Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии

4.1. «Тепловая смерть Вселенной» и ppm-2

Первая часть второго закона термодинамики — положение о существовании энтропии и ее неизменности в обратимых процессах — не вызывает теперь ни у кого сомнений.

Иная ситуация сложилась с другой частью этого закона — положением о неизбежном возрастании энтропии в реальных, необратимых процессах. Дискуссия по поводу принципа возрастания энтропии и границах его применимости началась с того самого момента, когда Клаузиус его сформулировал. Дело в том, что он не ограничил область применения закона возрастания энтропии изолированными системами конечных размеров, а распространил его действие ни много, ни мало на всю Вселенную! Это неизбежно приводило к очень далеко идущим выводам.

Клаузиус писал об этом так: «Работа, могущая быть произведенной силами природы и содержащаяся в существующих движениях небесных тел, будет постепенно все больше и больше превращаться в теплоту[58]. Теплота, переходя постоянно от более теплого к более холодному телу и стремясь этим выравнивать существующие различия в температуре, будет постепенно получать все более и более равномерное распределение и наступит также известное равновесие между наличной в эфире лучистой теплотой и теплотой, находящейся в телах. И, наконец, в отношении своего молекулярного расположения тела приблизятся к не которому состоянию, в котором, что касается господствующей температуры, совокупное рассеяние будет возможно наибольшим». И далее: «Мы должны, следовательно, вывести заключение, что во всех явлениях природы совокупная величина энтропии всегда может лишь возрастать, а не уменьшаться, и мы получаем поэтому как краткое выражение всегда и всюду совершающегося процесса превращения следующее положение: энтропия Вселенной стремится к некоторому максимуму.

Чем больше Вселенная приближается к этому предельному состоянию, в котором энтропия достигает своего максимума, тем больше исчезают поводы к дальнейшим изменениям, а если бы это состояние было, наконец, вполне достигнуто, то не происходило бы больше никаких дальнейших изменений, и Вселенная находилась бы в некотором мертвом состоянии инерции.

Настоящее состояние Вселенной пока что еще очень далеко от этого предельного состояния, и приближение к нему совершается столь медленно, что все те промежутки времени, которые мы называем историческими, представляют собою совершенно краткие отрезки по сравнению с теми чрезвычайно огромными периодами, в которых нуждается Вселенная, чтобы получились сравнительно ничтожные превращения. Все же остается важным результатом тот вывод, что найден закон природы, который позволяет уверенно заключить, что во Вселенной не все является круговоротом, а что она все дальше и дальше меняет свое состояние в определенном направлении и стремится таким образом к некоторому предельному состоянию».

В поддержку этого положения Клаузиуса высказался, хотя и в более осторожной форме, В. Томсон (Кельвин). В дальнейшем теория «тепловой смерти» отстаивалась учеными, стоявшими на идеалистических философских позициях. Наиболее четко их точку зрения выразил известный английский астрофизик Д. Джине (1877-1946 гг.). Будучи хорошим популяризатором, он нашел выразительный, поистине пугающий образ Вселенной в виде машины, доживающей свой век: «Машина Вселенной постоянно ломается, трескается и разрушается; реконструкция ее невозможна. Второй закон термодинамики заставляет Вселенную двигаться все время в одном направлении по дороге, которая приводит к смерти и уничтожению».

Наиболее активно за теорию «тепловой смерти» ухватились церковники, поскольку она «работала» непосредственно на них. Папа Пий XII, один из самых реакционных пастырей католической церкви, друг и защитник Гитлера, изрек по этому поводу: «Закон энтропии, открытый Рудольфом Клаузиусом, дал нам уверенность в том, …что в замкнутой материальной системе… в конце концов процессы в макроскопическом масштабе когда-то прекратятся. Эта печальная необходимость свидетельствует существовании Необходимого Существа».

Лучше всего об ошибке Клаузиуса, обобщившего принцип возрастания энтропии на всю Вселенную (из-за чего и «загорелся сыр-бор»), написал М. Планк: «Едва ли вообще есть смысл говорить об энергии или энтропии мира, ибо такие величины не поддаются точному определению».

Что же касается конкретных теорий, связанных с причинами, исключающими распространение «на всю Вселенную» принципа возрастания энтропии, то в этом направлении работали и работают многие ученые, начиная с Л. Больцмана. Этот вопрос выходит за рамки нашей задачи; с ним можно ознакомиться не только по специальной литературе [1.24-1.25], но и научно-фантастической [2.18].

Из всего того, о чем говорилось выше, вывод может быть однозначным: где бы ни проходила граница применимости положения о возрастании энтропии, а следовательно, и второго закона в целом, она проходит достаточно далеко от условий, существующих в известной нам части Вселенной. Для тех, кто занимается земной и даже космической энергетикой, второе начало термодинамики незыблемо.

Правильность второго закона вовсе не определяет неизбежность «тепловой смерти» Вселенной. Точно так же отрицание «тепловой смерти» вовсе не ведет к отрицанию второго закона термодинамики — это разные вещи. Второй закон действует «в пределах своей компетенции» неотвратимо; эти пределы, как мы видим, достаточно широки.

Здесь действует тот самый принцип соответствия Н. Бора, о котором мы упоминали в «Рассуждении о законах». Более широкие законы релятивистской термодинамики, опровергающие тепловую смерть Вселенной, которые сейчас создаются, никогда не отменят ее второго закона, а будут включать его как частный случай, сохраняющий силу в определенных для него пределах (так же, как классическая механика входит как часть в механику релятивистскую).

Сторонники ppm-2, защищающие возможность использования в энергетике «концентрации энергии» на основе уменьшения энтропии, никак не могут смириться с тем, что отрицание «тепловой смерти» и отрицание закона возрастания энтропии — вещи разные. Они упорно твердят о том, что раз теория тепловой смерти неверна, то неверен и второй закон, «из которого она следует». Тот факт, что она из второго закона никак не следует и такой «логический ход» (экстраполяция закона за пределы его применимости) недопустим, игнорируется.

Из всего предыдущего ясно, что опрокинуть второй закон термодинамики перенесением дискуссии на масштабы Вселенной нельзя. Тем более невозможно доказать таким путем (несмотря на широкое использование цитат из классиков науки) существование «антиэнтропийных» процессов, т. е. идущих с уменьшением энтропии, пригодных для реализации ppm-2.[59]

Шаткость «космической» базы антиэнтропийных теорий заставляет защитников ppm-2 искать для них более надежный фундамент (не отказываясь и от прежнего). Некоторая путаница в биологической термодинамике создала для этого благоприятную почву.

4.2. Живая природа и второй закон термодинамики

Вторым, на первый взгляд убедительным доводом, предназначенным для ниспровержения всеобщей применимости второго закона, служит утверждение, что существование жизни на земле противоречит ему. О том, что жизнь — «антиэнтропийный процесс», ведущий к «концентрации», «облагораживанию» энергии, пишут не только защитники ppm-2. Они не сами это придумали, а просто ссылаются на то, что написали некоторые философы, см. например [3.11]; находятся даже и биологи [3.12, 3.26], проповедующие такие теории, не говоря уже о специалистах из других областей науки, тоже попутно затрагивающих эту интересную тему. Как всегда в таких случаях, авторы приводят большое количество соответствующих цитат из трудов классиков науки, где так или иначе говорится об энтропии и жизни. Действительно, если жизнь антиэнтропийна, то нет никаких принципиальных запретов на создание ppm-2 на основе взятых из биологии принципов.

