Крига. Частини ІII–ІV - Яцек Дукай
— Але що ж це тоді означає? — спиталося, повернувшись на припічок випити горня гарячого чая. — Що два кома два градуси, що один кома вісім. Якщо наприкінці є абсолютний нуль, себто відсутність тепла — що це таке? Як виміряти абстракцію?
— Справді, дуже довго ми мали тільки порожню математичну модель, — погодився Іртейм, випустивши куточком уст ароматний дим. — Якщо температура є мірою розтягування, розширення матерії, а рідина більш розширена, ніж тверда речовина, відтак і газ більш розширений, ніж рідина, то межею розширення газу є температурна межа. Ми беремо певну кількість повітря і…
— Охолоджуємо, після чого вимірюємо зміну обсягу, тобто тиску, й вивівши залежність, підставляємо нульовий тиск…
— Так.
— Чи газ може мати неґативний тиск? Не може. Мгм.
— Звідси в температурі абсолютний нуль. Рівняння показує межу на двохстах сімдесяти трьох градусах нижче нуля за Цельсієм.
— І так ви це вимірюєте? Тиском газу?
— Нічого не вдієш, при температурі, близькій до абсолютного нуля, метода підводить. Електричні термометри теж не найнадійніші, електропровідність при низьких температурах — ще одна загадка. