Я.П.Терлецкий «Об одной из книг академика Л. Д. Ландау и его учеников»[1]

Современная теоретическая физика, по­жалуй, в большей мере, чем другие есте­ственно-научные дисциплины, является аре­ной ожесточённой идеологической борьбы. Идеалистическая философия глубоко про­никла в основные разделы теоретической физики и стала основой многих модных физических «теорий». Эти реакционные тео­рии тормозят развитие науки и широко ис­пользуются для пропаганды идеализма и открытой поповщины. Их разоблачение встречает ожесточённое сопротивление со стороны буржуазных учёных, отстаиваю­щих свои классовые интересы. Как метко заметил замечательный учёный нашего века физик-материалист П. Ланжевен: «…Когда тот или иной философ-идеалист ссылается на физика-идеалиста, он лишь берет у него обратно те представления, которые когда-то ссудил ему сам»[2].

Издаваемые в нашей стране книги и учебники по теоретической физике, есте­ственно, должны разоблачать реакционные физические теории и материалистически истолковывать современную физику. Об этой азбучной для советских учёных истине, казалось бы, можно и не напоминать. Од­нако об этом приходится серьёзно заду­маться, когда встречаешься с пропагандой обветшалых, давно разоблачённых идеали­стических концепций на страницах книг, претендующих на роль современных учеб­ников по теоретической физике. Речь идёт о серии книг, написанных академиком Л. Лан­дау совместно с его учениками, под общим заголовком «Теоретическая физика». В этих книгах, по сути дела, широко рекламиру­ются такие реакционные концепции, как «принцип дополнительности», «теория рас­ширяющейся вселенной» и, наконец, теория «тепловой смерти вселенной», хотя авторы и избегают называть их своими именами. Мы остановимся в настоящей рецензии только на последней, изданной в 1951 году книге Л. Ландау и Е. Лифшица «Статисти­ческая физика».

Книга «Статистическая физика» выходит уже третьим изданием тиражом в 10 000 экз. Первые два издания вышли в 1938 году и в 1940 году тиражами в 4 000 экз. и 8 000 экз. Третье издание эначительно отличается от первых двух тем, что в него включена квантовая статистика. Однако идейные уста­новки авторов не изменились, и в этом от­ношении третье издание повторяет преды­дущие.

Предисловие книги начинается с многообещающей фразы[3], что статистическая фи­зика «ведет свое начало от М. В. Ломоносо­ва» и что выдвинутые им представления «послужили основой, на которой была раз­вита кинетическая теория материи Д. К. Максвеллом и в особенности Л. Больцма­ном, давшим статистическое обоснование термодинамики» (стр. 9). Однако эта ввод­ная фраза никак не связана с остальным текстом и является лишь привеском, вуали­рующим истинные взгляды авторов. После признания, что физик-материалист Л. Больц­ман, развивая идеи, тождественные ломоносовским воззрениям на природу тепла, дал статистическое обоснование термодина­мики, тут же утверждается, что «многие важные вопросы статистики[4] до настояще­го времени не вполне выяснены, и их раз­решение наталкивается на значительные трудности. Сюда относятся как некоторые общие проблемы (например, вопрос о фи­зических основаниях закона возра­стания энтропии), так и различные конкретные вопросы…». Таким образом, на 9-й странице ав­торы признают, что Л. Больцман, исходив­ший из представлений материалистической атомистики, дал обоснование термодинами­ки, то есть первого и второго её начал, а на 10-й странице утверждают, что физиче­ские основания закона возрастания энтро­пии, или «второго закона термодинамики»[5], не вполне выяснены.

Ниже мы увидим, что последнее утверж­дение не случайная оговорка, а твёрдое убеждение авторов в невозможности обос­нования второго начала термодинамики исходя из атомистических представлений о строении вещества, которое они пытаются доказать на протяжении всей книги, а в пре­дисловии высказывают только мимоходом.