Вот что пишет по этому поводу в предисловии к книге П.К. Ощепкова [3.1] проф. П. Остроумов: «…Да и среди непосредственно окружающего нас мира мы наблюдаем явления, в которых хаос уступает порядку, где также, хотя и временно, наблюдаются как бы отступления от законов статистики, а теория вероятностей требует углубления и расширения. Это — явления в живой природе. Здесь второй закон в его примитивной форме применим далеко не всегда. Невольно возникает мысль: нельзя ли искусственно создать механизм, упорядочивающий статистическое тепловое движение частиц, воспроизводящий функции живого организма хотя бы лишь с энергетической стороны».

Если опустить весьма неопределенные, но «ученые» слова, не имеющие конкретного содержания, вроде «временного отступления от законов статистики», «примитивной формы второго закона» и «углубления и расширения теории вероятностей», то остается достаточно четкий тезис: живая природа демонстрирует нам антиэнтропийные процессы, противоречащие второму закону; познаем их и сделаем на их основе ppm-2!

Если это так, то нужно внять призывам Остроумова и Ощепкова и развернуть усилия энергетиков в этом многообещающем направлении; если же это не так и живая природа подчиняется второму закону, то следование их призывам бессмысленно и ведет в тупик.

Итак, что же происходит с энтропией в живой природе? Чтобы разобраться в этом, нет никакой необходимости вести специальные исследования: вопрос давно решен и нужно только познакомиться с соответствующей литературой. Наиболее четко существо дела изложено в небольшой, но очень весомой классической книжке известного физика А. Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физика» [1.8]. В 1984 г. вышла в значительной степени посвященная этой же теме научно-популярная работа чл.корр. АН СССР К.К. Ребане [1.10]. Мы подойдем к изложению вопроса не столько с физических, сколько с более конкретных инженерно-термодинамических позиций, имея в виду конечную цель, связанную с ppm-2.

Составим для этого прежде всего в общем виде энергетический баланс, характерный для растений, а затем такой же для животных. Такой баланс можно представить достаточно надежно, если не углубляться в существо сложнейших биологических процессов, а ограничиться входящими и выходящими потоками энергии.

На рис. 4.3 представлена схема материального (потоки вещества) и энергетического балансов растения, основанных на законах сохранения массы и энергии. Чтобы составить такие балансы, окружим растение так называемой замкнутой контрольной поверхностью (штриховая линия), чтобы учесть все входящие и выходящие потоки. Если хотя бы один из них ускользнет от учета (или, наоборот, будет учтен тот, который через контрольную поверхность не проходит), баланс станет неверным. Тогда никаких мало-мальски стоящих выводов из него делать нельзя. Мы постараемся не допустить такой ошибки.

Материальный баланс будет иметь вид

М₂ + М₄ + М₅ — (М₃ + М₆) = ΔМ₀.

Это уравнение показывает: все, что получает растение (М₂ + М₄ + М₅) за определенный отрезок времени, за вычетом того, что оно отдает (M₃ + M₆) идет на приращение ΔМ₀ его массы, связанное с ростом. Аналогичное уравнение получится и для энергии:

W₁ + W₂ + W₄ + W₅ — (W₃ + W₆) = ΔW₀.

Здесь ΔW₀ — прирост внутренней энергии растения, определяемый увеличением его массы при росте.

Чтобы установить, нарушает эта система второй закон термодинамики или нет, нужно проверить, что происходит с энтропией в процессе жизнедеятельности растения: увеличивается она или уменьшается?

Очевидно, что живая ткань растения более высоко структурно организована, чем поступающие из воздуха питательные вещества. Поэтому при образовании такой ткани (с массой ΔM₀) ее энтропия будет несомненно меньше, чем суммарная энтропия исходных веществ (СО₂, H₂O) и питательных веществ почвы). В этом смысле образование и накопление живой ткани растения и поддержание ее существования будет, несомненно, антиэнтропийным процессом. Но никак нельзя забывать, что одновременно неизбежно меняется энтропия потоков вещества и энергии, проходящих через контрольную поверхность. Здесь получается обратная картина (рис. 4.3): суммарная энтропия выходящих потоков (3 и 6) неизбежно оказывается много большей, чем входящих (7, 2, 4 и 5). Это объясняется тем, что энтропия поглощаемого солнечного излучения[60] сравнительно невелика, так же как и поступающих из почвы минеральных солей; энтропии газов — кислорода и СО₂ — близки по значениям. Зато энтропия водяного пара, отдаваемого листьями, относительно велика (примерно в 3 раза больше, чем у воды). В результате энтропия потоков, проходящих через контрольную поверхность, возрастает намного больше, чем снижается энтропия веществ, превращающихся в органическую ткань.

Если первую величину — прирост энтропии — обозначить через ΔS', а вторую (уменьшение энтропии) — через ΔSʺ, то оказывается, что всегда ΔS' >> ΔSʺ.

Следовательно, в целом энтропия неизбежно возрастает на величину

ΔS = ΔS' — ΔSʺ >> 0.

Другими словами, растения только потому могут расти антиэнтропийно, что «сбрасывают» избыток энтропии в окружающую среду; при этом прирост энтропии в ней намного больше, чем снижение ее в самом растении. Поэтому все рассуждения об «антиэнтропийной природе растительной жизни», о «нарушении второго закона термодинамики» совершенно неверны. Они основаны на неполном учете всех величин, определяющих общее изменение энтропии, подмене точного анализа и расчета общими рассуждениями.

Если взять другую часть органического мира — животных, то здесь наблюдается та же картина. Животные, питаясь растениями (или другими животными), а также поглощая воду и кислород воздуха, выделяют СО₂, теплоту и продукты, получаемые в результате переваривания пищи. Энтропия всего того, что выделяется, намного больше энтропии того, что поглощается. В результате уменьшение энтропии, происходящее как при образовании новых органических тканей и отмирании старых, оказывается намного меньше, чем общий прирост энтропии. Животные тоже «сбрасывают» излишнюю энтропию в окружающую среду, развивая или поддерживая таким путем свою внутреннюю высокоорганизованную малоэнтропийную структуру. В целом энтропия опять неизбежно растет. Очень наглядно проиллюстрировал это положение Э. Шредингер, о котором мы уже упоминали. Он писал так: «Энтропия кошки уменьшается за счет того, что возрастает энтропия системы «кошка + мышь»; т. е. то, что получается из мыши после того, как кошка ее съест и переварит, имеет значительно большую энтропию, чем мышь».

Таким образом и с другой, биологической стороны опровергнуть второй закон тоже не удается. Остается еще одна, последняя возможность — создать техническое устройство (или найти готовое), которое действовало бы вопреки второму закону термодинамики. Лучше всего, конечно, было бы, если бы такая система была двигателем и производила работу; но это в конце концов необязательно. Для доказательства достаточно только указать любую систему такого рода, поскольку возможность ее, существования однозначно определяет и возможность создания действующего ppm-2. В последнем параграфе этой главы мы рассмотрим одно такое устройство — тепловой насос, принцип действия которого уже обсуждался на стр. 125. По мнению многих сторонников «энергетической инверсии», он своей работой наилучшим образом опровергает второй закон термодинамики.

