физики и химии первой дисциплиной, столкнувшейся с проблемой сложности, была термодинамика» [14].
Ее основной закон – так называемое второе начало, – гласящий, что в изолированных системах энтропия возрастает, стал одновременно и основным принципом философского понимания развития мира. Значение термодинамики для развития фундаментальной науки о системах оказывается столь велико, что необходимо хотя бы кратко остановиться на истории ее развития.
Становление термодинамики как самостоятельной науки связывают с деятельностью французского военного инженера Сади Карно. Его единственное опубликованное сочинение «Размышление о движущей силе огня» вышло в 1824 г. В этом небольшом произведении (всего 43 страницы) Карно сформулировал основные принципы новой науки, термодинамики, окончательно сформировавшейся три десятилетия спустя. И более того: Карно первым высказал идеи, легшие в основу так называемого «второго начала термодинамики» – одного из наиболее фундаментальных общесистемных положений, указывающих направление процессов развития видимой нами части Вселенной[6]. «Движущая сила, – говорит Карно, – существует в природе в неизменном количестве, она никогда не создается и не уничтожается, но меняет форму и вызывает то один род движения, то другой…» [23].
Идеи Карно были развиты Г. Гельмгольцем в 1847 г. в его работе «О сохранении силы» [23]. В ней Гельмгольц впервые дал математическое обоснование закона сохранения энергии и, проанализировав большинство известных в то время физических явлений, показал всеобщность этого закона. В частности, он указал, что происходящие в живых организмах процессы также подчиняются закону сохранения энергии. Утверждение Гельмгольца вступало в явное противоречие с бытовавшей в то время концепцией существования особой «живой силы», якобы управляющей организмами.
Гельмгольц также впервые доказал применимость принципа наименьшего действия, согласно которому для данного класса сравниваемых друг с другом движений системы действительным является то, для которого физическая величина, называемая действием, имеет минимум, к тепловым, электромагнитным и оптическим явлениям. В конечном счете он распространил его и на процессы, происходящие в живых организмах.
Но в полной мере идеи Карно были восприняты только в начале второй половины XIX века, когда благодаря работам Рудольфа Клаузиуса произошло окончательное формирование науки термодинамики. Одна из величайших заслуг Клаузиуса состоит в том, что он впервые ввел понятие S – функции, или энтропии как количественной меры неупорядоченности состояния системы. (Согласно введенной им зависимости, изменение энтропии dS соответствует отношению поглощаемого системой тепла dQ и абсолютной температуры этой системы Т.) Для простых систем, типа идеального газа, он устанавливает зависимость:
Клаузиус[7]
Карно (Carnot) Николя Леонар Сади (1796–1832), известный французский физик и математик. Сын математика и знаменитого политического деятеля Великой Французской революции, военного министра Наполеона, Лазара Карно. Единственная работа Сади Карно считается основополагающей в термодинамике. Скончался от холеры, всё его имущество, включая научные записи, было сожжено.
Клаузиус (Clausius) Рудольф Юлиус Эмануэль (1822–1888), выдающийся немецкий физик, один из основателей термодинамики. Учился в Берлинском университете. Профессор университетов в Цюрихе (с 1857 г.), Вюрцбурге (с 1867 г.), Бонне (с 1869 г.).
