В современной физике существует такое глубоко научное понятие, как энтропия. Оно настолько глубокое, что невооруженным глазом рассмотреть ее суть практически невозможно. Но мы с вами, заинтересованными в поисках смысла физики, все же попытаемся это сделать.
Терзают смутные сомнения, стоит ли начинать наше путешествие в мир энтропии с тех формулировок, которые дают энтропии в студенческих учебниках. Вдруг читатель это не переживет и читать дальше не станет. Поэтому сразу договоримся, что после этих определений дальше все будет проще и интереснее.
Начнем с того, что вообще не понятно:

Такое определение – плод долгих раздумий и развития такой науки, как термодинамика. Хотя, похоже, плод был раньше, а это уже вторичный продукт переработки этого плода способами, о которых лучше не задумываться.
Итак, начнем с самого начала, когда в Европе в средние века зародилась наука, и все было проще, интереснее и понятнее. Откуда же она там взялась? Кого европейцы должны благодарить за свое истинное просвещение и не делают этого?
«То, что мы называем наукой, возникло в Европе как результат нового духа познания, новых методов исследования, метода эксперимента, наблюдения, измерения, развития математики в форме, не известной грекам. Этот дух и эти методы были привнесены в европейский мир арабами» - писал известный западный исследователь, антрополог и этнограф Роберт Бриффолт в своем фундаментальном труде «Становление человечества».
Действительно, в эпоху аббасидского халифата (8-13 век) арабская наука получила особое развитие: строились астрономические обсерватории, библиотеки, здания для научной и исследовательской деятельности. Ученые арабо-мусульманского мира активно изучали математику, физику, астрономию, медицину, историю и др.

Это Аль- Карауин, самый старый действующий университет мира, основанный в 859 г. Фатимой Аль-Фихри. С 9 века здесь изучали Коран, исламское право, грамматику арабского языка, риторику, математику, астрономию и медицину.
Начиная с 1130 года гильдия переводчиков, образованная в испанском городе Толедо архиепископом Раймондом, стала переводить на латынь известных арабских ученых. В своей истории арабской медицины доктор Леклерк приводит примеры более 300 арабских трудов. Надо отметить, что в те века Испания, граничащая с исламским миром, представляла собой наиболее развитую часть Европы.
Затем геополитическая ситуация в мире изменилась, и Европа оказалась наследницей огромного багажа знаний. Как же она им распорядилась?
Начиная с 17 века и последующие 300 лет в Европе действительно бурно развивалось естествознание в разных его проявлениях. Но что хочется отметить: агрессивный и воинственный дух соперничества всегда сопровождал в европейской официальной науке поиск истины и ВЫБОР НА ОСНОВЕ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ПУТЕЙ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА.
Яркий пример тому – история развития физики, цель которой было снабдить назревший технический прогресс человечества в 17-20 веках доступными источниками необходимой энергии.
Как оказалось в процессе научных исследований, можно использовать два способа генерирования энергии для дальнейшего технического оснащения человеческой цивилизации:
- добывать ее, используя тепловое хаотическое движение частиц,
- добывать ее, используя упругие и упорядоченные свойства эфира.
В чем разница?
Чтобы это понять, поговорим о каждом способе отдельно.
Начнем с эфира – этого больного места современной физики. Вернее, боль есть, а места в физике у него нет: как у инвалида – руку отрезали, а фантомная боль в отрезанной руке осталась. Эфир благодаря усилиям Эйнштейна, создавшего Теорию Относительности, из физики был удален. Но он долго сопротивлялся и имел множество талантливых исследователей.
Еще в 17 веке замечательный голландский физик, математик, астроном, механик Христиан Гюйгенс высказал предположение о том, что свет – это волна, и что передвигается он скачкообразно. Поэтому должна существовать светоносная среда – эфир, т.к. любая волна – это возмущение какой-либо среды. Гюйгенс создал прекрасную модель эфира, которую знаменитый физик Максвелл считал лучшей.
Но ему оппонировал небезызвестный Исаак Ньютон. Он утверждал, что свет – это корпускула («частичка»), и что двигается она равномерно прямолинейно в пустом пространстве. Этим своим победоносным, как оказалось, заявлением он заложил фундаментальные основы для создания Теории Относительности в будущем.

