В океане энергии

Отказавшись от понятия силы, давайте рассматривать взаимодействие между молекулами газа и молекулами стенок как обмен количествами движения. Пока объем остается постоянным, сумма количеств движения отдельно молекул газа и отдельно молекул стенок, а также и тех и других, взятых вместе, равна нулю. Может ли быть такое при неравенстве нулю количеств движения отдельных молекул? Да, потому что количество движения, будучи произведением массы на скорость, имеет не только величину, но и направление. Два количества движения, направленные в противоположные стороны, взаимно вычитаются.

Изменение объема означает, что сумма количеств движения перестала быть равной нулю. Выделяется некоторое преимущественное направление, куда направлен вектор суммы количеств движения. Зная об энтропии, вы даже можете сразу сказать, куда. Направлен он так, чтобы происходящее в этом направлении движение сопровождалось повышением энтропии системы газ — стенки. До чего все оказывается просто, если опереться на систему правильных представлений!

Как связано количество движения с энергией и работой? Предположим, что некоторое тело или система тел в какой-то момент времени обладало скоростью vj

и, следовательно, кинетической энергией, равной —^— ,

где т — масса тела (системы тел). Предположим далее, что скорость менялась и стала равной v2. Подсчитаем разность энергий

Д? = - J— = -j — Vl).

Разность квадратов двух чисел есть произведение суммы этих чисел на их разность. Обозначим разность (t»2—i>i) через Av и напишем

AE = -j-(vt + v1)Av.

Предположим теперь, что скорость изменилась очень мало и сумму v^ + V} можно считать равной удвоенному значению некоторой средней скорости 2 и. Тогда получится AE=mvAv. Но произведение массы на скорость — это количество движения. Получаем окончательно AE=pAv, где p=mv — количество движения. Иными словами, количество движения есть величина, которая показывает, на сколько изменится энергия тела (системы тел), если его скорость изменится на Av.

Вспоминая материал предыдущей главы, можно сказать, что между температурой и количеством движения есть кое-что общее. Только в отличие от температуры количество движения — величина аддитивная, подчиняющаяся закону сохранения. Закон сохранения количества движения, как и закон сохранения энергии, представляет собой следствие некоторого простого утверждения: свойства нашей Вселенной не изменяются при перемещении в ней от одной точки пространства-времени к другой по прямым линиям. Говорят, что Вселенная симметрична по отношению к параллельным переносам.