Полностью обратимые процессы возможны лишь в потенциальном, идеальном, платоновском мире, описываемом обратимыми же уравнениями механики Ньютона и квантовой механики, пренебрегающими диссипацией. Таким образом, Второй Закон Термодинамики (в любой из его формулировок) представляет собою фундаментальный физический закон, обобщающий всю гамму доступных нам наблюдений, отнюдь не сводимый к представлениям классической и квантовой механик.

בס״ד

Эдуард Бормашенко

ИЗБРАННИКИ

САДИ КАРНО

«Не правильнее ли думать, что управился с ним кто-то совсем другой? —
и здесь незнакомец рассмеялся странным смешком».
Михаил Булгаков, «Мастер и Маргарита».

У Братьев Стругацких есть дивная повесть «За Миллиард Лет до Конца Света». Похабно пересказывая, ее можно свести к одной моно-ниточной идее: среди человеческого рода периодически появляются избранники, гении, по неведомой прихоти Небес, видящие на пять шагов вперед там, где и очень смышленый человек просчитывает хорошо, если на шаг. За деятельностью этих избранников следит неведомая сила, то ли таинственный и всемогущий «союз девяти», то ли внеземной разум, прессующие их гений и жизнь, не давая сообщаться с человечеством, и тем самым предотвращая разрушение Земной Цивилизации, не готовой переварить, усвоить и освоить дары, которыми избранники готовы поделиться с косным, человекообразным стадом, сидящим с банкой пива перед телевизором. Судьба этих избранников незавидна, их жизнь пресечена, не добравшись до кризиса среднего возраста. Среди них: Сади Карно, Эварист Галуа, Фрэнк Пламптон Рамсей, Павел Урысон, Этторе Майорана и Матвей Бронштейн. Мы расскажем по порядку обо всех. Изо всех перечисленных самая долгая жизнь была уготована, Сади Карно, в день смерти ему было тридцать шесть лет.

Удивительному семейству Карно посвятил свой очерк «Убийство Президента Карно» Марк Александрович Алданов. От основателя династии Лазара Карно до его внука Мари Франсуа Сади Карно, президента Франции, убитого полоумным анархистом Казерио, все представители семьи Карно отличались устойчивой и яркой даровитостью. Я с удовольствием процитирую очерк Марка Алданова: «Семья Карно — первая семья республиканской аристократии. Они — Ла Тремуйли или Монморанси французской буржуазии. С 13-го столетия в бургундском городке Ноле проживали судьи, нотариусы, адвокаты, священники, ученые Карно; если не ошибаюсь, их имя с незапамятных времен носят вблизи Ноле какие-то источники, старые деревья, кресты на дорогах. Был среди них и святой, но он составлял исключение: ни по характеру, ни по выбору жизни, ни по образу мыслей большинство членов семьи Карно к святым, видимо, не принадлежали.

Военных среди них не было. Не будучи дворянами, они не могли быть офицерами при старом строе. Еще во второй половине XVIII века в состав экзаменационной комиссии при королевских военных школах входил генеалог, который выяснял вопрос, имеет ли молодой человек по своему происхождению право быть принятым в школу. Однако незадолго до революции в этом вопросе, как почти во всех остальных, начинались некоторые послабления, и в 1771 году в одну из лучших военных школ Франции был, в виде исключения, принят 18-летний Лазарь Карно — «из семьи буржуазной, но живущей по-благородному», — такова была формула послабления…

Теперь он канонизирован. Прах его покоится в Пантеоне … Это был в самом деле в высшей степени замечательный человек, человек необыкновенных дарований, вероятно, самый выдающийся из всех деятелей Французской революции. Современная Франция чтит в нем его военные и гражданские заслуги. Мало известны научно-философские работы Карно, совершенно исключительные по глубине и смелости мысли. Быть может, не вполне заслуженно забыты и его поэтические произведения. С другой стороны, официальная легенда и официальная история приписали ему добродетели, которых у него никогда не было. Карно был вместе с Робеспьером членом Комитета общественного спасения. Он объяснял впоследствии, что, всецело поглощенный делом обороны Франции, не вмешивался в Комитете ни во что другое. Официальная история не без лицемерия приняла эту версию. На самом деле Карно, конечно, несет немалую долю ответственности за террор. Мне приходилось видеть в архиве поистине пропитанные кровью документы, на которых значится подпись Карно (он подписывался маленькими буквами на краешке бумаги). Современники это отлично знали, и после 9 термидора Карно был, можно сказать, на волоске от эшафота. Когда в Конвент было внесено предложение о предании его суду, кто-то из сторонников воскликнул: «Неужели у вас поднимется рука на человека, организовавшего победу?!» «Дрожь энтузиазма пронеслась по собранию, — рассказывает официальный историк, — великое сердце Конвента излилось в страстных рукоплесканиях, и партийная злоба разбилась у ног великого гражданина».

С той поры его стали называть «Организатором Победы», — разумеется, с полным правом. Под верховным руководством Карно во Франции было создано 14 армий, которые за полтора года одержали 27 побед, взяли 116 крепостей и 230 фортов, захватили 91000 пленных, 3800 орудий, 90 знамен. Почти все знаменитые генералы времен революции и империи, не исключая самого Наполеона, либо были назначены на посты Лазарем Карно, либо в значительной степени обязаны ему своим возвышением. Сам же он так и умер в чине батальонного командира: всегда отказывался пожаловать себе генеральский чин. Добавлю, что в пору почти всеобщего, повального казнокрадства Карно до конца дней остался безукоризненно честным и бедным человеком. В те времена взятки, предлагавшиеся подрядчиками высокопоставленным лицам, от которых зависели подряды, назывались «булавками» (в полушутливой форме предполагалось, что деньги идут в подарок жене на булавки). От Карно зависели многомиллионные подряды, и «булавки» ему предлагались беспрестанно. Он их принимал и передавал под расписку в казну, как патриотический дар со стороны подрядчика. Как-то на инспекционную поездку ему было ассигновано 24 тысячи франков. По окончании поездки он вернул казне излишек в 10 680 фр.: «всего не истратил». Администрация не могла прийти в себя от изумления — это изумление у людей, знающих нравы той эпохи, длится вот уже полтораста лет… (и нам есть чему подивиться прим. автора).