Прежде чем приступить к разбору теплового насоса, полезно проделать небольшую работу по ознакомлению с одним термодинамическим методом, который позволяет просто и наглядно определять, может ли работать любое предложенное устройство с точки зрения второго закона термодинамики, и если может, то какова его термодинамическая эффективность. Это не только очень удобно для анализа теплового насоса, но и позволит дополнительно рассмотреть роль второго начала термодинамики в биологии.

4.3. Эксергетический баланс и КПД

Энтропия — основная величина, определяющая возможность (или невозможность) протекания процессов в любых системах преобразования вещества и энергии с позиций второго закона термодинамики. Суммарная энтропия неизменна или растет — процесс возможен; уменьшается — невозможен. В рассмотренных выше случаях мы успешно пользовались именно этим фундаментальным свойством энтропии для того, чтобы определить, что может быть в энергетических превращениях и чего быть не может. Однако не только этим свойством определяются возможности практического использования энтропии. Она может помочь в решении другой, не менее важной задачи — определить качество энергетических превращений (а следовательно, и любых устройств, в которых они производятся).

Когда говорят об энергосберегающей технологии, об уменьшении потерь энергии, то речь по существу идет не об энергии в количественном смысле. Нужно четко понимать, что в количественном отношении энергию сберегать не нужно, об этом автоматически заботится первый закон термодинамики — закон сохранения энергии. Любое техническое устройство (да и вообще все на свете, что живет и движется) действует всегда так, что энергия сохраняется: сколько ее входит, столько неизбежно и выходит; она никогда не теряется. Поэтому сбережение энергии — это по существу сбережение ее качества. Именно об этой качественной стороне энергии писал Энгельс в «Диалектике природы». Любая технология и технические устройства, в которых она осуществляется, тем совершеннее, чем меньше будет возрастать энтропия в результате их функционирования, т. е. чем меньше будет «портиться» энергия.

Поясним это на простом примере — тепловой электростанции. В ней протекает целая цепочка энергетических превращений. Сначала химическая энергия топлива и окислителя (кислорода воздуха) превращается во внутреннюю энергию раскаленных продуктов сгорания; затем эта энергия в форме теплоты передается воде и превращается во внутреннюю энергию пара. В свою очередь энергия пара в турбине превращается в механическую, а та — уже в электрическую. Часть внутренней энергии пара отводится из конденсатора охлаждающей водой и выбрасывается в окружающую среду. В целом вся эта последовательность укладывается в вариант 4 схемы энергетических превращений на рис. 3.7. Часть энергии (от 35 до 40%) преобразуется в полностью упорядоченную, безэнтропийную электроэнергию, зато другая, большая ее часть, низкокачественная, с повышенной энтропией, сбрасывается в окружающую среду. Совершенно очевидно, что чем больше возрастание энтропии на каждом этапе энергетических превращений (т. е. чем хуже они организованы), тем больше будет и суммарный рост энтропии. А это неизбежно приведет к уменьшению безэнтропийной доли энергии на выходе (т. е. электроэнергии) и увеличению доли сбрасываемой высокоэнтропийной теплоты. В электроэнергию перейдет не 35-40% исходной химической энергии, а меньше — 30, 25% и т. д. То же самое будет и в любой другой технической системе, что бы она ни производила — теплоту, холод, каучук или металл…

Чем менее совершенны технологические процессы и соответствующее им оборудование, тем больше рост энтропии и тем меньше целевых продуктов будет получено при той же затрате энергии. Таким образом, экономия энергоресурсов всегда сводится в конечном счете к сохранению качества энергии, к борьбе против роста энтропии.

Однако при всех достоинствах энтропии (и как критерия возможности осуществления процессов, и как меры, характеризующей качество энергетических превращений в них) ее непосредственно использовать для анализа энергетических превращений нельзя. Это объясняется тем, что энтропия и ее изменения не показывают непосредственно количества энергии — как того, которым мы в каждом случае можем располагать и которое можем полезно использовать, так и того, которое теряется бесполезно. Конечно, можно их найти, зная энтропию, но каждый раз для этого нужен специальный расчет с привлечением дополнительной информации. Чтобы иметь эти количества сразу и одновременно определять, нарушается второй закон или нет, было изобретено специальное термодинамическое понятие — эксергия [1.18-1.19][61]. В чем ее смысл?

Мы уже видели, что любая упорядоченная энергия (с энтропией S = 0, рис. 3.7) может быть всегда полностью переведена в любой другой вид энергии; напротив, если энергия в той или иной степени неупорядочена (S > 0), то на ее способность к превращениям второй закон налагает определенное ограничение. Чем больше эта энтропия, тем энергия менее качественна и тем меньше высококачественной (безэнтропийной) энергии (например, работы или электроэнергии) она в данных условиях может дать. Это означает, что безэнтропийная энергия может служить как бы эталоном, общей мерой качества, работоспособности любого вида энергии. Она и была названа эксергией. В такой общей мере (эксергии), конечно, «спрятана» внутри энтропия как некая базовая величина; это необходимо, но недостаточно. Кроме нее в эксергию неизбежно должны входить и другие величины, характеризующие как энергию, так и ту окружающую среду, в которой энергия используется.

Действительно, представим себе, например, что мы располагаем 100 единицами (кДж) теплоты Q при разных температурах T = 500, 1000 и 1500 К. Отнеся Q к T, мы будем знать энтропию, но ответа на вопрос, какую работу можно получить, располагая этой теплотой (т. е. какова его эксергия), мы не получим. Для этого нужно найти ее работоспособность, эксергию, т. е. максимальную работу, которую она может дать.

Эта величина — эксергия теплоты Eq — определяется по той самой формуле Карно-Клаузиуса, о которой мы уже говорили в предыдущей главе (L = Q∙(T₁-T₂)/T₁). Кроме температуры Т₁ в формулу входит и температура теплоприемника Т₂, которая в нашей задаче соответствует температуре окружающей среды Т_О.С.. Примем ее равной 300 К (+27 °С).

Тогда работоспособность (эксергия) 100 кДж теплоты составит: для первого случая Eq₁ = 100∙(500-300)/500 = 40 кДж, для второго — Eq₂ = 100∙(1000-300)/1000 = 70 кДж и для третьего Eq₃ = 80 кДж.

Очевидно, что при других Т_О.С. значения эксергии будут тоже другими, поэтому учитывать ее нужно обязательно.

Аналогично тому, как это делается для потока теплоты, можно определить и эксергию любого вида внутренней энергии, связанной с каким-либо телом. В определении эксергии в зависимости от того, с какой энергией мы имеем дело, могут участвовать не только температура, но и другие величины, например давление.

Если мы располагаем, например, баллоном, содержащим под определенным давлением р₁ = 10 МПа, то в земной атмосфере с давлением р₂ = 0,1 МПа он будет иметь работоспособность, которую можно реализовать, заставив его, скажем, вращать турбину, в которой газ расширится до 0,1 МПа.

