Парадокс Шредингера
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Многие полимеры, погруженные в растворитель, поглощают его и разбухают. Вынутые из жидкости они сокращаются, хотя бы и находились в ее парах. Так ведет себя, например, естественный полимер каучук в четыреххлористом углероде. А раз так, то можно построить машину, использующую расширения и сокращения каучука в результате попеременного воздействия на него жидкости и пара.
Такая машина работала бы при одинаковой температуре пара и жидкости, а значит… нарушала бы Второй принцип термодинамики. Значит, она была бы вечным двигателем. И, если все предлагавшиеся проекты вечных двигателей опровергали сами себя, будучи построенными, этот действовал. Медленно, не совершая полезной работы, но двигался. Вечно! Многие ученые обсуждали невозможный факт, ставили новые и новые эксперименты, а проклятый каучук продолжал нарушать один из важнейших и незыблемейших законов природы. И лишь спустя две трети века после опубликования парадокса П. Шредером трем английским ученым удалось наконец «расправиться» с каучуковым перпетуум мобиле. Это были научные сотрудники Портон-Даунского института химической обороны Военного министерства Великобритании — Масти, Пэттл и Смит.
Оказалось, что в условиях, когда температура жидкости и пара совершенно равна, точнее, отличается не более, как на тысячные доли градуса, машина не работает. Вечный двигатель остановился, парадокс исчез, а законы природы остались в силе. Итак, одна тайна раскрыта и похоронена, но из ее могилы вышла другая: почему же перпетуум мобиле мог противостоять усилиям науки в течение 65 лет?
Ответ дала та же тройка английских исследователей. Они обнаружили невероятное, на первый взгляд, явление. В запаянном и изолированном сосуде температуры жидкости и ее паров — не одинаковы и не выравниваются, хотя и колеблются в довольно больших границах под влиянием окружающей среды. Температура пара, как правило, выше, чем жидкости. Ошибавшиеся экспериментаторы, начиная с самого Шредера и до наших современников, слишком доверяли своим не слишком точным приборам и таким же выводам. Придирчивые физико-химики обнаружили ничтожную разницу в температурах и недостаточность термоизоляции.
Стал ясен механизм парадокса. Состояние полимера, находящегося в газе, зависит от давления пара. И хоть изменение температуры на 0,3 градуса изменяет давление всего на микроны ртутного столба, этого достаточно, чтобы степень набухания или сокращения слабо-вулканизированного каучука изменилась вдвое.
Итак, гирерпетуум мобиле Шредера может работать, но не нарушая законов термодинамики, а как простой тепловой двигатель, использующий мизерную разницу в температуре жидкости и пара, сохраняющуюся благодаря разнице в теплопроводности и теплоемкости при незаметных, но постоянных колебаниях температуры внешней среды.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.