Карно, как сказано выше, писал стихи и любил поэзию. В пору революции во Франции вышел первый, кажется, хороший перевод произведений прославленного персидского поэта XIII столетия Саади. Не могу понять, что именно увлекло Карно в творчестве этого поэта: ни мрачная, аскетическая, почти мизантропическая философия «Бустана» и «Гулистана», ни граничащая с порнографией эротика того произведения, которое сам Саади назвал «Мерзостями» («Хебисат»), нравиться суровому республиканцу, собственно, никак не должны были бы. Вероятно, бурная жизнь Саади напоминала Организатору Победы его собственную жизнь. Как бы то ни было, он несколько неожиданно назвал именем персидского поэта своего сына, родившегося в 1796 году. Старший сын Карно был первый и предпоследний во Франции человек, носивший имя Сади. Он очень рано — вот уж именно «преждевременно» — скончался от холеры. По окончании Политехнической школы лейтенант Сади Карно написал свое единственное, очень коротенькое произведение: «Размышления о движущей силе огня». По словам знаменитого физика лорда Кельвина, эта небольшая, теперь классическая, сыгравшая огромную роль в истории науки работа никому при жизни не известного молодого человека, «перевешивает всю физику XIX столетия».

Сади Карно

Лорд Кельвин, если и преувеличивал для красного словца, то не слишком. В 1824 году Сади Карно публикует единственную свою статью в точности озаглавленную «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу (Réflexiones sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développe cette puissance)». В этой изумительной работе Карно придумал множество понятий, использующихся в термодинамике и сейчас: представление об идеальной тепловой машине, идеальном цикле, обратимости процесса. Карно сообразил, что для цикличности тепловой машины необходим перепад температур, и более того придумал цикл, в котором величина работы определяется только разностью температур нагревателя и холодильника и не зависит от природы рабочего тела. В сущности, Карно предложил одну из формулировок Второго Закона Термодинамики, одного из самых удивительных постулатов современной физики, определяющего направление полета стрелы времени, упорно и непреклонно летящей из прошлого в будущее. Самое удивительное в работе Карно, это ее прорастание «на пустом месте». Опыты Джоуля по определению механического эквивалента тепла будут проведены только через двадцать лет после выхода в свет работы Карно, а работа Клаузиуса «О движущей силе теплоты и о законах, которые можно отсюда получить для теории теплоты» будет опубликована только в 1850 году, уже после смерти Сади Карно. Гениальность Сади Карно еще ярче заблистала в XXI веке: дело в том, что коэффициент полезного действия придуманной им машины обладает поразительной устойчивостью: коэффициент полезного действия квантовой и релятивистской машин Карно, в точности совпадает с кпд классического цикла Карно. Более того, коэффициент полезного действия машины Карно, использующей в качестве рабочего тела одну-единственную частицу оказывается все тем же.² В это трудно, поверить, но это именно так.

Сади Карно умер в 1832 году от холеры тридцати шести лет отроду. Из страха перед холерой многие вещи Сади, в том числе и его бумаги были похоронены вместе с ним с целью дезинфекции. Именно по этой причине сохранилось лишь несколько научных трудов Карно (по видимости, и тут вмешался «союз девяти»). Статус и смысл Второго Закона Термодинамики остаются предметом ожесточенных дискуссий по сей день. Дело в том, что Второе Начало расположилось у границы физики и не-физики. Оно утверждает, что все наблюдаемые, происходящие в природе процессы в той или иной степени необратимы, не воспроизводимы, а наука, вообще, и физика, в частности, умеют обращаться только с воспроизводимыми процессами. Все наблюдаемые процессы — необратимы, ибо по необходимости включают в себя макроскопическую диссипативную систему, будь то наблюдатель или измерительный прибор. Полностью обратимые процессы возможны лишь в потенциальном, идеальном, платоновском мире, описываемом обратимыми же уравнениями механики Ньютона и квантовой механики, пренебрегающими диссипацией. Таким образом, Второй Закон Термодинамики (в любой из его формулировок) представляет собою фундаментальный физический закон, обобщающий всю гамму доступных нам наблюдений, отнюдь не сводимый к представлениям классической и квантовой механик.³

Разумеется, Второе Начало волнует человечество менее нежели наряды и задница Ким Кардашьян, которые интересуют куда более обширную аудиторию. Запрос в Google на тему «second law of thermodynamics» дает 54х10⁶ результатов, в то время как просьба поискать Kim Kardashian выбрасывает 470х10⁶ линков, разница в добрый/недобрый порядок, так что средняя интеллектуальная температура по виду Homo Sapiens, по-видимому, довольно стабильна, но «союз девяти» с этим аргументом не согласился и научная деятельность Сади Карно была твердо пресечена, с ним управились.

Литература

1. Алданов М. Очерки, Убийство Президента Карно, Новости Москва, 1995.
2. Bormashenko E., Shkorbatov A., Gendelman O., The Carnot engine based on the small thermodynamic system: Its efficiency and the ergodic hypothesis, American Journal of Physics, 75 (10) (2007) 911-915.
3. Бормашенко Э. Метафизический Статус Стрелы Времени и Второго Закона Термодинамики, Семь Искусств, 1 (152), 2023.