный контур состоит из парового 2 и жидкостного 4 участков. Капиллярно-пористое тело (мембрана) 1 содержит множество смачиваемых жидкостью капилляров. Вогнутые мениски формируются под действием разности уровней Н. На поверхности менисков жидкость испаряется, парциальное давление пара над ними выше, чем над плоским мениском 3. Под действием возникшей разности парциальных давлений пар устремляется по контуру 2 к поверхности 3 и там конденсируется. Благодаря силам поверхностного натяжения в капиллярах жидкость по участку 4 подсасывается к мембране 1, круг замыкается и круговой процесс изменения состояния жидкости завершается. Подсасывание происходит, если высота ? не превышает капиллярного поднятия жидкости, которое может быть определено, например, по Лапласу, через коэффициент поверхностного натяжения и радиус кривизны мениска в капиллярах мембраны.

Процесс испарения сопровождается поглощением тепла Q на мембране 1, а конденсация - выделением тепла Q на мениске 3 (показано стрелками). В результате мембрана 1 охлаждается, а мениск 3 нагревается, между ними образуется разность температур, которая фиксируется дифференциальной термопарой. О наличии круговой циркуляции пара и жидкости судят по этой разности температур либо по вращению вертушки (турбинки), которую можно поместить на пути движения жидкости или пара.

Возникающая разность температур возрастает на порядок и более, если от схемы в перейти к схеме г, где с целью уменьшения теплообмена между зонами 1 и 3 жидкостный участок циркуляционного контура - мембраны 1, стеклянная трубка 4 и кольцевой стакан с плоским мениском 3 - заключен в герметичный сосуд из обычного или органического стекла и подвешен на электродах дифференциальной термопары со спаями 5.

В отличие от схемы в, где поверхность конденсации 3 одновременно определяет и напор Н, под действием которого формируются вогнутые мениски в капиллярах, в устройстве г (ПД-21) паровой участок циркуляционного контура максимально укорочен до величины h, а напорный максимально увеличен до значения Н. Это снижает гидродинамическое сопротивление парового участка и повышает кривизну менисков (растет отношение площадей В). В результате мощность ПД резко увеличивается, возрастает также разность температур, причем верхний спай термопары 5 получается холоднее нижнего. Из кольцевого стакана жидкость по сливной трубке 6 самотеком попадает на лопасти вертушки 7 и приводит последнюю в периодическое движение. Так завершается круговой процесс изменения состояния жидкости.

Если электроэнергия, вырабатываемая дифференциальной термопарой, или работа, совершаемая вертушкой, отводится в окружающую среду, то вечный двигатель второго рода несколько охлаждается и в него из окружающей среды поступает эквивалентное количество тепла. В результате даровая теплота окружающей среды (одного источника) преобразуется в полезную электроэнергию или работу с КПД, равным 100%, - это прямо следует из уравнения первого начала (36).

Действительно, на стационарном режиме при неизменной температуре и отсутствии химических, и иных реакций внутренняя энергия ПД не изменяется, то есть dU = 0. Следовательно, если под dQ1 понимать подведенную теплоту, а под dQ2 - отведенную электроэнергию или работу, тогда dQ1 = - dQ2 . Количество подведенного тепла в точности равно отведенной электроэнергии или работе, что соответствует КПД, равному единице (100%). Такая закономерность справедлива для ПД любого типа, основанного на использовании любых термодинамических неоднородностей.

Весьма важно подчеркнуть, что в описанных вечных двигателях второго рода циркуляция жидкости и пара является реальным термодинамическим процессом, сопровождаемым трением, или диссипацией, по существующей терминологии. Теплота трения непрерывно поглощается, утилизируется на мембране, следовательно, диссипация не только не приводит к деградации энергии циркулирующего потока жидкости и пара, как того требует второй закон Клаузиуса, но, наоборот, поддерживает эту циркуляцию, является движущей причиной циркуляции. Так, диссипация из бича Вселенной, по Клаузиусу, превращается в стимул ее существования по ОТ.

Интересно отметить, что в фазовом ПД паровой и жидкостный участки циркуляционного контура представляют собой две ветви термодинамической пары, именуемой поверхностно-фильтрационной [18, с.326; 21, с.334]. Спаями этой пары служат поверхности (мениски) жидкости - искривленный в капиллярах и плоский в стакане. Как уже упоминалось, термодинамическая пара есть первая форма явления в эволюционном ряду, достигающая в своем развитии уровня самофункционирования. Это замечательное свойство встречается затем во всех последующих более сложных явлениях ряда. Как осуществляется это самофункционирование - видно на примере поверхностно-фильтрационной пары.

Для повышения эффективности фазового ПД надо увеличивать рабочее давление и снижать гидродинамическое сопротивление между искривленным и плоским менисками. Максимальное рабочее давление может быть достигнуто, если в ПД сочетаются плоский мениск с идеальным полусферическим, когда критерий конфигурации мениска (см. предыдущий параграф) В = 2. В этих идеальных условиях, например, для воды при Т = 35 К рабочее давление пара равно 5700 Па. Но достичь идеальных условий практически невозможно, поэтому реальное рабочее давление пара всегда ниже идеального.

