О творчестве в науке и технике - [30]
Так рассказывал А. Раковский. Со своей стороны он высказал предположение, что причина парадокса кроется в обезличении идеальных газов, то есть в игнорировании индивидуальных членов А и В, которые (по Ван дер Ваальсу) должны входить в уравнение состояния реальных газов.
Мы умышленно привели так подробно изложение А. Раковским сущности парадокса Гиббса и историю попыток его решения многими выдающимися учеными. Нам хотелось показать, какой усложненно запутанной была вся эта проблехма к концу 20-х годов нашего века и как было рискованно еще не закончившему университетский курс студенту браться за ее решение. Но я все-таки взялся и настолько увлекся ею, что ходил как отрешенный, перестал спать, вовремя есть и пить, так что товарищи-сокурсники шептались о том, не заболел ли я психически? Опасения их, казалось бы, имели основания: возня со всякими там «полупроницаемыми перегородками» да «бесконечными столбами» для нормального рассудка не сулила ничего хорошего. Расскажу о ходе моей мысли.
Было ясно, что не следует придумывать каких-то новых круговых процессов и вообще связывать решение парадокса с индивидуальными свойствами различных газов. Ведь с самого начала было известно, что ΔS при смешении любых газов равна (при одинаковых условиях) одной и той же величине, независимо от природы самих газов и степени их различия. Значит, не в их химических свойствах и не в массе их частицы надо было искать разгадку.
Теперь, так сказать задним числом, я бы сказал, что методологически вопрос здесь стоял так, как в случае с изобретением противогазов и других разобранных выше принципиально аналогичных случаях. Ступень особенности была уже исчерпана, и предстояло преодолеть ППБ, стоявший на пути ко всеобщему. Я тогда об этом не догадывался и только теперь могу сделать такой вывод.
Моя мысль работала так: я увлекался тогда книгой В. И. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм», особенно ее пятой главой и вообще ленинской критикой «физического» идеализма. На меня особенно сильное впечатление произвел ленинский анализ кризиса физики и его резюме: «Материя исчезает», остаются одни уравнения». «Вот бы мне найти случай подобного исчезновения материи, — часто думал я, — и попытаться восстановить ее в ее правах!» Парадокс Гиббса мне и показался сразу же весьма подходящим случаем. Но как его решить?
Я занялся штудированием всей известной литературы на всех европейских языках, включая голландский. Из основного труда Гиббса, переведенного на немецкий язык В. Оствальдом, я подробно выяснил, как и откуда возник парадокс, а из других источников — как он решался до сих пор. Я установил, что при выведении формулы для энтропии S газовой смеси Дж. Гиббс воспользовался законом Дальтона, выражающим аддитивность парциальных давлений разных газов в их смеси, то есть независимость между собой. Однако никакого вывода отсюда я поначалу еще не сумел сделать. Главным препятствием казалась неясность того, как ведут себя смешиваемые газы по отношению друг к другу при их взаимной диффузии.
Как-то в начале осени я наблюдал падающие с деревьев листья. Они походили на большие частицы газов, которые смешивались между собой. Однако такой образ ничего мне не говорил, и я тщетно ломал голову над ответом на вопрос: как же ведут себя по отношению друг к другу разные газы во время диффузии? Задумавшись, я не заметил, как ко мне пбдсел мой сокурсник-химик, которого я не видел после летних каникул. Он что-то горячо говорил мне, но я даже не замечал его, думая о своем. Тогда мой собеседник сердито воскликнул: «Да ты не слушаешь меня! Я битый час говорю тут как в пустоту!» И тут до моего сознания дошли его последние слова: «Как в пустоту».
Это была долгожданная подсказка (трамплин, как я сказал бы сейчас): разные газы, смешиваясь, ведут себя как пустота по отношению друг к другу, а одинаковые — нет, и в этом ключ к решению так долго мучившей меня, да и не только меня, загадки! Схватив товарища за руку и боясь, что ослышался, я закричал на весь садик: «Что ты сказал? Что ты сказал? Повтори еще раз!» Он с удивлением и даже, как мне показалось, с некоторым испугом посмотрел на меня, вспомнив, вероятно, разговоры о моей психике. Ну а я помчался в лабораторию и принялся лихорадочно делать выкладки и записи.
Все сразу же стало на свои места. Если разные газы ведут себя по отношению друг к другу как пустота, то это значит только, что они в их смеси подчиняются одному общему физическому закону — закону Дальтона, гласящему, что давление смеси равно сумме давлений отдельных газов в этой смеси. Поэтому-то при образовании их смесн их суммарная энтропия и возрастает на величину ΔS.
Но закон Дальтона и его действие совершенно не зависит от природы самих смешанных газов (лишь бы они химически не взаимодействовали между собой) и от степени их различия. Следовательно, этот закон отличается точно такими же чертами, как сама парадоксальная величина ΔS. Когда же мы имеем дело с частями одного и того же газа, то закон Дальтона для них исчезает полностью и они ведут себя друг по отношению к другу не как пустота, а, напротив, как непроницаемое пространство.
