Гелий Салахутдинов - Блеск и нищета К. Э. Циолковского

В 1911 году он переиздал "Исследование мировых пространств реактивными приборами" в двух номерах "Вестника воздухоплавания". С точки зрения конструкции ракеты практически ничего нового в ней не было. В области проблемы охлаждения двигателя появилась определенность. Если в предыдущей работе перечислялся ряд методов, то теперь он сделал свой выбор: "Взрывная труба ... охлаждается низкой температурой жидкого кислорода и водорода, окружающих трубу или ее кожух" [111, с. 102] -грубая ошибка.

Кратко перечислялись результаты предыдущей статьи, формулы давались без выводов. Делалась попытка оценить влияние силы аэродинамического сопротивления (к сожалению, неудачно), вычислялись величины космических скоростей, необходимых для удаления от планет. Дополнительно были включены также разделы, посвященные описанию картины полета, средствам жизнеобеспечения.

В целом уровень этой работы прежний, все просто и, как-то, не по ракетному. В области жизнеобеспечения была высказана идея замкнутого цикла: "Как на земной поверхности совершается нескончаемый механический и химический круговорот вещества, так и в нашем маленьком мирке (т.е. на борту космического корабля - Г.С.) он может совершаться".

[Ill, с. 129]. "Как земная атмосфера очищается растениями при помощи Солнца, так может возобновляться и наша искусственная атмосфера. Как на Земле растения своими листьями и корнями поглощают нечистоты и дают взамен пищу, так могут непрерывно работать для нас и захваченные нами в путешествие растения" [111, с. 128].

Эта идея, вообще говоря, неизбежно приходила к любому, кто задумывался над проблемой жизнеобеспечения. Так, например, один из российских пионеров космонавтики Ф.А. Цандер еще в 1907 году пришел к этой идее, в 1911 году добавив к ней предложение российского ученого И.А. Арциховского о методе аэропоники [68, с. 30-31]. Вместе с тем, эта идея ни К.Э. Циолковским, ни Ф.А. Цандером теоретически осмыслена не была. Они оба не заметили, что в космосе не происходит полного восстановления энергии, поскольку часть ее идет на компенсацию жизнедеятельности. Другими словами, в этом цикле наблюдается возрастание энтропии и требуется закрытую систему жизнеобеспечения как-то открыть - иначе круговорот веществ будет стремиться к нулю. Но как это сделать, где в космосе взять дополнительное и пригодное вещество? Без решения этого вопроса все многочисленные и поныне суждения об автономных длительных пилотируемых космических полетах, космических поселениях и пр. представляются попросту несостоятельными.

В 1914 году в Калуге вышла брошюра [112] с дополнениями к предыдущей статье. Сущность этих дополнений сводилась к тому, что некоторые положения, изложенные в предыдущих статьях, теперь формулировались в форме теорем, которые были или ошибочны, или не интересны, поскольку, как правило, могли быть получены, в ряде случаев, просто из поверхностного рассмотрения основных уравнений ракетодинамики.

В этом же году он, наконец, опубликовал отдельной брошюрой [97] свою работу, с опровержением второго начала термодинамики, которую закончил еще в 1905 году.

Понимая, что он в тепловых процессах не разбирался, вряд ли стоило подробно останавливаться на ее анализе, если бы не два обстоятельства.

Во-первых, К.Э. Циолковский сам придавал ей большое значение, отметив в автобиографии, что он опроверг Клаузиуса и Томсона.

Во-вторых, неожиданно идеи, высказанные им в этой небольшой по объему статье, до сих пор привлекают большое внимание и являются иногда источником заблуждений некоторых современных ученых. Достаточно сказать, что нам известны по крайней мере две книги [11, 56] и ряд статей, посвященных развитию этих его идей (см., например, [2,47]).

Конечно, мы далеки от мысли решать здесь глобальные проблемы термодинамики и обсуждать все то, о чем говорят специалисты. Однако нам придется ответить на вопрос о том, действительно ли К.Э. Циолковский опроверг второй закон термодинамики, и, если ответ окажется отрицательным, необходимо будет указать на ошибку в его рассуждениях.

Со вторым законом термодинамики он, как и обычно, познакомился из научно-популярной литературы или из учебников. По крайней мере, "Механическую теорию теплоты" Р. Клаузиуса он не читал и это станет ясно любому, кто сопоставит эту работу с его работой [97].

Р. Клаузиус писал: "Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому" [24, с. 133],.и добавил, что "Появляющиеся здесь слова "сама собой" требуют, чтобы быть вполне понятными, еще объяснения, которое дано мною в различных местах моих работ" [24, с. 133].

Далее, объяснив в общих чертах содержание этих слов, с его учетом Р. Клаузиус дал вторую формулировку этого закона:

"Переход теплоты от более холодного тела к более теплому не может иметь места без компенсации" [24, с. 134].

К.Э. Циолковский, не зная о существовании этих и других объяснений Р. Клаузиуса, начал свою работу именно с критики этих слов "сама собой", что и служит убедительным свидетельством незнания им всех аспектов этого закона в том виде, в каком они были изложены его автором.

"Что значит сама собой? - спрашивал он. - Может быть теплота от холодного тела к нагретому может переходить особенным неизвестным действием природы? Человеческой силой, умом, искусством? Не чудом же? Выходит, что сама собою теплота не переходит, но не сама собою переходит" [97,с.6].

Именно не сама собою и переходит, с компенсацией ее потерь, с осуществлением некоторой дополнительной работы и пр. В отмеченном выше цикле жизнеобеспечения на борту космического корабля будет наблюдаться рассеивание энергии и безусловное выполнение второго закона термодинамики до тех пор, пока не найдутся некоторые способы компенсации этого рассеивания, например, изготовлением на Луне удобрений и доставкой их на корабль.

К.Э. Циолковский этого закона не понимал. Пытаясь доказать это, нам необходимо выбрать аргументы, созвучные с научными представлениями не нынешними, а конца XIX - начала XX в. В качестве такого аргумента может служить объяснение этого закона Г. Гельмгольцем, относящееся к 1899 году, с которым, в принципе, должен был познакомиться и К.Э. Циолковский прежде, чем вступать в дискуссию с представлениями Р. Клаузиуса.

Г. Гельмгольц писал о том, что весь запас энергии во Вселенной можно условно разделить на две части: одна из них представляет собой теплоту и должна ею остаться, другая, - к которой принадлежит теплота более нагретых тел и весь запас механической, электрической и магнитной энергии - может быть превращена в любую форму энергии, и она-то и поддерживает все бесконечно разнообразные процессы в жизни природы. Но теплота более нагретых тел непрерывно стремится при помощи теплопроводности и излучения перейти в менее нагретые тела и вызывать равновесие температуры.