Следует напомнить, что вопрос обосно­вания второго начала термодинамики в рамках атомистических представлений не является узко специальным вопросом ста­тистической физики, а имеет глубокое прин­ципиальное значение. Именно по этому во­просу в конце прошлого века жестоко боролись два направления: материалистическая атомистика, утверждавшаяся Л. Больцманом, и идеалистическая энерге­тика, защищавшаяся Оствальдом, Э. Махом и их многочисленными приверженцами.

Л. Больцман, создавший кинетическую теорию материи, исходя из атомистических представлений, доказал возможность стати­стического обоснования термодинамики.

Вместе с тем Л. Больцман показал и огра­ниченность второго начала термодинамики, чем окончательно подорвал основы так на­зываемой теории «тепловой смерти» вселен­ной, возникшей на почве незаконной абсо­лютизации  второго начала. Что касается Оствальда, Маха и их приверженцев, ярых противников материалистической атомисти­ки, то они сосредоточили все усилия на ни­спровержении теории Больцмана. Главный удар при этом был направлен против наибо­лее принципиального вопроса — о возмож­ности статистического обоснования термо­динамики, ибо именно это обоснование окончательно выбивало почву из-под ног у идеалистической энергетики и теории «теп­ловой смерти». Известно, что материали­стическая атомистическая теория тепла, развитая далее Дж. В. Гиббсом в форме статистической механики и подтверждённая многочисленными экспериментами в обла­сти броуновского движения, одержала в начале XX века блестящую победу над идеалистической энергетикой. Теория Больц­мана — Гиббса прочно вошла в науку, и, таким образом, гениальные идеи М. В. Ло­моносова, получившие дальнейшее развитие в грудах этих учёных, окончательно востор­жествовали. Идеалистическая же энергети­ка была сдана в архив истории.

Несмотря на всё это, находятся учёные, которые во второй половине XX века вновь пытаются воскресить представление об аб­солютном характере второго начала термо­динамики, а отсюда фактически и о неиз­бежности тепловой смерти вселенной. В конце первой главы, озаглавленной «Основные принципы статистики», после па­раграфов, посвящённых обсуждению неко­торых общих теорем теории вероятностей и общих положений о классических и кван­товых ансамблях, авторы переходят к об­суждению смысла энтропии и её поведения во времени. Без всякой попытки исследова­ния поведения этой физической величины, исходя из общих свойств движения стати­стических ансамблей (хотя бы в духе иссле­дований Гиббса), авторы просто постулиру­ют[6] закон возрастания энтропии, утверж­дая: «…Если замкнутая система в некото­рый момент времени находится в неравно­весном макроскопическом состоянии, то наиболее вероятным следствием в последу­ющие моменты времени будет монотонное возрастание энтропии системы» (стр. 43). Чтобы не было кривотолков относительно выражений «наиболее вероятным след­ствием» в духе больцмановскнх представле­ний о возможности обратных процессов с убыванием энтропии, авторы тут же огова­риваются, что фактически уменьшение эн­тропии невозможно: «Отвлекаясь от умень­шений энтропии, связанных с совершенно ничтожными флуктуациями, мы можем по­этому сформулировать закон возрастания энтропии следующим образом: если в не­который момент времени энтропия замкну­той системы отлична от максимальной, то в последующие моменты энтропия не убы­вает — увеличивается или в предельном случае остается постоянной» (стр. 43).

Итак, Л. Ландау и Е. Лифшиц в полном единодушии со всеми критиками Л. Больц­мана просто постулируют закон возраста­ния энтропии, считая его незыблемым зако­ном природы, не допускающим нарушений. «Во всех осуществляющихся в природе замкнутых системах энтропия никогда не убывает — она увеличивается или в предельном случае остается постоянной»,— утверждают они ещё раз в конце парагра­фа, чтобы не осталось сомнений в незыб­лемости этого закона.