Но если поместить такой баллон, например, в венерианскую атмосферу при р₂ = 10 МПа, или в глубину моря, где такое же давление, то работоспособность (эксергия газа) в нем будет равна нулю (давления р₁ и р₂ равны — газ в баллоне энергетически «мертв»).

Работоспособность — эксергия вещества — энергоносителя может определяться не только различием с окружающей средой в температуре и давлении. Не менее важна и разница в химическом составе. Если она есть, — существует и эксергия, которая может быть превращена в работу или другую безэнтропийную энергию с помощью соответствующего устройства. Это можно пояснить тоже «космическим» примером. Природный газ (в основном метан) имеет высокую работоспособность в среде воздуха или еще большую в среде кислорода. Но если поместить его в метановую атмосферу (где-нибудь на Юпитере), его работоспособность исчезнет — эксергия станет равной нулю. Напротив, воздух в этих же условиях будет прекрасным «топливом» с большой работоспособностью.

Нетрудно видеть, что все приведенные примеры аналогичны тем, которые приводились ранее (рис. 3.6) при разборе понятия энтропии. Эксергия (возможность получить работу) имеется, если существуют разности потенциалов интенсивных величин — температур, давлений или химических составов. Если их нет — система энергетически мертва — энтропия имеет максимальное значение.

Разница между последними примерами и показанными на рис. 3.6 состоит в том, что роль одной из половин сосуда играет окружающая среда, что в большей мере соответствует реальным техническим задачам.

Оценка энергетических ресурсов с помощью эксергии широко используется и в теории — во многих разделах термодинамики и в инженерной практике. Эксергия служит общей, единой мерой любых видов энергии (потока теплоты, вещества, излучения), определяя точной количественной мерой ее качество. Она дает возможность сформулировать второй закон термодинамики в менее общей, но зато более практически удобной форме, чем энтропия. Эта формулировка гласит: В любых реальных процессах, протекающих в условиях взаимодействия с равновесной окружающей средой, эксергия либо остается неизменной (в идеальных процессах), либо уменьшается (в реальных). Это означает, что любой процесс, в котором общая эксергия на выходе Еʺ равна или меньше входящей E’ возможен; напротив, если Еʺ > E’, то невозможен и представляет собой некий вариант ppm-2.

Если отнести Еʺ к E’ то получим так называемый эксергетический КПД η_e = Еʺ/E’. Очевидно, что η_e в идеальном случае равен единице, т.е. 100%, а в реальном ηe < 100%. Если же ηe получается больше 100%, то мы неизбежно имеем дело с каким-либо вариантом ppm-2. Здесь просматривается четкая связь с фундаментальным энтропийным определением второго закона. Первый случай — идеальный процесс соответствует постоянству энтропии, второй — ее росту. Но пользоваться эксергетическим критерием более удобно: он непосредственно включает энергетические величины и в этом отношении аналогичен первому закону термодинамики. (Напомним, что непременное условие выполнения первого закона — равенство энергий: ∑W’ = ∑Wʺ; для второго закона ∑Eʺ ≤ ∑Е’.)

Вооружившись эксергетическими уравнениями, можно без излишних сложностей проанализировать любой нужный нам процесс или систему. Если системы еще нет, мы исследуем ее проект на предмет возможности ее осуществления; если она существует, то можно проверить, каков ее КПД.

Эксергия дает также возможность сформулировать удобное определение ppm-2, симметричное определению ppm-1. Если ppm-1 — это машина, делающая энергию из «ничего» (∑Wʺ > ∑W') разность ΔW = ΔWʺ — ΔW' берется «ниоткуда»), то ppm-2 — это машина, делающая эксергию из того же «материала» (∑Еʺ > ∑Е'; разность ΔЕ = ΔЕʺ — ΔЕ' берется тоже «ниоткуда»).

Эксергия дает возможность более удобно, чем с помощью энтропии, охарактеризовать энергетические превращения в биологических объектах. Действительно, характеризуя энергетику растений и животных, мы по образцу [1.8, 1.10] говорили о том, что, поглощая потоки вещества и энергии с малой энтропией, они выдают их с большей энтропией, т. е. «сбрасывают» энтропию в окружающую среду. Тем самым доказывается, что они функционируют в полном согласии со вторым законом. Но как сказать одним словом (причем строго научно) не о том, что они «сбрасывают», а о том, чем они питаются (в энергетическом смысле)?

Физики, привыкшие к «понятной, родной энтропии» (по выражению одного физико-химика), не смогли с ней расстаться и подошли к задаче чисто математически. Э. Шредингер ввел понятие «негэнтропии» (негативная» энтропия, энтропия с обратным знаком). Получается, что, следовательно, они «питаются» отрицательной энтропией — «негэнтропией». За Шредингером термин «негэнтропия» пустили в ход и другие физики, а за ними и некоторые биологи. С формально-математической стороны здесь все в порядке; любая величина может быть представлена как положительной, так и отрицательной. Однако за термином «негэнтропия» не стоит никакая физическая реальность: значение энтропии, меньшее нуля, соответствует некоторому несуществующему состоянию «сверхорганизованности».

Очевидно, что эксергия более строго, чем негэнтропия, характеризует упорядоченную качественную энергию, за счет которой организм живет.

«Питание» организма эксергией имеет четкий физический смысл. То, что организм использует, определяется непосредственно разностью получаемой и отводимой эксергии. При таком подходе все становится на место без каких-либо оговорок.

В частности, становятся четко просматриваемыми энергетические связи в «экологической пирамиде». Растения, поглощая эксергию с солнечным светом и веществами из почвы и воздуха, не только живут сами, но и дают эксергию животным. Стоящий на вершине экологической пирамиды человек получает эксергию со «всех этажей» пирамиды — от растений, животных и неравновесной окружающей среды.

Каждый «этаж» имеет и свои отходы, эксергия которых используется на нижестоящих этажах.

Любопытно, что Л. Больцман, который больше, чем кто-либо, занимался энтропией, описывая такую экологическую пирамиду, пользовался не энтропией, а «энергией, которую можно использовать», т. е. по существу эксергией. Он писал [1.23]: «Всеобщая борьба за существование живых существ — это не борьба за составные элементы, — составные элементы всех организмов имеются налицо в избытке в воздухе, воде и в недрах земли, и не за энергию, ибо она в изобилии содержится во всяком теле, к сожалению, в форме непревращаемой теплоты[63]. Но это борьба за энергию, которую можно использовать при переходе с горячего Солнца к холодной Земле. Чтобы возможно полнее использовать этот переход, растения распускают огромную поверхность своих листьев и заставляют солнечную энергию, прежде чем она упадет до уровня температуры земной поверхности, выполнять химические синтезы… Продукты этой химической кухни служат предметом борьбы в мире животных».

Во времена Больцмана экологический кризис еще не возникал в такой форме, как теперь; поэтому он пишет о составных элементах, что они «имеются в избытке».

