Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации

И еще один очень важный вывод вытекал из открытия Майера: в природе нет «закона сохранения теплорода». Напротив: тепло может возникнуть и исчезнуть, потому что из тепла получаются иные формы движения, а любое движение может вновь превратиться в тепло. Не количество теплорода, а количество энергии сохраняется всегда неизменным. Но энергия постоянно меняет свою форму. Вот почему Энгельс считал, что открытый наукой закон сохранения энергии был одновременно и законом ее превращений.

В своем вечном стремлении глубже понять природу человеческий гений одержал еще одну большую победу: наука нашла ту общую меру, которая во всем многообразии материальных сил природы утверждала единство и взаимную связь. Найти общее в том, что кажется совершенно различным, - наука всегда видела в этом свою главную цель. В бесконечном многообразии веществ и химических элементов она ищет единый принцип взаимодействия электронов, атомных ядер и элементарных частиц. С помощью теории колебаний она устанавливает общие законы движения в таких различных явлениях, как свет, звук, радиоволны, колебания атомов, маятника, мембраны или натянутых струн. Законам случайностей подчиняются все массовые явления - от пляски молекул в кубике газа до потоков транспорта и пешеходов, распространения инфекционных болезней и неточностей обработки деталей, порождающих производственный брак.

А информация? Разве не тем же стремлением обобщить огромную массу явлений рождено это новое понятие современной наукой? Но как бы ни развивалась наука в дальнейшем, закон сохранения энергии никогда не утратит своей всеобъемлющей роли, потому что заложен он в самом фундаменте всех явлений нашего мира.

Еще наши древние предки умели получать тепло трением камня о камень. Но разве они думали, что движением рук можно вызвать иное движение в невидимом мире микрочастиц! И только с появлением понятия «энергия» люди окончательно поняли, что тепло - лишь одна из форм общего движения мира, которому нет начала и не будет конца. Это была революция в физике.

А революцией в технике оказалось появление тепловых машин. Техника выдвинула перед наукой проблему связи тепла с механической энергией. И наука помогла технике решить этот насущный вопрос. Джемс Уатт изобрел паровую машину, а Сади Карно объяснил, как циркулирует в ней тепло. Теперь стало ясно, откуда черпает силы тепловая машина. Превращение тепла в электричество или в механическую работу - ' это преобразование движения, превращение из одной формы в другую. Движение не исчезает и не рождается вновь. Тепловая машина лишь превращает движение молекул нагретого пара в движение электронов по проводу или в движение поршня. И нельзя создать такую машину, в которой движение возникало бы «ниоткуда»: чтобы получить механическую энергию, надо отобрать у топки тепло.

Казалось бы, с появлением единой меры движения вопрос приобрел полную ясность: превращение тепла в работу - это переход хаотического микродвижения в ту ощутимую энергию поршня, с помощью которой можно заставить двигаться корабль и паровоз. Но вновь и вновь возникают сомнения. Если тепловое движение это хаотическая пляска молекул, то почему же газ, разогретый в сосуде, давит с одинаковой силой на все его стенки? Чем обусловлено это давление? Ударами молекул о стенку сосуда? Но ведь на каждую площадку молекулы падают с разными скоростями. И число их будет случайным. Значит, случайной будет и сила ударов. Почему же все-таки газ с одинаковой силой давит на любую площадку?

Такой вопрос встал перед учеными прошлого века, и очень скоро на него был найден ответ. Помогла математика - она открыла закон, способный охватить одновременное движение миллиардов частиц. Это был закон больших чисел.

Мы уже видели, как проявляется действие этого закона при учете какой-либо буквы среди огромного количества букв. Мы видели, как подтвердился этот закон в опыте с монетой, которую английский ученый Карл Пирсон подбрасывал 24 тысячи раз. Даже живые люди вынуждены подчиниться его всеобъемлющей силе. Убедившись однажды, что число пассажиров, входящих на одну из станций метрополитена, составляло 5 процентов от общего числа пользующихся метрополитеном людей, вы обнаружите тот же процентный состав при любом повторном подсчете (если, конечно, не возникнет каких-либо особых условий, таких, как, например, происходящий неподалеку от этой станции футбольный матч).

Любопытный получается результат: каждый из пассажиров ездит, когда ему нужно, а все вместе они независимо от желания соблюдают объективный закон. Ну, а уж если люди не могут нарушить закона, то молекулы и подавно. Град их ударов о стенки сосуда всегда превращается в один непрерывный удар. Ведь и град, падающий на землю, соблюдает закон больших чисел - еще не было случая, чтобы после дождя и града среди луж и комочков льда обнаружилась совершенно сухая площадка.