Лекция 2

ТРАНСФОРМАЦИИ ЭНЕРГИЙ

Наша следующая задача заключается в изучении трансформации энергий. Под этим я подразумеваю превращение энергии одного качества в энергию другого качества. Прежде всего, сюда относятся взаимные трансформации, или переходы известных вам двенадцати энергий. При этом, повышение уровня энергии мы будем называть анаболической трансформацией, а понижение - катаболической.

В то же время, не все энергетические изменения являются "трансформациями" в полном смысле этого слова. Так, один из постоянно протекающих процессов заключается в изменении интенсивности, без изменения качества. Например, если выставить теплый предмет на холод, он вскоре остывает. Интенсивность тепловой энергии предмета падает, но, вне зависимости от того, теплый ли предмет или холодный, теплота остается теплотой и не меняет своего качества. Трансформации энергий отличаются от изменения интенсивности по ряду параметров. Важнее всего то, что они никогда не происходят независимо. Для того, чтобы энергия одного качества могла трансформироваться в энергию другого качества, необходимо воздействие энергии третьего вида. Одним из простейших примеров является превращение энергии движения в тепло. На первый взгляд, это происходит само собой, когда движущееся тело внезапно останавливается, как, например, когда мы жмем на тормоз движущейся машины. Однако, если бы не было тормозов, машина не остановилась бы, и не выделилось бы никакого тепла. Таким образом, связующая энергия материала, из которого сделаны тормоза, должна быть задействована, для того чтобы направленная энергия движения могла произвести тепло. Это вариант катаболической трансформации, поскольку уровень тепловой энергии ниже уровня энергии движения. В случае же анаболической трансформации, необходимы особые условия, которые я буду называть аппаратом. Мы можем, следовательно, определить "аппарат", как средство осуществления анаболических трансформаций.

Прежде, чем мы перейдем к изучению примеров, я хочу напомнить вам, что в каждом из двенадцати качеств, или категорий, энергий есть свои подуровни, и каждая реально встречающаяся энергия, на самом деле, представляет собой смесь нескольких оттенков одного качества. Это обстоятельство делает изучение трансформации энергий весьма сложным. В связи с этим, нам придется упростить свою задачу, и условно рассматривать смешанные энергии как чистые разновидности, а также не принимать во внимание различные вторичные трансформации, со своей собственной судьбой. Тем не менее, мы не должны забывать, что мы искусственно упростили ситуацию, и что в реальном мире трансформация энергии является чрезвычайно сложным процессом.

В течение сегодняшней лекции мы подробно разберем пять или шесть примеров трансформации. В одном или двух случаях я покажу, как трансформация одного качества энергии в другое может породить много посторонних вторичных трансформации. В прошлом, трансформацию энергий называли "отделением тонкого от грубого". Вероятно, это относится к повышению уровня энергии, но не следует забывать, что если качество одной части энергии повышается, другая ее часть непременно должна понизиться в качестве. Если что-то движется вверх, что-то другое должно двигаться вниз.