В реальных условиях мениск жидкости формируется в ПД под действием напора ? (см. рис. 30, в и г). Согласно Лапласу, радиус кривизны мениска определяется этим напором и коэффициентом поверхностного натяжения жидкости, а от радиуса капилляра не зависит. Например, при напоре Н =10 мм радиус водяного мениска, по Лапласу, r = 0,73 мм. Если диаметр капилляра d =15 мкм и Т = 35 К, то критерий конфигурации мениска В = 1,0000264 и рабочее давление пара составляет 0,15 Па, что почти в 40000 раз ниже идеального случая. На рис. 30, г в отличие от в мениск формируется большим напором Н, в то время как гидродинамическое сопротивление пару на пути h снижено до минимума. Мощность ПД растет с увеличением числа капилляров, с этой целью используются капиллярно-пористые тела (мембраны) [ТРП, стр.459-462].

5. Нарушение закона Вольта.

Несколько других типов самофункционирующих термодинамических пар - циркуляционных вечных двигателей второго рода, нарушающих второй закон Клаузиуса и преобразующих теплоту одного источника (окружающей среды) в электроэнергию или работу с КПД 100%, основаны на использовании термоэлектрических явлений. Существует целый комплекс таких явлений; некоторые из них были известны давно (эффекты Вольта, Зеебека, Пельтье и Томсона), другие впервые теоретически предсказаны и экспериментально обнаружены в ОТ [18, с.313; 21, с.307]; все они могут быть применены для создания вечных двигателей второго рода.

В основу осуществления термоэлектрического устройства первого типа (ПД-14) положен эффект возникновения контактной разности потенциалов на границе соприкосновения двух разнородных веществ - металлов, полупроводников и диэлектриков. Этот эффект был открыт Вольта в 1797 г.

Хорошо известен закон Вольта, согласно которому при одной и той же температуре в правильно разомкнутой цепи, на концах которой находится один и тот же проводник первого рода (в проводниках первого рода не происходит химических реакций), суммарная разность потенциалов равна нулю. Другими словами, по Вольта, если составить замкнутую цепь из нескольких разнородных металлов, то в ней при изотермических условиях суммарная электродвижущая сила (ЭДС) и электрический ток должны быть равны нулю - это общеизвестная истина, которая вот уже почти 200 лет переходит из одного учебника физики в другой.

Однако в действительности дело обстоит несколько сложнее и в цепи, составленной из трех и более разнородных проводников, суммарная ЭДС и сила тока могут быть не равны нулю, то есть такая цепь может представлять собой типичный вечный двигатель второго рода. Рассмотрим более подробно теорию этого двигателя, но прежде выведем из ОТ закон Вольта, вникнем в физическую суть этого закона и покажем условия, при которых он нарушается.

Напишем уравнение третьего начала ОТ для вермической (термической) и электрической степеней свободы тела. С этой целью можно воспользоваться укороченными строчками (пятой и шестой) уравнения состояния (308). Имеем

dT = A55d? + A56d?

d? = A65d? + A66d? (334)

Нас будет интересовать вторая строчка этого уравнения. Заменив в ней вермиор ? на температуру Т из первой строчки, приближенно получим

d? ? (A65/A55)dT + A66d? (335)

? ? (A65/A55)T + A66? (336)

Как видим, потенциал тела ? является некоторой функцией f температуры и электрического заряда (или потенциала). Для нас сейчас важна температурная зависимость потенциала. Согласно уравнению (336), потенциал разнородных тел изменяется с температурой не одинаково, так как у них различны коэффициенты состояния А. Именно это является причиной возникновения разностей потенциалов Вольта и служит основанием для вывода из ОТ закона Вольта. Например, у трех одиночных тел, обозначенных на рис. 38, а буквами А, В и С, зависимость потенциала от температуры условно изображена сплошными линиями (рис. 38, е); при одной и той же температуре Т эти тела имеют некие вполне определенные вольтовские, постоянные при данной температуре потенциалы ?А , ?В и ?С , никак между собою не связанные и друг от друга не зависящие. Разности потенциалов между телами, обозначенные двойными индексами, как видно из рисунка, в сумме всегда составляют нуль, то есть

?АВ + ?ВС + ?СА = ?А - ?В + ?В - ?С + ?С - ?А = 0 (337)

где

?АВ = ?А - ?В ; ?ВС = ?В - ?С ; ?СА = ?С - ?А (338)

В этом фактически и заключается суть закона Вольта; соответствующий вывод может быть сделан для любого числа тел.

Однако если тела привести в соприкосновение друг с другом (рис. 38, б), то вольтовская идиллия несколько нарушается. Это объясняется тем, что скачки потенциалов возникают между пристеночными слоями х, имеющими толщину порядка размеров нескольких атомов. Термодинамические свойства каждого такого слоя заметно изменяются в зависимости от того, с каким конкретно другим телом соприкасается данное: вакуумом, воздухом, диэлектриком, полупроводником, металлом и т.п. При этом изменяются коэффициенты состояния А, а значит, и функции f.