К счастью, через 100 лет после спора Гюйгенса и Ньютона родился Томас Юнг, который доказал простейшим опытом, что свет имеет волновую природу.
Юнг писал в 1801 году: «Светоносный эфир, в высокой степени разреженный и упругий, заполняет вакуум. Колебательные движения возбуждаются в этом эфире каждый раз, как тело начинает светиться». Юнг первым предположил, что свет – это поперечная волна. Возьмем на заметку, что поперечные волны могут распространяться только в твердых телах.

Надо сказать, что до начала 20 века ни один здравомыслящий ученый-физик не сомневался в наличии светоносной материи. Иначе невозможно было бы построить работающие и дающие практический результат теории. Рене Декарт, Леонард Эйлер, Михаил Ломоносов, Дмитрий Менделеев, Майкл Фарадей, Джеймс Максвелл, Генрих Герц, Анри Пуанкаре, Хендрик Лоренц и многие другие успешные ученые в основе своих исследований предполагали наличие эфира.
Но вот к началу 20 века необходимые теории были созданы, нужные результаты получены, но появились и ненужные результаты.
Исследовательская деятельность сербского изобретателя Николы Теслы показала возможность беспроводной передачи энергии на расстоянии и генерирование ее в любой точке пространства (знаменитая башня Уорденклиф).

При этом Тесла утверждал, что как только беспроводная энергия будет распространяться по всему миру, она станет доступна практически каждому человеку, и цены на нее резко упадут. «А как мы будем зарабатывать на этом деньги?» - риторически спросил Морган, финансировавший исследования Теслы, и полностью отказал ему в деньгах. Не смог Тесла найти финансирование своего проекта и у других финансистов, все вложения которых основаны на собственной выгоде. Более того, с этого момента само понятие эфира стало дискредитироваться в науке и заменяться новыми, не физическими, а геометрическими представлениями о пространстве.
«В своих исследованиях я всегда придерживаюсь принципа, что все явления в природе, в какой бы физической среде они не происходили, проявляются всегда одинаково. Волны есть в воде, в воздухе... а радиоволны и свет – это волны в эфире. Утверждение Эйнштейна, о том, что эфира нет, ошибочно. Трудно представить себе, что радиоволны есть, а эфира – физической среды, которая переносит эти волны, нет» - писал Тесла в своих заметках.
 Как же смогли победить эфир и убрать его со страниц науки?
Сделали это с помощью одного остроумного опыта два исследователя: Альберт Майкельсон и Генри Морли.

Их опыт является классическим и единственным в доказательстве отсутствия эфира. Эти люди рассуждали следующим образом: предположим, эфир неподвижен, как воздух в жаркий июльский день. Но вот вы сели в катер и поплыли по синему теплому морю (везет же некоторым физикам!). Что вы будете ощущать в неподвижном воздухе? Ветер! А в направлении, перпендикулярном вашему катеру, этого ветра не будет (по законам векторной алгебры). Вот поисками этого эфирного ветра Майкельсон и Морли занялись в 1887 г. Они его не нашли. И другие экспериментаторы в течение многих десятилетий в разных условиях проводившие этот же опыт, не находили тоже. Вывод напрашивался сам собой – эфира нет.

Почему же аналогия движения более плотного тела (пассажир катера) в менее плотном теле (воздух) дала отрицательные результаты?
Возвращаемся к Тесле. «Сравнивая скорость звука в воздухе со скоростью света в космосе я пришел к выводу, что плотность эфира в несколько тысяч раз выше плотности воздуха…» - писал Тесла в своих заметках.
Помним о Юнге, который указал, что свет – поперечная волна. А поперечные волны распространяются только в твердых телах. Получается, что наша планета двигается в твердом космосе, как крот в земле.

Ассоциация с кротом принадлежит Тесле, который описывал принцип работы эфирного двигателя, сравнивая его с движением крота в земле.
Вспоминаем Ивана Ярковского, русского ученого конца 19 века, который разработал очень интересную кинетическую модель гравитации. В ней он утверждал, что планета двигается по орбите вокруг Солнца и поглощает эфир, благодаря чему внутри планеты образуются различные химические элементы и массы, а остаточный эфир излучается наружу и служит своеобразным реактивным элементом движения планеты. И никакого ветра!
Синтезируя эти мнения, получаем модель движения планеты как менее плотного тела в более плотном, как движение пузырька воздуха в толще воды. Другими словами, получаем совсем другую историю.