Пользуясь понятием эксергии, мы в следующей главе сможем рассмотреть целый ряд предложений по созданию ppm-2. Здесь же мы проанализируем в качестве примера тепловой насос — известное техническое устройство, приводимое сторонниками энергетической инверсии как наглядный пример реальной «концентрации энергии». Этому простому и понятному устройству приписываются самые невероятные, чудесные свойства; опираясь на них, тепловой насос пытаются использовать как таран, чтобы пробить брешь во втором законе термодинамики и протащить через нее ppm-2 в энергетику.

4.4. Тепловой насос — чудо или не чудо?

Напомним принцип действия теплового насоса[64] (о нем уже шла речь в гл. 3). Независимо от типа и конструкции это устройство выполняет, как правило, одну функцию — отбирает теплоту Q_О.С. от окружающей среды при ее температуре T_О.С. и отдает теплоту при более высокой температуре T_Г в отапливаемое помещение или для подогрева в каком-либо техническом устройстве. Такой процесс перехода теплоты сам по себе происходить не может — это запрещено вторым законом термодинамики. Поэтому для обеспечения работы тепловых насосов необходима определенная затрата эксергии. Чаще всего для привода теплового насоса используется электроэнергия.

Принципиальная схема наиболее простого (парокомпрессионного) теплового насоса показана на рис. 4.4.

Рабочее тело в парообразном состоянии сжимается компрессором (поэтому установка и называется парокомпрессионной). Нагревшийся при сжатии пар охлаждается и переходит в жидкое состояние в конденсаторе; при этом от него при повышенной температуре T_Г отводится к потребителю (например, в нагреваемое помещение) теплота QT. Полученная жидкость расширяется в дросселе, и ее давление снижается. При этом часть жидкости испаряется и ее температура падает до T_К, несколько более низкой, чем температура окружающей среды T_О.С.. В испарителе холодная жидкость, отнимая теплоту Q_О.С. у окружающей среды, полностью испаряется и снова поступает в компрессор; цикл замыкается.

Возьмем для примера конкретные показатели работы насоса, близкие к тем, которые встречаются на практике.

Чтобы отапливать помещение и поддерживать в нем температуру +20 °С, конденсирующееся рабочее тело должно иметь температуру T_Г, скажем, 50 °С (323 К). Пусть температура окружающей среды T_О.С. будет —10 °С или 263 К (зимние условия). Для того чтобы рабочее тело могло кипеть в испарителе, отнимая теплоту от среды, оно должно быть несколько холоднее ее. Примем температуру кипения T_К = -20 °С (253 К).

Примем также, что отдаваемая в помещение тепловая мощность Q_Г составляет 5 кВт, а подводимая к компрессору N = 2 кВт. Тогда по энергетическому балансу тепловая мощность Q_О.С., отбираемая от окружающей среды, составит 5 — 2 = 3 кВт. Пользуясь этими данными, можно легко рассчитать все энергетические характеристики теплового насоса. Чтобы закончить рассмотрение баланса, характеризующего систему с позиций первого начала термодинамики, определим отношение полученной теплоты Q_Г к затраченной электрической работе. Эта величина, называемая тепловым или отопительным коэффициентом, здесь имеет значение μ = 5/2 = 2,5. Следовательно, на 1 кВт электрической мощности, подводимой к компрессору, в помещение отдается 2,5 кВт тепловой мощности. Тот факт, что μ > 1, вызывает восторг у сторонников «энергетической инверсии». Называя μ коэффициентом полезного действия (вместо теплового коэффициента), они утверждают, что он (КПД) превышает 100%, так как «концентрирует энергию», взятую из окружающей среды. Действительно, 3 кВт берутся из окружающей среды. Диаграмма на рис. 4.5 наглядно показывает этот энергетический баланс в виде полосового графика, где ширина каждой полосы пропорциональна соответствующему потоку энергии.

Теперь займемся анализом этого же теплового насоса с позиций второго закона термодинамики. Начнем с энтропии. В этом простом примере ее легко подсчитать. Действительно, отдаваемая энтропия

S" = Q_Г/T_Г = 5/323 = 0,015 кВт/К;

а подводимая

S' = Q_О.С./ T_О.С. = 3/253 = 0,012 кВт/К.

Больше никакая энтропия к тепловому насосу не подводится, так как высокоорганизованная электроэнергия безэнтропийна. Значит, со вторым законом здесь все в порядке: отводимая энтропия S" больше подводимой S'. Необратимые, реальные процессы в тепловом насосе приводят, естественно, к ее возрастанию на ΔS = 0,003 кВт/К. Значит, действие теплового насоса никоим образом не противоречит второму закону термодинамики: энтропия растет. А как же с КПД и «концентрацией» энергии?

Займемся этим и рассмотрим работу теплового насоса посредством составления и анализа его эксергетического баланса. В такой баланс, так же как и в энергетический, должны входить три члена, соответствующих энергетическим потокам. Однако один из них будет равен нулю, поскольку эксергия потока теплоты Q_О.С., отбираемой из окружающей среды при T_О.С., равна нулю (по формуле Карно). Следовательно, в систему эксергия поступает только с электроэнергией (заштрихованная полоса соответствует эксергии); подсчитать ее легко, поскольку высокоорганизованная электрическая энергия полностью работоспособна. Значит, поступающая эксергия E’ = 2 кВт.

Отводимая эксергия представляет собой эксергию отводимой теплоты Q_Г; она равна Е" = 4∙(323-263)/323 = 0,929 кВт. Остальная эксергия Е' — Е" = 2 — 0,929 = 1,071 кВт потеряна вследствие необратимости. Эксергетический КПД теплового насоса составит

η_е = 0 929/2 = 0,46, или 46%.

Соответствующая эксергетическая диаграмма показана на рис. 4.5, б. Из нее видно, что эксергетический баланс дает наиболее полную информацию об энергетических превращениях в системе. Он показывает, сколько полезной, работоспособной энергии затрачено, сколько получено и сколько потеряно вследствие необратимости, вызванной термодинамическим несовершенством процесса. КПД показывает (в отличие от теплового коэффициента) степень приближения процесса к идеальному: только 46% подведенной эксергии «пошли в дело». Остальные 54% потеряны. Несмотря на то, что КПД существенно меньше 100%, такой нагрев более эффективен, чем непосредственное электрическое или печное отопление; отсюда и стремление к использованию теплоты от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и теплонасосных установок (ТНУ).

Посмотрим, «сколько стоит» в энергетическом смысле теплота при получении ее разными путями. Приведем такой расчет для тех же условий (T_О.С. = —10 °С, температура отопительного прибора Т_Г = 50° С) применительно к электропечи. При затрате электроэнергии (т. е. эксергии) 1 кВт она даст, естественно, 1 кВт теплоты, Q = 1. Отсюда эксергия теплоты будет 1∙(323-263)/323 = 0,186 кВт. Следовательно, КПД электропечи η_е = 18,6%. Такой же примерно КПД будет иметь и обыкновенная печь, так как эксергия топлива (например, угля) практически равна теплоте, которая в идеальном процессе горения может быть из него получена. Таким образом, из 1 кВт теплоты, так же как и в электропечи, будет получено 0,186 кВт эксергии теплоты. КПД отопления с ТЭЦ составляет около 40-45%, т.е. примерно такой же, как и у ТНУ.