Новые функции f для контактирующих поверхностей (слоев х) изображены на рис. 38, е штриховыми линиями. В условиях контакта при температуре Т тело 1 уже не имеет прежнего потенциала ?А : на поверхности соприкосновения с телом 2 оно обладает потенциалом f12 (первый индекс соответствует номеру данного тела, второй - номеру тела, с которым соприкасается данное), а на поверхности соприкосновения с телом 3 - потенциалом f13. Такие же изменения потенциала наблюдаются и у других тел. В результате получаются новые скачки потенциалов f12 , f23 и f31 , отличные от вольтовских ?АВ , ?ВС и ?СА . Эти новые скачки в сумме могут и не быть равны нулю, что нарушает закон Вольта.

Как видим, причина нарушения закона Вольта кроется во взаимном влиянии, взаимодействии контактирующих тел, которое законом не предусматривается. Благодаря нарушению закона Вольта в замкнутой цепи появляются нескомпенсированная ЭДС и электрический ток, в итоге цепь превращается в вечный двигатель второго рода со всеми вытекающими отсюда последствиями. Остановимся на изложении теории этого вопроса несколько подробнее [7, 8, 10] [ТРП, стр.462-465].

6. Термоэлектрические ПД.

Все потенциалы, обозначенные на рис. 38, е буквой f, имеют переменные значения, зависящие от свойств и условий взаимодействия проводников. При этом переменные разности типа ?А - f12 , ?А - f13 , ?В - f21 , ?В - f23 , ?С – f32 , ?С – f31 представляют собой внутренние скачки потенциала, так как возникают в данном теле между слоями х и остальным его веществом. Переменные разности типа f12 , f23 и f31 , возникающие на границе раздела, соприкосновения разнородных тел, являются скачками внешними. При определении нескомпенсированной ЭДС надо просуммировать все эти скачки. Однако внутренние скачки обычно бывают заметно меньше внешних, ибо внутренние и поверхностные слои данного тела различаются между собой не так сильно, как сами разнородные тела. Поэтому для простоты и наглядности рассуждений в первом грубом приближении можно пренебречь внутренними скачками по сравнению с внешними. Тогда искомая нескомпенсированная ЭДС, например, для трех тел (?3) может быть выражена только через внешние скачки ?12 , ?23 и ?31 . Находим

?3 = ?12 + ?23 + ?31 = f12 – f21 + f23 – f32 + f31 – f13 ? 0 (339)

где

?12 = f12 – f21 ; ?23 = f23 – f32 ; ?31 = f31 – f13 (340)

В рассматриваемых условиях разности типа f12 – f13 , f21 – f23 и f31 – f32 , обозначенные на рис. 38, е тройными вертикальными прямыми, представляют собой перепады потенциала вдоль первого, второго и третьего проводников. Если один из них разорвать, то в двух других указанные перепады обращаются в нуль, а разность потенциалов на концах разорванного проводника становится равной нескомпенсированной ЭДС ?3 , которую можно легко измерить. При этом электрический ток отсутствует, а потенциалы ?А , ?В и ?С приобретают некие новые значения, обусловленные перераспределением заряда в разорванной цепи.

В общем случае при наличии цепи, состоящей из n тел, получается такая же картина (?n ? 0). В частном случае, когда цепь составлена всего из двух тел (n = 2), формула (339) дает

?2 = ?12 + ?21 = f12 – f21 + f21 – f12 = 0

что хорошо согласуется с законом Вольта, но при этом суммируются не вольтовские, а искаженные взаимным влиянием тел скачки потенциалов.

Следовательно, при замыкании в цепь трех или более тел (n ? 3) суммарная ЭДС цепи, вопреки закону Вольта, может быть не равна нулю. При этом немаловажное значение приобретает конкретное сочетание и чередование тел в замкнутой цепи. В частности, при симметричном расположении проводников некоторые из них на ЭДС цепи могут не оказать влияния. Например, звено 2, симметрично расположенное относительно проводников 1 (рис. 38, в), из рассмотрения выпадает - это прямо следует из уравнения типа (339). Точно так же на ЭДС не влияют звенья 2 и 3 (рис. 38, г), но при том же составе проводников можно образовать цепь, у которой все звенья вносят свой полноценный вклад в ЭДС (рис. 38, д). Это должно свидетельствовать о том, что в реальных условиях скачки потенциала являются величинами переменными, а вольтовский детерминизм утрачивает свою силу из-за воздействия закона состояния ОТ на электрический интенсиал f. Обсуждаемая картина очень напоминает механическую: в механике железный детерминизм ее законов нарушается благодаря изменению хронального интенсиала ? под управлением закона состояния. Эти примеры весьма наглядно показывают, как уточняются и исправляются хорошо известные законы физики под влиянием начал ОТ; при этом открываются принципиально новые возможности.