Можно ли в принципе практическим путем доказать существование эфира? Знаменитый французский математик, физик, астроном, философ Анри Пуанкаре в своих работах указывал на то, что это невозможно. Но зная природу эфира, возможно получить неиссякаемый источник силы (энергии).
Но развитие науки пошло другим путем.
Это было очень остроумно: представить человечеству тепловое хаотическое движение молекул как единственный источник энергии для его нужд.
Считается, что мысль о возможности возникновения механической силы за счет использования теплоты первым высказал Сади Карно, французский инженер. В 1824 году он опубликовал небольшую брошюру «Размышления о движущей силе огня и о машине, способной развивать эту силу». То есть он размышлял на тему «паровоза»… Карно писал: «Тепло – это не что иное, как движущая сила, или, вернее, движение, изменившее свой вид. При использовании теплоты всегда возникает движущая сила и наоборот». Карно умер в довольно молодом возрасте от холеры, так и не узнав, что его имя войдет в историю физики и что человечество надолго увязнет в тепловых двигателях.
На эту брошюру долго не обращали внимания, пока она не попала в руки Клайперона, французского физика и инженера. Идея Карно его заинтересовала, и он сделал математическое обоснование идеальной тепловой машины.

С этого момента физика пошла по пути создания не вечного двигателя, использующего упругие и упорядоченные свойства эфира, а тепловых машин принципа Карно на основе хаотичного теплового движения.
Интересно, что уже в 1775 году Парижская академия наук первой в мире принимает решение больше не рассматривать патенты на создание «вечного двигателя», заявки на которые в 18 веке сыпались, как грибы после дождя.
Физика твердо встала на путь изучения возможностей тепла и преобразования его в механическую энергию и на этой основе решила познать всю Вселенную. Джоуль, чьим именем названа единица измерения количества теплоты и вообще энергии, писал: «Все подчиняется мудрости Великого архитектора природы, создавшего механическую Вселенную». Вот так Вселенная стала обладать только механическими свойствами, в основе которых лежит преобразование тепла.

Можно ли назвать Джоуля, владельца большого винного завода и не имеющего никакого образования, физиком? Во всяком случае он вел активную физическую деятельность и оказал большое влияние на создание механической термодинамики (тепло-сила).
Термодинамика только изначально ставила перед собой цель подчинить себе движущую силу пара, а потом расширила сферу своих интересов и необоснованно стала теорией о превращении всех форм энергии.
Современная термодинамика, на которой стоят все киты нашей «плоской физики», основана на нескольких постулатах:
1.    Система может совершить работу только за счет своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Как следствие: невозможно создание вечного двигателя 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника (Первый закон термодинамики).
2.    Работа производится только при переходе тепла от более теплого тела к более холодному (Второй закон термодинамики). Это утверждение сформулировал еще Сади Карно в 1824 году. Или еще очевиднее формулировка: нельзя передать тепло от менее нагретого тела более нагретому.
Через 100 лет это утверждение дало фантастические плоды. Оно превратилось в настоящий кошмар для науки, так как родилось такое понятие, как «энтропия».
 Первым понятие «энтропия» ввел в 1851 году английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин). В его понимании энтропия – мера превращения тепловой энергии в механическую и наоборот.
В 1861 году Рудольф Клаузиус идет дальше и уточняет: энтропия – это величина, характеризующая ту часть энергии тел, которая не может быть превращена в работу, а рассеивается в виде теплоты вследствие трения, теплопроводности и конечности времени. То есть, когда уголь сгорает в топке паровоза, часть тепла рассеивается в окружающем пространстве, съедается трением и не все переходит в работу колес.