Подсчитаем в заключение, сколько теплоты Q для отопления при этих условиях (T_Г = 50°С) сможет дать 1 кВт электроэнергии в идеальном тепловом насосе. При η_е = 1 (т. е. 100%) эксергия полученной теплоты будет равна 1 кВт. Получим

1 — Q = (323 – 263)/323, отсюда Q = 1/0,186 = 5, 38 кВт.

Вот сколько теплоты может дать идеальный тепловой насос!

Рассмотрение теплового насоса, проведенное выше, показывает, что это очень хорошее и полезное на своем месте устройство. Однако нет никаких оснований считать, что он обладает чудесными свойствами. Тепловой насос приносит пользу, но, как всякая реальная установка, увеличивает энтропию, превращая более упорядоченную, организованную электроэнергию и менее организованную теплоту Q_О.С. в еще менее организованный тепловой поток с большей энтропией. Никакой «концентрации» (если понимать ее как повышение качества энергии) поэтому он не производит. Тепловой коэффициент μ у него всегда больше единицы, но никакого чуда в этом нет, μ — это не КПД. Легко показать, что μ может иметь намного большие значения, чем 2 или 3, рассмотрев его изменение при разных внешних условиях.

Возьмем для примера тепловой насос с высоким, но вполне достижимым КПД η_е = 0,5 и подсчитаем его тепловой коэффициент при разных значениях верхней температуры T₂ и при Т_О.С. = 293 К (20 °С). Примем значения T₂ равными 25, 50, 100, 150, 200 и 250 °С (по шкале Кельвина соответственно 298, 323, 373, 423, 473 и 523 К). Тогда при затрате мощности N = 1 кВт мы получим на верхнем уровне при выбранном КПД эксергию теплоты Eq = 0,5 кВт. Отсюда можно определить Q_Г, пользуясь известным соотношением

L = Eq – Q_Г ∙ (T_Г – T_О.С.)/ T_Г.

откуда

Q_Г = Eq ∙ T_Г / (T_Г – T_О.С.)= 0,5∙ T_Г / (T_Г – 293.).

Тепловой коэффициент μ = Q_Г/N.

Расчеты μ дают:

Отсюда видно, что значения μ даже для реальной машины (не говоря уже об этих значениях для идеальной машины, указанных в скобках) могут достигать в соответствующих температурных интервалах 200-300 (или, если считать, как делают некоторые, в процентах, 20000-30000%). Действительно чудо! Есть от чего прийти в восторг. Затратил 1 кВт, а получил 290!

Однако прежде чем бить в литавры, посмотрим, какая это теплота. Она характеризуется температурой всего на 5°С выше окружающей среды. Ее коэффициент работоспособности меньше 0,002; это означает, что если такой теплоты мы имеем на «тепловой рубль», то его настоящая стоимость в валюте полностью организованной энергии — в работе — меньше 0,2 коп. По мере «улучшения» теплоты, повышения ее температуры ТГ ее качество растет, а значение μ сильно падает.

Таким образом, большие числа μ, свидетельствуют не о чудесном извлечении «тепловой энергии» из окружающей среды, а лишь о том, что получаемая теплота очень низкого качества.

Тем не менее ажиотаж вокруг теплового насоса, основанный на больших значениях коэффициента преобразования, не проходит. Примером может служить статья Г. Лихошерстных «В поисках энергии» [3.10], который, опираясь на «необычные свойства» тепловых насосов, дающих КПД, «в десятки и сотни раз превосходящие единицу», выдвинул оригинальную энергетическую идею. Он считает необходимым провести работы не только по «теоретическим исследованиям проблемы», но и «конечно же, по разработке экономичных способов превращения выдаваемой ими теплоты в электрическую энергию». Другими словами, он предлагает превращать в электроэнергию ту самую низкокачественную теплоту, о которой мы говорили выше.

Посмотрим, к чему привела бы реализация этого предложения.

На тепловых электростанциях получают электроэнергию с КПД примерно 40%. Далее эта электроэнергия должна в тепловом насосе преобразоваться в теплоту. Возьмем для насоса высокий КПД — 0,5. Затем используем эту теплоту для получения электроэнергии. Примем КПД такого преобразования тоже достаточно высоким — 0,4 (40%).

В результате конечная электроэнергия по способу Лихошерстных будет получаться с КПД 0,4 ∙ 0,5 ∙ 0,4 = 0,08, или 8%, т. е. в 5 раз худшим, чем просто на электростанции!

Вот к чему приводит тезис «теплота есть теплота независимо от температуры».

В журнале «Изобретатель и рационализатор» была помещена в разделе «перпетомобиль» карикатура, показанная на рис. 4.6. Если сравнить только что описанную идею со схемой, изображенной на ней художником, то бросается в глаза их удивительное сходство; нужно только заменить электроплитку на тепловой насос. Едва ли автор рисунка мог подумать, что найдутся люди, всерьез предлагающие такую идею.

На примере теплового насоса можно видеть, к чему приводит непонимание второго закона термодинамики. Он, конечно, мешает «свободному творчеству», и у изобретателей ppm-2 нет более пламенного желания, чем добиться его исчезновения. Поскольку это не удалось, остается мечтать. Именно так поступил канд. техн. наук Н. Заев, опубликовав статью под названием «Энергетические искушения» [3.5] и обрисовав перспективы энергетики «за барьером XX века». Прежде чем перейти в следующей главе к рассмотрению современных ppm-2, стоит процитировать отрывки из этой статьи, представляющей некоторый «антитермодинамический манифест» «Только у букинистов можно купить обветшавшие тома нашей термодинамики. Она осталась не у дел. По мере развития термодинамики настоящей, прежние курсы сначала перестали читать, а потом и издавать. Настоящая термодинамика элементарно объясняет то, что в прежние времена обосновывали нагромождением начал, теорем, формул… Нет больше энтропии, энтальпий, эксергий и тому подобных загадочно звучащих терминов…».

Этот набор негативных лозунгов сводится по существу к призыву свободы от науки: даешь такую термодинамику, которая «элементарно объясняет» все, что надо, без всяких там «начал, теорем, формул».

Но поскольку новой «элементарно объясняющей» термодинамики пока нет, а старая существует не только у букинистов, мы перейдем к рассмотрению истории и современных проектов ppm-2 на основе существующей термодинамики.

Однако перед этим было бы полезно уделить некоторое внимание выяснению вопроса, который неизбежно возникает при рассмотрении последнего этапа истории ppm, — почему все же изобретают ppm-2? Мы перебрали в гл. 3 и 4 все доводы сторонников «энергоинверсии» — и философские, и космологические, и биологические, и технические… Весь материал, приведенный в этих главах, однозначно показывает, что нет ни единого довода или факта, который всерьез может быть принят как доказательство возможности существования ppm-2. И тем не менее упорные попытки обосновать и создать ppm-2 продолжаются. Выдвигаются, как мы увидим дальше, и новые теоретические концепции с мудреными названиями вроде «структуры Прометея» или даже «структуры Хоттабыча», создаются новые проекты… При мало-мальски серьезном анализе оказывается, что все они основаны на тех же ошибках, о которых уже подробно говорилось. В чем же дело?

4.5. Почему все же изобретают ppm?