Из этих формулировок с неизбежностью вытекает абсолютная необратимость процес­сов в любых достаточно больших участках вселенной, т. е. представление о неминуе­мости безвозвратного превращения всех форм движения материи в наиболее пассив­ную — тепловую. Оговорка о «замкнутых системах» не спасает положения дела, ибо абсолютно замкнутых систем в природе во­обще не существует, и естественно подразу­мевается, что этот закон справедлив для почти замкнутых систем (иначе он вообще был бы лишён всякого смысла). Любая до­статочно большая астрономическая систе­ма (например, Галактика) может рассмат­риваться как почти замкнутая в течение до­статочно большого промежутка времени. Таким образом, по Л. Ландау н Е. Лифшицу, неизбежно то, что раньше именовалось «тепловой смертью» вселенной, то есть неминуем переход любой астрономической системы в состояние теплового равновесия.

Известно, что из этой реакционной тео­рии, построенной на почве незаконной абсо­лютизации второго начала термодинамики, непосредственно вытекало представление об ограниченности периода «активного» со­стояния вселенной, в течение которого воз­можны взаимные превращения различных форм движения материи. Отсюда, в частно­сти, следовало, что состояние вселенной, при котором возможно существование на от­дельных планетах органической жизни, яв­ляется ограниченным во временя, эпизоди­ческим событием, невозможным в некотором отдалённом прошлом и более неповторимым в будущем. Теория «тепловой смерти» утверждала, таким образом, представление о качественной уничтожаемости движения. Из этой теории выводилась неизбежность существования абсолютного «начала» и абсолютного «конца» вселенной по времени.

Теория «тепловой смерти» вселенной в своё время подверглась уничтожающей кри­тике Энгельса. Излагая основы материали­стической диалектики, Энгельс указывал, что «…вся природа, начиная от мельчайших частиц ее до величайших тел, начиная от песчинки и кончая солнцем, начиная от протиста и кончая человеком, находится в вечном возникновении и уничтожении, в непрерывном течении, в неустанном движении и изменении»[7]. И далее он замечает, что материя движется в вечном кругово­роте, «в котором каждая отдельная форма существования материи — безразлично, солн­це или туманность, отдельное животное или животный вид, химическое соединение или разложение — одинаково преходяща и в котором ничто не вечно, кроме вечно изме­няющейся, вечно движущейся материи и законов ее движения и изменения»[8]. Исходя из этого, Энгельс приходит к заключению, что «…материя во всех своих превращениях остается вечно одной и той же, что ни один из ее атрибутов не может погибнуть и что поэтому с той же самой железной необхо­димостью, с какой она некогда истребит на земле свой высший цвет — мыслящий дух, — она должна будет его снова породить где-нибудь в другом месте и в другое вре­мя»[9]. В результате Энгельс делает тот вы­вод, что в природе должны существовать процессы, которые могут привести вселен­ную вновь в неравновесное состояние, «хотя бы после миллиардов лет, более или менее случайным образом, но с необходи­мостью, присущей и случаю»[10].

К тем же выводам о неизбежности «об­ратных» процессов во вселенной после Энгельса пришёл и Больцман. Он предло­жил физическую теорию процессов, возвращающих вселенную в неравновесные состояния. Это предложение, названное в дальнейшем «флуктуационной гипотезой», основывалось на фундаментальных иссле­дованиях Больцмана, вскрывших ограничен­ность второго закона термодинамики и по­казавших его статистическую природу. Ис­следования Больцмана (а затем Смолуховского) показали, что термодинамическая необратимость макроскопических процессов не является абсолютным законом природы, а находится в гармонической связи с пол­ной обратимостью микроскопических зако­нов движения атомов и молекул и что в природе не только возможны, но и необхо­димы «обратные» процессы, протекающие с убыванием энтропии.

Согласно «флуктуационной гипотезе», по­ведение вселенной сравнивается с поведе­нием простейшей термодинамической си­стемы (например, однородного газа). Так же как в однородном газе в различных ме­стах спонтанно возникают тепловые флук­туации, ведущие к местным уменьшениям энтропии, так, по Больцману, и во вселен­ной время от времени происходят гигант­ские флуктуации, ведущие к образованию миров размером в видимую вселенную, в которых протекают необратимые процессы, подобные протекающим в настоящее время в нашем участке вселенной.

