|
|
ОглавлениеГлава 2. Естественнонаучная картина мира Глава 3. Механика и механистическая картина мира Глава 4. Электромагнитная концепция мира Глава 5. Концепция относительности пространства–времени Глава 6. Термодинамика и концепция необратимости Глава 7. Концепция дискретности и квантовая механика Глава 8. Концепция атомизма и элементарные частицы Глава 9. Концепция детерминизма и стохастические законы Глава 10. Концепция космической эволюции и Вселенная Глава 11. Концептуальные уровни в познании веществ и химических систем Глава 12. Концепция геологических процессов и геосферных оболочек на Земле Глава 13. Концепция уровней биологических структур и организация живых систем Глава 14. Концепция биосферы и экология Глава 15. Концепция биологической и глобальной эволюции Глава 16. Концепция человека в естествознании Глава 17. Синергетика и концепция самоорганизации Глава 18. Концепция системного метода исследования Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 6. ТЕРМОДИНАМИКА И КОНЦЕПЦИЯ НЕОБРАТИМОСТИРассматривая законы движения в классической механике, мы не обращали внимания на характер времени, посредством которого описываются процессы изменения. Время в ней выступало в качестве особого параметра, знак которого можно менять на обратный. Действительно, если заданы начальное состояние системы, т. е. ее координаты и импульс, и известны уравнения движения, то в механике можно вполне однозначно определить любое ее состояние как в будущем, так и в прошлом. Следовательно, направление времени никак не учитывается в классической механике. То же самое следует сказать о квантовой механике, хотя в ней предсказания имеют лишь вероятностный характер. Такое представление о времени противоречит как повседневной нашей практике, так и тем теоретическим воззрениям, которые установились в естественных науках, изучающих конкретные изменения во времени (геология, палеонтология, биология и др.). Если классическая физика и особенно механика изучали обратимые процессы, то биологические, социальные и гуманитарные науки ясно показывали, что предметом их исследования служат процессы необратимые, изменяющиеся во времени и имеющие свою историю. Наиболее резкое противоречие в XX в. возникло между прежней физикой и эволюционной теорией биологии. Если, например, в механике все процессы представляются обратимыми, лишенными своей истории и развития, то еще в XIX в. теория Дарвина убедительно доказала, что новые виды растений и животных не остаются неизменными, а возникают и развиваются в ходе естественного отбора и борьбы за существование. В этой борьбе выживают те организмы, которые оказываются лучше приспособленными к изменившимся условиям окружающей среды. Следовательно, в живой природе изучаемые процессы являются необратимыми. В еще большей мере это относится к развитию экономических, культурно исторических и гуманитарных систем, где изменения происходят значительно быстрее, чем эволюция в природе, которая происходит во много раз медленнее. Физика приближалась к разрешению указанного выше противоречия через пересмотр и создание ряда промежуточных концепций, одной из которых является эволюция систем, но не в сторону усиления их организации и усложнения, а, напротив, в сторону дезорганизации и разрушения систем. 6.1. КАКИЕ СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ СУЩЕСТВУЮТ В ТЕРМОДИНАМИКЕ?Термодинамические системы состоят из огромного числа частиц, например, одна капля воды содержит 1023 молекул. Ясно, что полное описание таких систем связано с большими трудностями. Поэтому первый способ преодоления подобных трудностей заключается в использовании такого метода их изучения, который ориентирован не на индивидуальное описание элементов термодинамической системы, а на выявление тех макроскопических свойств и величин, которые отображают поведение системы в целом. Такой метод исследования называют феноменологическим, поскольку он не раскрывает внутреннее строение и структуру систем, а ограничивается их описанием на уровне феноменов или явлений. Термодинамический подход представляет одну из форм феноменологического метода описания тепловых процессов, при котором они характеризуются макроскопическими величинами, которые описывается с помощью соответствующих параметров (температура, давление, объем). При этом изменение любого параметра приводит к изменению поведения самой системы. Такой метод применим не только для описания тепловых процессов, но и других физических, химических и биологических явлений, в которых рассматриваются превращения различных форм энергии в теплоту. Поскольку, однако, этот метод абстрагируется от исследования внутреннего строения и структуры систем, то его выводы не отличаются той глубиной и точностью, какие характерны для молекулярно-кинетического метода исследования. Поэтому в дальнейшем за термодинамическим методом постепенно формировались понятия и принципы молекулярно-кинетического подхода, согласно которым макроскопические свойства вещества определялись совокупным взаимодействием большого числа составляющих его молекул. Так, например, температура тела стала рассматриваться как средняя кинетическая энергия образующих его молекул. Молекулярно-кинетическая теория вещества опирается на три основных принципа: 1) любое вещество – газообразное, жидкое или твердое – состоит из мельчайших частиц, называемых молекулами. Впервые ученые могли убедиться в существовании молекул, наблюдая под микроскопом броуновское движение взвешенных очень малых частиц, которые находились в непрестанном, беспорядочном движении под воздействием молекул жидкости. В настоящее время стало возможным некоторые молекулы наблюдать в ионный микроскоп; 2) поскольку молекулы любого вещества находятся в постоянном хаотическом, беспорядочном движении, то на этом основании теплоту часто определяют как форму беспорядочного движения молекул вещества; 3) интенсивность движения молекул зависит от температуры вещества. Основываясь на этих принципах и используя соответствующие идеализации и допущения, молекулярно-кинетическая теория строит свои модели для объяснения структур и свойств газов, жидкостей и твердых тел. Сопоставляя выводы теории с опытом, исследователи вносят коррективы и дополнения в свои модели и тем самым добиваются большей адекватности своих теоретических описаний. Однако теоретическое описание, несмотря на большую свою точность и глубину, представляет собой весьма трудоемкий процесс, требующий больших интеллектуальных усилий и громоздких вычислений. Поэтому там, где это возможно, в частности при описании простых систем и процессов, он может быть заменен термодинамическим методом. 6.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИПЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИСамые первые представления о теплоте были связаны с огнем, который в античной натурфилософии рассматривался даже как одна из стихий или субстанций, участвующих вместе с воздухом, водой и землей в образовании всех тел. Научные взгляды о теплоте появились вместе с возникновением экспериментального естествознания и изобретением прибора для измерения температуры тел – термометра. Внимание! Авторские права на книгу "Концепции современного естествознания" (Рузавин Г.И.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