До сих пор мы занимались в основном научно-технической стороной истории вечного двигателя, касаясь лишь попутно личных особенностей людей, связанных с ним. Но человеческая сторона дела тоже заслуживает внимания. Более того, занимаясь историей ppm, мы, если хотим понять этот феномен по-настоящему, не можем не попытаться разобраться и в ней. Итак, почему же изобретали и изобретают ppm? Очевидно, что основная побудительная причина во все времена одна — это желание решить энергетические проблемы легким и простым путем. Изобретатели на первых двух этапах истории ppm, как мы уже видели, не могли знать или не знали законов науки, исключавших возможность создания ppm. Они и называли свой идеал «вечным двигателем». Поэтому ответ на вопрос, поставленный в заголовке этого раздела, совершенно ясен: изобретали тогда потому, что не видели и не знали никаких принципиальных запретов, делающих их цель недостижимой.

Про изобретателей ppm-2 этого не скажешь. Большая, подавляющая часть этих изобретателей и теоретиков — не самоучки, а дипломированные специалисты; значительная их часть — кандидаты или даже доктора наук. И у нас, и за рубежом они составляют очень небольшую часть людей, связанных с энергетической техникой. Но все же они существуют, действуют, тратя напрасно свои силы и время и отвлекая от полезного дела многих людей. Они не могут не знать о законах науки, о том, что написано в учебниках, во многих книгах и статьях. Тем не менее поток предложений, изобретений и теорий, относящихся к ppm-2, не иссякает. Более того, с помощью недостаточно компетентных научных работников, поддерживающих такого рода «прогрессивные идеи», и неразборчивых журналистов, распространяющих псевдонаучные сенсации через печать, они воздействуют на массового читателя.

Типичным примером может служить статья в газете «Московская правда» [3.27], где с использованием всех способов воздействия на чувства и умы читателей вновь проповедуется прогрессивность идеи вечного двигателя второго рода. Все это создает некий фон бездоказательного, легкого жонглирования общими наукообразными идеями и предложениями, внешне заманчивыми, но очень далекими от настоящей науки и передовой техники. Читатель-непрофессионал принимает все это всерьез, поскольку интерес ко всему новому и прогрессивному — характерная черта нашего времени.

Таким образом, первая часть вопроса о том, почему и сейчас изобретают ppm-2 и этим занимаются многие, в том числе молодежь, ясна: стремление найти новые, радикальные пути решения энергетических проблем. Но остается открытой другая часть вопроса — почему изобретатели не видят, что избранный ими путь неизбежно ведет в тупик, что их идеи в принципе нереализуемы?

Автору приходилось многократно участвовать в экспертизе самых разнообразных предложений и изобретений, относящихся к ppm-2, и встречаться с их авторами. Переубедить никого из них, несмотря на длительные и многократные обсуждения, не удалось. Только один изобретатель в конце концов изменил позицию[66]. Все остальные остались при убеждении, что эксперты — это косные, замшелые консерваторы, «пробить» которых можно, только показав им действующую модель, «да и то неизвестно, подействует ли она», как сказал мне в сердцах один изобретатель, многозначительно постучав пальцем по лбу. Но такая модель ни разу так и не появилась.

Причину такой «устойчивости» у совершенно разных по специальности, уровню образования и возрасту людей установить очень трудно. Ее природа в значительной степени связана с тонкими психологическими вопросами, решать которые могут лишь специалисты. Мы же должны ограничиться только научно-технической и информационной стороной дела. Здесь задача несколько облегчается тем, что история науки и техники (в том числе и история ppm), а также материалы, публикуемые в журналах «Изобретатель и рационализатор», «Техника и наука» и других, дают обширный материал, помогающий внести некоторую ясность в этот вопрос. Ряд очень глубоких мыслей по интересующему нас поводу имеется в замечательной работе А.И.Герцена «Дилетантизм в науке» [1.21].

Опираясь на всю эту информацию, можно в определенной степени разобраться, почему образованные люди вопреки науке изобретают и пропагандируют ppm-2.

Отметим прежде всего главное: тот факт, что все без исключения изобретатели ppm-2 — не профессионалы, а дилетанты. Это утверждение, на первый взгляд, может показаться странным, если учесть, что большинство из них, как мы уже отмечали, — технически образованные люди. Тем не менее это факт.

Вспомним, что такое дилетант. Слово «дилетант» произошло от итальянского diletante. Как гласит словарь, это — «человек, занимающийся каким-либо искусством или наукой без достаточной подготовки, необходимой для основательного знания предмета; поверхностно знакомый с данной областью знаний». Определение совершенно правильное, но недостаточное, неполное: оно характеризует только знания, дилетанта. А.И. Герцен подошел к вопросу шире, рассматривая дилетантизм как общественное явление. Он писал: «Дилетантизм — любовь к науке, сопряженная с совершенным отсутствием понимания ее»; «…это платоническая, романтическая страсть к науке, такая любовь к ней, от которой детей не бывает».

Герцен отметил, таким образом, еще две стороны дилетантизма: во-первых, отсутствие понимания науки дилетантами и, во-вторых, бесплодность их занятий наукой. Если «примерить» все перечисленные характеристики дилетантов к изобретателям и теоретикам ppm-2, то сразу бросается в глаза удивительное совпадение. Действительно, основательного знания, а тем более глубокого понимания, усвоения базовой науки — термодинамики, без которой нельзя творчески заниматься созданием новых систем преобразования энергии, у них нет. Даже краткий обзор «теоретической базы» ppm-2, сделанный в гл. 3 и предыдущих параграфах гл. 4, ясно показывает ту путаницу в основных понятиях термодинамики (не говоря уже о втором законе и его приложениях), которая царит в их головах.

Что касается «детей», т. е. двигателей, работающих посредством «энергетической инверсии», то их действительно, в полном соответствии с предсказанием А.И. Герцена, не было и нет. Есть только многочисленные идеи и проекты (подробный разбор некоторых из них помещен в следующей главе). Здесь же мы продолжим наше рассуждение о современном дилетантизме, порождающем не только проекты ppm-2, но и другие, не менее химерические изобретения.

Столь жесткое негативное отношение к дилетантам может вызвать, несмотря на поддержку такого авторитета, как А.И. Герцен, возражения. Существует довольно распространенное мнение, что многие так называемые дилетанты сделали серьезный вклад в развитие науки, техники и искусства. Более того, очень широкое хождение имеет точка зрения, что талантливый дилетант, «не погрязший в профессиональной рутине и традициях», пользуясь фантазией и интуицией, легче может выйти на новую дорогу и создать нечто выдающееся.

Во многих трудах по истории разных направлений человеческого творчества приводятся многочисленные примеры крупных открытий и изобретений, сделанных дилетантами, или созданных ими выдающихся художественных произведений. Тут и часовщик Пельтье, открывший термоэлектрическое охлаждение, монах И. Мендель — основоположник генетики, пивовар Джоуль, о роли которого в становлении первого закона термодинамики мы уже говорили в предыдущих главах, аптекарь А. Левенгук — изобретатель микроскопа и основоположник микробиологии, священник Р. Стерлинг[67], который еще в начале XIX в. изобрел и изготовил газовый тепловой двигатель, достоинства которого были оценены только 150 лет спустя, школьный учитель К.Э. Циолковский, о заслугах которого нет необходимости писать… В эту же кампанию попадет и сам С. Карно — саперный капитан.