Несмотря на всю упрощённость исходных предположений, гипотеза Больцмана вы­вела физику из того безнадёжного состоя­ния, в которое её завели незаконные обобщения формальной термодинамики, поро­дившие антинаучную теорию «тепловой смерти» вселенной. Во «флуктуационной ги­потезе», несомненно, содержится рациональ­ное зерно, состоящее в том, что в ней до­казывается неизбежность во вселенной процессов, обратных процессу установле­ния термодинамического равновесия. Только представление о неизбежности «обратного» процесса с убыванием энтропии, возвраща­ющего вселенную в крайне неравновесные состояния, совместимо с положением Эн­гельса о качественной неуничтожаемости движения, с положением о том, что мате­рия во всех своих превращениях остаётся вечно одной и той же и что ни один из её атрибутов не может погибнуть. Противо­положное же допущение о непрерывном возрастании энтропии во вселенной и о необратимом неуклонном переходе вселен­ной от менее равновесных состояний к бо­лее равновесным с неизбежностью ведёт к представлению об абсолютной уничтожаемости отдельных форм движения материи, отдельных её атрибутов.

Нет необходимости здесь указывать на ограниченность «флуктуационной гипотезы». Несомненно, эта гипотеза является только упрощённой иллюстрацией основной идеи о неизбежности во вселенной восстановле­ния неравновесных состояний, высказанной ещё Энгельсом. В современной космогонии, естественно, эта теория должна принять новую форму. Однако отрицание существа этой идеи, как мы видели выше, равносиль­но признанию абсолютной уничтожаемости отдельных форм движения материи.

Л. Ландау и Е. Лифшиц мимоходом при­знают, что «флуктуационная гипотеза» сы­грала в своё время прогрессивную роль. Од­нако эта фраза звучит так же фальшиво, как и первая фраза введения, ибо авторы тут же «ниспровергают» гипотезу Больцма­на, не оставляя места для идеи о возмож­ности во вселенной процессов с убыванием энтропии. Это опровержение «флуктуационной гипотезы» не является оригинальным и основано на сопоставлении вероятностей флуктуаций различной величины, подсчи­тываемых по схеме идеального газа. Ссылаясь на эти подсчёты, авторы утверж­дают, что флуктуация в размере видимой вселенной исчезающе мало вероятна по сравнению с флуктуацией в размере сол­нечной системы, которая, по их мнению, достаточна для того, чтобы мог появиться мыслящий наблюдатель. Ясно, что подобное «опровержение» в лучшем случае может рассматриваться как критическое замеча­ние по отношению к конкретной модели вселенной, предложенной Больцманом. Если обратиться к реальной вселенной (не похо­жей на идеальный газ) и учесть, что чело­век мог появиться только в результате дли­тельного исторического развития, а не в силу случайных комбинаций, осуществимых в схеме идеального газа, то станет ясно, что такое «опровержение» не выдерживает кри­тики.

Следует также заметить, что для уже осу­ществившегося события нельзя аргументи­ровать его невозможность малой вероятно­стью, ибо факт его осуществления переоце­нивает все априорные вероятности.

Критику гипотезы Больцмана Ландау и Лифшицем можно рассматривать только как ещё одну иллюстрацию концепции авторов об абсолютности процесса возрастания эн­тропии.

Для обоснования абсолютности второго начала термодинамики авторы используют сперва общую теорию относительности, а затем квантовую механику.

Из общей теории относительности авторы в завуалированной форме привлекают рас­суждения Толмана[11], основывающиеся, как известно, на теории «расширяющейся все­ленной»[12]. Не подвергая критике эту теорию и полностью принимая её аргументацию, авторы, однако, не удовлетворяются давае­мым ею решением вследствие возможности обратить все решения во времени (благода­ря обратимости законов механики во вре­мени) и тем самым получить убывание энтропии вместо её возрастания.

