ГЛАВА ВТОРАЯ. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ТЕЛЛОТА И РАБОТА
2.1. Дискуссии о первом начале
Термодинамика, как известно, в своей теоретической части является наукой дедуктивной. Поэтому анализ первого и второго начал термодинамики представляется особенно важным для понимания всех остальных законов и формул термодинамики и для их практического приложения. В качестве первого и второго начал термодинамики приняты два главенствующих закона физики, смыкающие физику с общими вопросами философии, — закон сохранения энергии и закон деградации энергии. Уже к концу прошлого столетия, даже, собственно, в середине прошлого столетия, можно было считать с полной убежденностью оба эти закона установленными в полном смьь еле слова незыблемо. Эти законы лежат в основе научного миропонимания и имеют поэтому философское значение. Однако вплоть до последнего времени со стороны отдельных ученых возникали попытки ревизии этих законов.
Несомненно, что подавляющее большинство ученых рассматривает принципы термодинамики, которые в то же время являются главенствующими законами физики, как незыблемую основу своего научного мировоззрения; тем не менее постоянно находятся и такие ученые, которые ничем в особенности не выделяют начала термодинамики из остальных, менее общих и не имеющих принципиального философского значения законов и допускают возможность ниспровержения в последующем развитии физики одного из этих начал или обоих. Например, на рубеже нашего века открытие радиоактивности вызвало дискуссию о законе сохранения энергии. При этом такой крупный ученый, как Содди, настойчиво высказывал сомнение в универсальности закона сохранения энергии. Вскоре, однако, было показано, что явления радиоактивности служат к вящему торжеству принципа сохранения энергии.
В 1924 г. по вине Бора, Крамерса и Слэдса снова возникла дискуссия о границах применимости закона сохранения энергии. Бор, Крамере и Слэдс выдвинули идею, что для микропроцеесов, а именно Для процессов излучения и поглощения энергии, закон сохранения энергии оправдывается только как закон статистический, т. е. определяет средние величины. Для отдельных же индивидуальных актов названные ученые предполагали возможным допустить, что закон сохранения энергии вовсе не соблюдается. Эта гипотеза могла быть проверена экспериментально. А именно, если бы дело обстояло так, как указывали Бор, Крамере и Слэдс, то в явлении Комптона (в рассеянии рентгеновских лучей при соударении кванта рентгеновских лучей с электроном) углы отлета электрона должны были бы оказаться распределенными по закону случая. В 1925 г. опытами Боте и Гейгера (по изучению явления Комптона) было строго доказано, что закон сохранения энергии справедлив для индивидуального акта — столкновения кванта лучистой энергии с электроном. Дискуссия прекратилась. Однако в 1933-1934 гг. дискуссия о законе сохранения энергии вновь возникла в связи с обсуждением причин непрерывности спектра бета-лучей. Гипотеза Ферми о нейтрино положила конец этой дискуссии, и снова было утверждено торжество закона сохранения энергии.
В 1936 г. дискуссия о границах применимости закона сохранения энергии возникла снова — по вине опытов американского физика Шенклэнда.
Эти опыты опять касались изучения эффекта Комптона. Он получил результаты совсем не те, которые были получены раньше в упоминавшихся опытах Боте и Гейгера. На этот раз многие из крупных ученых высказали предположение, что закон сохранения энергии Не всегда применим, а значит, не может и претендовать на роль принципа, служащего основой нашего научного мировоззрения. Конечно, это привлекло внимание экспериментаторов, и на протяжении 1937 г. в четырех крупнейших лабораториях были тщательно поставлены опыты в целях проверки результатов Шенклэнда, причем во всех четырех лабораториях было обнаружено, что Шенклэнд в своих выводах неправ. Закон сохранения энергии опять восторжествовал.
