Неисчерпаемая чистая энергия

 

Идея вечного двигателя зародилась, скорее всего, в викторианскую эпоху, но в 2007 году ирландская компания «Steorn» подняла большую шумиху в прессе, заявив, что ей удалось создать подобное устройство. Было дано обещание продемонстрировать машину, производящую «неисчерпаемую чистую энергию». По заявлению компании, устройство под названием «Orbo» использовало магнитные поля для выработки энергии из ничего. После массированной рекламной кампании демонстрация машины в Лондоне была отложена «из‑за технических сложностей». Было дано разъяснение, что освещение создает слишком высокую температуру, приводящую к выходу из строя подшипников. Казалось, что на устранение неисправностей уйдет от силы несколько дней, однако демонстрация «Orbo» так и не состоялась.

Предполагается, что в этом устройстве используется комбинация фиксированных и подвижных магнитов, которые перемещаются по сложной траектории в магнитном поле Земли и за счет этого вырабатывают энергию. Компания «Steorn» присоединилась к длинной череде изобретателей, чьи попытки создания вечного двигателя закончились неудачей. Под вечным двигателем следует понимать машину, работающую на подлинно возобновляемых источниках энергии. Когда мы считаем «возобновляемой» энергию ветра или солнечного света, то упускаем из виду, что она поступает к нам все‑таки извне – от Солнца. Несмотря на то что эти источники будут существовать еще очень и очень долго, их нельзя назвать поистине вечными.

 

Возрастание энтропии

 

Второе начало термодинамики часто формулируется как возрастание энтропии. На первый взгляд энтропия представляет собой весьма расплывчатое понятие. Попросту говоря, это мера беспорядка и хаоса в системе. В вашем теле, например, энтропия намного меньше, чем просто в наборе химических веществ, из которых оно состоит, потому что организм обладает структурой. А вот в комнате подростка энтропия достаточно велика. Чем больше беспорядка, тем выше энтропия. На самом деле энтропия – это не описательное понятие, а статистическая единица измерения. Она выражается в количестве способов, с помощью которых можно организовать различные элементы системы.

Если взять, к примеру, буквы, напечатанные на этой странице, то существует лишь один способ расставить их в таком порядке, чтобы получились именно те слова, которые вы читаете. Бесчисленное множество других вариантов расстановки не приведет к желаемому результату. Поэтому в данном случае энтропия мала, но, согласно второму началу термодинамики, для этого требуется затратить много энергии. Буквы не сами по себе сложились в слова. Мне пришлось немало потрудиться, чтобы их написать. Большой труд вложили также редакторы и печатники. Любые опечатки, пропуски букв и другие погрешности вносят беспорядок в текст и тем самым повышают энтропию.

Представляется совершенно логичным, что энтропия возрастает. Например, чашка чая, стоящая на столе, характеризуется более высоким уровнем порядка, чем осколки той же чашки, разбросанные по полу. Повысить энтропию очень просто: достаточно лишь уронить чашку. Но зато практически невозможно понизить ее уровень, собрав все осколки воедино и воссоздав из них целую чашку.

Идея возрастания энтропии использовалась как аргумент против сторонников естественной эволюции жизни на Земле. Земля родилась из хаотичного набора молекул и постепенно развилась в относительно высокоорганизованную планету, на которой обитают различные формы жизни. Кое‑кто склонен полагать, что это доказывает вмешательство Творца, который создал порядок из хаоса. Однако в данном случае мы имеем дело с неверным пониманием второго начала термодинамики, в соответствии с которым энтропия возрастает (или остается прежней) только в замкнутых системах, без притока энергии извне. Но наша планета не является замкнутой системой. Мы получаем колоссальное количество энергии от Солнца, и второе начало здесь неприменимо.

 

Физика монстров

 

Связь между энтропией и развитием жизни – это не единственный пример влияния базовых законов физики на живые существа. У вашего организма нет никаких проблем с законами физики (если не считать того, что отдельные участки кожи с возрастом начинают обвисать под действием силы тяготения). Но когда мы имеем дело с монстрами, ситуация существенно меняется. К таким монстрам, порожденным нашей фантазией, чаще всего относятся пауки и насекомые огромных размеров. Что будет, если такой безжалостный убийца, как паук, вырастет до размеров, при которых его добычей вполне может стать человек? Но лучше задуматься над тем, почему мы никогда не встречались с такими чудовищами. Почему они не выросли до таких размеров, которые позволили бы им завоевать весь мир? Вспомните громадных муравьев из фильма ужасов 1950‑х годов «Они!» или гигантских пауков из «Властелина колец» и «Гарри Поттера».

Если подобные монстры являются вам в ночных кошмарах, можете успокоиться. Они не могут существовать. Представьте себе, что мы увеличили паука в 100 раз. Какой ужас! Это значит, что он стал в 100 раз шире, а его ноги – в 100 раз длиннее. Если мы разрежем такую ногу поперек, то площадь среза будет в 10 000 (100 × 100) раз больше, чем у обычного паука.