Не вполне довольствуясь результатами, даваемыми общей теорией относительности, авторы возлагают надежды на квантовую механику. Замечая, что «основное уравне­ние квантовой механики — уравнение Шредингера — само по себе симметрично по от­ношению к изменению знака времени…» (стр. 46), (иначе говоря, что квантовая ме­ханика так же обратима, как и классиче­ская и как вообще любая теория микроми­ра, и, следовательно, не может никак обусловить абсолютную необратимость про­цессов), авторы вытаскивают давно разоб­лачённую концепцию «необратимости про­цесса измерения» в квантовой механике. С этой теорией в своё время выступал Б. Давыдов, но, однако, не имел успеха[13]. Л. Ландау и Е. Лифшиц, сочтя, видимо, «неудобным» сейчас, в 1951 году, говорить о необратимости процесса измерения от­крыто, преподносят это представление в за­вуалированной, но совершенно очевидной форме. Они утверждают, что неэквивалент­ность обоих направлении времени (то есть необратимость) «проявляется в связи с ос­новным для квантовой механики процессом взаимодействия квантовомеханического объ­екта с системой, подчиняющейся с доста­точной степенью точности классической механике. Именно, если с данным кванто­вым объектом последовательно происходят два процесса взаимодействия (назовём их А и В), то утверждение, что вероятность того или иного результата процесса В опре­деляется результатом процесса А, может быть справедливо лишь в том случае, если процесс А имел место раньше процесса В» (стр. 47).

Трудно разобраться непосвящённому читателю в этой «учёной» фразе, ибо авторы искусно зашифровали некоторые простые слова. В книге «Квантовая механика» авто­ры переводят на обычный человеческий язык некоторые из использованных здесь терминов. Так, оказывается, под «систе­мой, подчиняющейся с достаточной степенью точности классической механике», надо по­нимать просто «прибор», а под «основным для квантовой механики процессом взаимо­действия» следует понимать процесс изме­рения. При использовании этого словаря перевод получается довольно простым, а именно: «Квантовая механика, по теории дополнительности, не может разделить на­блюдателя, прибор и объект измерения. Квантовых объектов вне измерения не су­ществует. Если наблюдатель наблюдает два последовательных события А и В, то для него имеет смысл только указание вероят­ности более позднего события В после из­мерения А и бессмысленно указание вероят­ности А при измерении В, ибо событие А уже прошло». Итак, вся необратимость квантовой механики, по Л. Ландау и Е. Лифшицу, обусловлена не объективными законами движения микрообъектов, а спецификой психологического процесса, про­исходящего в мозгу наблюдателя. К этому сводятся все «учёные» рассуждения авто­ров.

Таким образом, стремясь во что бы то ни стало обосновать концепцию абсолютной необратимости, авторы пришли к необходи­мости использовать махистскую концепцию дополнительности.

Следует здесь заметить, что концепция необратимости элементарных процессов яв­ляется одной из наиболее реакционных фи­зических концепций, ведущей, например, к представлениям об абсолютной уничтожаемости движений в элементарных процессах. Эта реакционная концепция, к которой при­шли Л. Ландау и Е. Лифшиц, была опро­вергнута наукой уже 50 лет назад.

Укажем ещё на один существенный недо­статок книги. Вместо того, чтобы опереться па наиболее совершенные представления о вероятности, развитые Чебышевым и рус­ской школой теории вероятностей, авторы приводят непоследовательное, имеющее узкую область применимости определение вероятности по Эйнштейну и Мизесу как предела отношения времени пребывания си­стемы в данном состоянии ко всему вре­мени наблюдения. Не трудно видеть, что это определение не только не является об­щим, но не может быть применено и в ста­тистической физике при рассмотрении не­равновесных процессов.

Неприятное впечатление оставляет харак­тер цитирования русских и советских авто­ров. В предметном указателе в конце книги пестрят лишь имена иностранных авторов, как будто ни один закон или формула не связаны с именами русских или советских учёных. А ведь нашими учёными, начиная с Ломоносова и кончая плеядой советских учёных, в области статистической физики сделано немало.