Из этого вытекают следующие неожиданные выводы: из-за энтропии (потери теплоты при совершении работы) с течением времени произойдет выравнивание температуры и на Земле, и во всей Вселенной. Предполагается, что вся Вселенная функционирует по типу тепловых двигателей (паровоза), и тепловая энергия является основной формой энергетических преобразований. Это приведет к полному прекращению преобразования энергии в работу, так как для этого нужно более нагретое тело и менее нагретое тело (принцип Карно). Наступит тепловая смерть Вселенной.
Друзья, не от того, что Вселенная остынет согласно общепринятому мнению, а от того, что установится одинаковая температура во всей Вселенной! В таких условиях совершение работы за счет теплообмена невозможно. А пока мы только на пути к такому коллапсу, энергии нам достается со временем все меньше и меньше, так как разность температур между телами уменьшается. И усилий на генерирование энергии нам надо прикладывать все больше и больше и при этом двигаться к собственной гибели.
Такую безрадостную картину рисует нам современная термодинамика, которая поставила частный физический принцип во главу всей многообразной и многоликой Вселенной.
Навряд ли Клаузиус сочинял такой апокалиптический сценарий для человечества. В его представлении энтропия еще была безобидным физическим понятием. Большой вклад в развитие понятия энтропии внес австрийский физик-теоретик Людвиг Больцман.

Он потратил большую часть жизни, стараясь наполнить особенным смыслом понятие «энтропия». В конце концов он впал в глубокую депрессию и свел счеты с жизнью. Но все же успел доказать математическим способом связь энтропии с вероятностным состоянием изолированной системы, аналогом которой являлась в его представлении наша Вселенная.
С этого момента физика стала уходить в катакомбы смутного сознания и наполнять понятие «энтропии» всевозможными смыслами: теперь энтропию определяют как меру неупорядоченности системы (меру хаоса) и как количество энергии, недоступной для использования или превращения в другие виды энергии. При этом количество недоступной энергии (энтропии), со временем только нарастает.
Что лежит в основе такой модели, и где Вселенная запасает такую недоступную людям энергию? Вернемся к Больцману. Он предположил, что согласно статистическому объяснению энтропии, Вселенная когда-нибудь должна была родиться. До этого бытовало мнение, что Вселенная – это большое газовой облако, которое существует само по себя бесконечно, и все частички находятся в тепловом хаотичном движении.
Так вот, представим себе банку (прообраз Вселенной). Она наполнена белыми и черными шариками, которые постоянно хаотично перемешиваются (прообраз современной меры энтропии). Это хаотичное движение является по Больцману наиболее вероятностным состоянием системы.

В какой-то момент в определенной части банки шарики выстроились в один цвет по слоям, то есть упорядочились. Вероятность такого события мала, но она существует. При этом не нужно никакого Создателя. В этом месте зародилась сфера жизни, и энергия есть суть упорядоченности. Понятно, что вероятностное состояние такой сферы многократно ниже, чем окружающего пространства. Но вокруг этой сферы все продолжает перемешиваться. Поэтому упорядоченные шарики теряют своих упорядоченных соратников, которых поглощает окружающий хаос, то есть энтропия (как мера неупорядоченности) нарастает. А так как энергия жизни черпается из упорядоченных слоев, то ее остается все меньше. Наступит момент, когда все шарики опять будут хаотично двигаться, и жизни не будет. Эту замечательную модель, положенную в основу представлений современной физики о Вселенной, называют банкой Больцмана. А в современной научной интерпретации это звучит следующим образом: «Любая изолированная система самопроизвольно переходит из менее вероятностного состояния в более вероятностное состояние». Так сейчас формулируют 2 закон термодинамики.
Получается, что все мы там:

Английский астрофизик Артур Стенли (1882-1944 г.г.) в своей Гиффордской лекции «Природа физического мира» утверждал, что «закон возрастания энтропии со временем занимает высшее положение среди других законов природы. Если обнаружится, что какая-нибудь теория Вселенной противоречит 2 закону термодинамики, то такой теории не остается ничего другого, как погибнуть в глубочайшем смирении».
Но мы то уже понимаем, что у нас есть другой путь развития и другие источники энергии!
 «Наш мир погружен в огромный океан энергии, мы летим в бесконечном пространстве с непостижимой скоростью. Всё вокруг вращается, движется — всё энергия! Перед нами грандиозная задача — найти способы добычи этой энергии. Тогда, извлекая ее из этого неисчерпаемого источника, человечество будет продвигаться вперед гигантскими шагами» Никола Тесла, 1891 г.