А что с весом? Вес зависит от объема, следовательно, такой паук будет в 1 000 000 (100 × 100 × 100) раз тяжелее. А это значит, что увеличившийся в миллион раз вес должны будут поддерживать ноги, ставшие толще лишь в 10 тысяч раз. Этот паук сразу же рухнет под собственным весом.

Нечто подобное произошло бы и с любым млекопитающим (включая человека), но у пауков и насекомых при увеличении размеров возникает еще одна проблема. Они дышат всей поверхностью кожи. Ее площадь при увеличении размеров в 100 раз увеличится лишь в 10 тысяч раз. Для снабжения туши, ставшей в миллион раз тяжелее, просто не хватит кислорода. Такой огромный паук умрет от удушья сразу же после того, как у него сломаются ноги. Так что причин для страха нет.

 

Ходьба на двух ногах

 

Вернемся к телу человека. На первый взгляд наши средства передвижения устроены проще, чем у паука. Ведь ему приходится одновременно управлять работой восьми ног, чтобы не запутаться в них и не споткнуться. Разумеется, при наличии всего двух ног нам нужно осваивать относительно меньше необходимых двигательных навыков. Но у нас возникает другая проблема.

Две ноги представляют собой весьма неустойчивую опору. Чтобы это понять, достаточно лишь взглянуть на малыша, который пытается делать первые шаги. Разница здесь примерно такая же, как езда на трехколесном и двухколесном велосипеде. Когда мы впервые садимся на двухколесный велосипед, поддержание равновесия дается нам с большим трудом. То же самое испытывает и тот, кто учится ходить на двух ногах. Для этого требуются постоянная практика и большие затраты энергии. Фактически ходьба на двух ногах представляет собой непрерывный процесс падения вперед, но мы вовремя успеваем подставить очередную ногу, чтобы не рухнуть на землю.

 

Для нервных непосед

 

Для того чтобы встать со стула, требуется значительно больше энергии, чем для того, чтобы сесть. Но многие из нас не в состоянии сидеть спокойно. Интересно понаблюдать за людьми, находящимися вроде бы в состоянии покоя, но при этом совершающими массу ненужных мелких движений. К примеру, руки практически всегда находятся в движении. Моя бабушка часто сидела в кресле, сложив руки, и при этом непрерывно крутила большими пальцами. Это довольно распространенная привычка, хотя трудно объяснить, зачем люди это делают.

А есть еще люди, которые постоянно хрустят суставами пальцев.

Это действует нам на нервы, и, чтобы положить конец назойливой привычке, мы говорим таким людям, что если они и впредь будут поступать подобным образом, то им неизбежно грозит артрит. Но так ли это на самом деле? Один человек поставил перед собой цель выяснить истину. Врач из Калифорнии Дональд Унгер каждый день на протяжении 60 лет вытягивал себе суставы фаланг пальцев, добиваясь характерного хруста. При этом он экспериментировал только с левой рукой.

Разумеется, трудно прийти к каким‑то достоверным выводам на основании опыта одного человека (всем нам нередко приходится слышать высказывания типа «Я курю по 40 сигарет в день начиная с двадцатилетнего возраста, и мне уже 95 лет»), тем не менее левая рука доктора Унгера не претерпела никаких негативных изменений по сравнению с правой. Поэтому связь между привычкой хрустеть пальцами и артритом вполне может оказаться очередным мифом.

Но, независимо от того, есть ли у вас такая привычка, я предлагаю перейти к следующей теме.

 

 

Голова кругом

 

Прокатитесь на американских горках. В этом аттракционе вы то падаете, то взмываете вверх, вас переворачивает вниз головой и бросает из стороны в сторону. В результате вы полностью теряете ориентацию. Что при этом происходит? Как подобная забава влияет на ваши органы чувств? Когда вы выходите из кабинки, у вас продолжает кружиться голова, а земля словно уходит из‑под ног. Почему так происходит? Ведь все уже закончилось.

Органы чувств чрезвычайно важны для жизни. С их помощью происходит взаимодействие с окружающей средой. Без них вы ничего не смогли бы понять во внешнем мире и ни на что не реагировали бы.

 

Сколько у вас чувств?

 

Давайте подсчитаем свои чувства. Первое число, которое приходит в голову, – пять. Но при воспоминании об американских горках выясняется, что это не так. Какое из пяти традиционных чувств (зрение, слух, обоняние, осязание и вкус) подсказывало вам, что вы сидите вниз головой? Возможно, вы скажете, что зрение, но неужели вы считаете, что с закрытыми глазами не заметите, что находитесь вверх ногами? Известная всем «большая пятерка», конечно, важна, но это лишь начало нашего путешествия в мир органов чувств.

Мы уже касались зрения, когда рассматривали звезды. А что такое слух?

Часто приходится слышать, что звук распространяется в виде волн, но точнее было бы сказать, что это последовательность импульсов. Обычно мы представляем себе волну как рябь на воде. Но гребень волны на воде перпендикулярен направлению ее движения (поперечная волна), а в звуковой волне направлен туда же, куда движется звук (продольная волна).