Несколько ссылок на русских и советских учёных сделано в тексте. Однако эти ссылки нельзя читать без возмущения. Так, напри­мер, на стр. 200 без всякой связи с излагае­мым предметом, только вследствие того, что вскользь упоминается о давлении фо­тонного газа, даётся примечание с указа­нием, что существование светового давления было впервые доказано П. Н. Лебедевым в 1900 году. Создаётся впечатление, что ав­торы специально дали эту ссылку, чтобы их не упрекнули в нецитировании русских ав­торов. Ведь Лебедеву можно было уделить гораздо больше места и более подобающим способом упомянуть его имя. Аналогичное впечатление оставляет ссылка на знамени­того русского кристаллографа Е. С. Фёдоро­ва на стр. 421. Сперва пространно, с упо­минанием многих иностранных имён гово­рится о возможных кристаллических клас­сах и пространственных группах. И только мимоходом при указании, что всего возмож­но 230 различных пространственных групп, упоминается, что они были впервые найде­ны Е. С. Фёдоровым. Не ясно ли, что имя Фёдорова, основателя всей современной кристаллографии, следовало упомянуть в самом начале книги и дать соответству­ющую оценку его заслуг в этой области на­уки.

Заметим здесь же, что русских авторов Л. Ландау и Е. Лифшиц предпочитают не цитировать и в других своих книгах. Так, например, в «Квантовой механике» ни разу не упоминается имя Д. И. Менделеева, даже в главе, посвящённой его гениальному от­крытию. В этой главе, озаглавленной «Пе­риодическая система элементов», упоми­нается лишь имя Бора, который таким образом выдаётся за автора системы эле­ментов Менделеева.

Мы не останавливаемся здесь на критике более частных вопросов, ибо это должно быть освещено в физических журналах.

Выше было показано, что авторы книги исходят из порочных, идеалистических кон­цепций при изложении принципиальных во­просов статистической физики. Эти пороч­ные взгляды Л. Ландау и Е. Лифшица уже подвергались критике на страницах совет­ских журналов. Странным представляется, однако, то, что Гостехиздат, выпустивший третье издание этой книги, не порекомендо­вал авторам учесть многочисленные крити­ческие замечания, сделанные ранее как по их книгам, так и по работам других авто­ров, которые использованы в книге. Работ­ники Гостехиздата удовлетворились, повидимому, тем, что авторы для маскировки своих взглядов вставили в текст несколько противоречащих всему содержанию книги фраз с упоминанием заслуг Ломоносова и Больцмана.

Я. П. Терлецкий

Из журнала «Вопросы философии» № 5 за 1951 год, стр.190-194

Оригинал

(Выделения в тексте курсивом — автора, жирным — ред.РП)

[1] Л. Ландау и Е. Лифшиц. Статистическая физика. Государственное издательство технико-теоретической литературы. М.-Л. 1951.
[2] П. Ланжевен. Избранные произведе­ния, стр. 398. Изд-во иностранной литерату­ры. 1949.
[3] Этой фразы не было в первых двух изданиях.
[4] Под «статистикой», согласно введённо­му в книге жаргону, понимается «статисти­ческая физика».
[5] Л. Ландау и Е. Лифшиц определяют второй закон термодинамики как закон воз­растания энтропии. См. стр. 43.
[6] Предшествующий этому утверждению вводный абзац в лучшем случае может рас­сматриваться как некоторое словесное оправдание или пояснение делаемого посту­лата.
[7] К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч. Т. XIV, стр. 484.
[8] Там же, стр. 492.
[9] Там же.
[10] Там же, стр. 490.
[11] R. С. Tolman. Relativity, Thermo­dynamics and Cosmology. Oxford. 1934.
[12] Критику теории Толмана см. в статье Я. П. Терлецкого в «Докладах Академии наук». Т. LXXII, № 6, стр. 1041 за 1950 год.
[13] Критику этой теории см. в статье Я. П. Терлецкого в «Журнале эксперимен­тальной и теоретической физики» № 17, вып. 9, стр. 837. 1947.

Я.П.Терлецкий «Об одной из книг академика Л. Д. Ландау и его учеников»[1]: Один комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

С правилами комментирования на сайте можно ознакомиться здесь.