Если обратиться к области искусства, то тоже можно найти аналогичные ссылки. Среди композиторов упоминают таких людей, как гвардейский офицер А.А. Алябьев и химик А.П. Бородин… Можно найти аналогичные примеры в литературе, скульптуре и живописи.

Считать, что все такие люди могут быть отнесены к талантливым или даже гениальным дилетантам, — большая ошибка. Она основана на поверхностном, действительно дилетантском подходе к фактам их биографии.

Прежде всего неправильна сама исходная постановка — начинать от звания, должности, диплома или места службы.

Если так рассуждать, то к литературным дилетантам спокойно можно отнести врача А.П. Чехова, кавалерийского поручика М.Ю. Лермонтова или артиллерийского поручика Л.Н. Толстого. Но главное, разумеется, в другом. Каждый из перечисленных великих деятелей науки, техники или искусства был профессионалом самого высокого класса, изучившим ту область, в которой работал, так, что полностью владел всем современным ему уровнем знаний, умений и даже навыков (а часто и опережал его). Любой «гениальный дилетант» при более глубоком изучении всегда оказывается настоящим профессионалом. Настоящий профессионал, если вернуться к области техники, не только свободно владеет всем научным багажом, относящимся к области, в которой он работает. Он должен уметь критически подойти к любым идеям и результатам (в том числе и своим) и, наконец, вести дискуссию «на равных» со своими коллегами. Конечно, не все профессионалы, даже высокого класса, обязательно изобретатели, но все серьезные изобретатели обязательно профессионалы[68] высокого класса (разумеется, не в анкетном, а в действительном смысле этого слова). Если этого нет, никакие фантазия и интуиция не помогут «выдавать» крупные изобретения. Фантазия, по словам В.И.Ленина, «качество необычайной ценности», может плодотворно работать лишь тогда, когда она опирается на знания и опыт, «подпитывается» и корректируется ими [1.2]. Без этого фантазия превращает человека в фантазера и заносит его туда, где, по выражению А.И. Герцена, «детей не бывает». Именно так и происходит с изобретателями ppm-2.

Остаются, однако, неясными еще два пункта.

1. Известно, что за ppm-2 иногда ратуют люди, которые имеют серьезные, даже выдающиеся научные или технические достижения. Можно ли назвать таких людей дилетантами?

2. Почему, если научные доводы против ppm-2 так весомы и неопровержимы, изобретатели и теоретики ppm-2 так устойчивы в своих убеждениях и не могут от них отказаться?

Ответ на первый вопрос связан с объективным обстоятельством — все возрастающей специализацией в научно-технической сфере деятельности. Поэтому профессионал высокого класса в одной области часто оказывается полновесным дилетантом в другой, даже и близкой. Попытки произвести переворот в другой, недостаточно знакомой области, опираясь на эрудицию и опыт, полученный в своей, и приводят к тем плачевным результатам, которые мы наблюдаем при попытках обосновать и создать ppm-2.

Еще со времен дедушки Крылова, когда специализация не была столь развита, известна печальная история пирожника и сапожника, пытавшихся браться за дела в другой профессиональной сфере.

Конечно, никому не возбраняется, успешно поработав в одной области, перейти в другую (особенно в тех случаях, когда они имеют зоны соприкосновения). Более, того, в результате такого перехода могут быть получены существенные достижения. «Точки роста» на стыках различных наук чаще всего создаются такими «двойными» специалистами. Взять хотя бы пример известного мостостроителя Е.О. Патона (1870-1953 гг.), который в 40 лет, будучи уже сложившимся профессионалом и одним из лидеров в области мостостроения, перешел в совершенно новую для него сферу — электросварку и создал школу, которая существует до сих пор и сохраняет ведущее положение в мире.

Однако такой переход может быть успешным только тогда, когда, входя в новую область, специалист изучит ее так, что сделается и в ней профессионалом. Тут не исключены и деловые конфликты с «местными» специалистами, и новые идеи.

Но бывает и иначе. Специалисту кажется, что он обойдется и в новой области своим собственным, уже ранее приобретенным багажом. Он сразу, «с ходу» (или познакомившись по верхам с предметом) видит, в чем ошибаются «туземцы», не замечающие, что у них под носом лежат новые, переворачивающие все традиции, решения. Так и рождаются «революционные» предложения вроде ppm-2 и соответствующие им теоретические положения, опирающиеся на фантазию и интуицию без серьезного научного обоснования; настоящая дискуссия с профессионалами превращается в спор с использованием общей «философии», а иногда и демагогии, цитат из классиков, навешиванием ярлыков «консерваторов» на оппонентов и т. д.

Так профессионал превращается в дилетанта со всеми неизбежно вытекающими из этого последствиями.

Особую разновидность таких дилетантов представляют более или менее именитые люди, пропагандирующие ppm-2 в легковесных статьях, предисловиях, записках, интервью и т. д. В отличие от тех, кто сам занимается ppm-2, они даже поверхностно не знают существа дела, а исходят из общих соображений, мягко говоря, далеких от науки, или стремления поддержать нечто новое. Неискушенный читатель, увидев перед фамилией такого автора ученую степень или звание, совершенно справедливо полагает, что «такой человек зря писать не будет». Но, увы, бывает и так, примеры мы уже видели.

Наконец, ответим на второй вопрос — почему изобретатели и теоретики ppm-2 не воспринимают, казалось бы, очевидные научные доводы и упорно держатся за свои концепции.

Не вникая глубоко в психологические корни этого феномена, можно лишь напомнить два относящиеся к нему общеизвестные положения.

Первое состоит в том, что всякому человеку, сильно увлеченному какой-либо идеей, влюбленному в нее, всегда кажется правильным и хорошим все то, что за нее, и неправильным и плохим все то, что против нее. Это вполне понятная человеческая черта, без которой мир был бы, по-видимому, менее интересен.

А.С. Пушкин в «Евгении Онегине» выразил эту мысль в известной емкой классической формуле: «Тьмы низких истин нам дороже нас возвышающий обман».

Эта формула содержит в себе и второе положение, связанное с первым: человеку очень трудно отказаться от любимой идеи, в разработку которой вложено много труда, сил и времени. Иногда добавляются и соображения, связанные с другими людьми, втянутыми в общее дело: даны определенные обещания, развернуты планы. Как отказаться от этого и все перечеркнуть? Отсюда вполне понятное желание еще и еще раз сделать попытку найти для себя и других какие-то доводы в защиту любимой идеи. Всякий, кто имел дело с изобретателями, пошедшими в ошибочном направлении, встречался с этой вполне понятной человеческой чертой.

Но законы «равнодушной природы» неумолимы: они — одинаковы и для честных энтузиастов, и для отпетых жуликов, для докторов наук и малограмотных умельцев. Все, что научному закону противоречит, осуществить нельзя. Поэтому при всем человеческом сочувствии к изобретателям ppm-2 нужно показывать их несостоятельность и открывать «тьму низких истин», в которой (такова диалектика) и есть настоящий свет.

Именно этим мы займемся в следующей главе.