Другое важное обстоятельство, о котором я должен сказать несколько слов перед обсуждением примеров, заключается в том, что мы не видим энергии непосредственно. Энергии, в определенном смысле, скрыты, и их не следует искать в том же измерении, в котором находятся все осязаемые, видимые и измеримые вещи. Два вещества могут быть очень похожими друг на друга, и показывать почти одинаковые результаты при физическом или химическом тестировании; однако, присущие им энергии могут коренным образом отличаться по качеству. В организме человека есть относительно небольшое число (наверное, примерно сорок или пятьдесят) высокоспециализированных химических веществ, каждому из которых присуща определенная разновидность энергий, играющая особую роль в поддержании тончайшего равновесия процессов нашего органического и физического существования. Зная только химические характеристики этих веществ, мы не могли бы предвидеть наличие у них подобных удивительных свойств. При этом, каждая такая молекула способна нести в себе соответствующие энергии, поскольку формируется согласно четко заданному паттерну. В то же время, само по себе это вещество не является энергией, оно не представляет важности для нашей сегодняшней темы. Например, существует особое вещество, аденозин трифосфат (АТФ), имеющееся в организмах всех животных, и обладает способностью запасать и в любой момент высвобождать довольно большое количество определенной энергии, которая используется для формирования тканей организма и даже высших веществ. Думаю, можно с уверенностью утверждать, что ни один химик, если ему дать для изучения образец АТФ, не зная биологической роли этой молекулы, не предположил бы, что она обладает удивительной способностью участвовать в качестве посредника в трансформациях энергий, необходимых для жизни. В нашей крови и наших тканях присутствует много веществ, способствующих превращению и трансформации энергий. Сюда, в частности, относятся так называемые "энзимы". Это очень сложные вещества, и, в принципе, могло бы существовать бесчисленное количество разновидностей подобных веществ, однако лишь некоторые из них действуют в нашем организме, являясь носителями определенных энергий, необходимых для поддержания-его жизнедеятельности. Изучая метаболизм, то есть, трансформации энергий животных и растений, мы обнаруживаем упоминания об особых химических веществах, играющих определенную роль в жизнедеятельности организма. В то же время, если подойти к предмету внимательнее, то трудно избежать ощущения, что в этих веществах должно быть еще нечто важное, помимо специфического химического состава. С каждым годом это становится все очевиднее. Когда в 1930 году я впервые читал лекцию, посвященную энергиям, я указал на свойство некоторых химических субстанций быть носителями различных качеств энергии. За каких-нибудь двадцать шесть лет, с тех пор, как я прочел ту лекцию, раздел науки, называемый "биохимия" продвинулся далеко вперед, и то, что раньше казалось странным, теперь является общеизвестным научным фактом. Интересно вспомнить, что два или три химика, которые присутствовали на той лекции, были настолько шокированы, что ушли и никогда больше не появлялись. Сегодняшних биохимиков эти мысли вовсе бы не удивили, хотя, как вы понимаете, идея целостной шкалы энергий, от теплоты до Силы, Поддерживающей Единство Существования, выходит за рамки всех разделов естественной науки.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров трансформации энергии. Для начала, поговорим о трансформации Энергии 12 в Энергию 11, то есть, о трансформации рассеянной энергии, энергии самого низкого уровня (теплоты), в направленную энергию, энергию, которая может быть использована для выполнения механической работы, будь то работа мышц нашего тела, или работа двигателя. Сама по себе теплота не способна выполнять какую-либо работу. Для того чтобы заставить теплоту работать, необходимо располагать двумя различными элементами, горячим и холодным. Тогда поток теплоты от горячего к холодному обретает направление, но для преобразования этого потока в механическую энергию нужен особый аппарат, получивший название теплового двигателя. В данном случае, теплота изначально была разделена на горячую и холодную части.

Предположим теперь, что у нас есть некоторое количество никак не разделенной теплоты, без каких-либо неоднородных по интенсивности участков. Могли бы мы использовать эту теплоту для выполнения работы? В случае теплового двигателя, ни о какой работе не может быть и речи, поскольку теплота может переходить только от теплого к холодному. Что же такое теплота? Мы уже говорили об этом на предыдущей лекции. Это энергия, заключенная в бесчисленных миллиардах хаотически движущихся, вибрирующих и вращающихся частиц воздуха, твердых тел, жидкостей и т.д. Чем быстрее они движутся, тем больше энергии они несут в себе, и тем они "теплее". Поскольку частицы газа постоянно сталкиваются друг с другом и со стенками резервуара, любая дополнительная энергия быстро распределяется между ними, и они достигают так называемого состояния "эквипартиции", в котором больше не происходит перемещения теплоты, и, следовательно, невозможны никакие трансформации. В то же время, еще почти сто лет назад было показано, что, имея определенное количество газа в этом состоянии эквипартиции, можно при помощи разума заставить эту теплоту работать, даже притом, что у разума нет возможности непосредственно выполнять физическую работу. Этот случай интересен тем, что, наверное, это было первым в современной науки открытием одного из фундаментального принципа трансформации энергий, с точки зрения нашей системы. Идея была выдвинута великим шотландским математиком Кларком Максвеллом. Он сказал: "Допустим, у нас есть ящик, который мы разделили пополам перегородкой, и сделали в ней дверцу, настолько тонкую и неподверженную трению, что для ее открытия и закрытия не требуется никакой работы, и настолько маленькую, чтобы пропускать только одиночные молекулы газа.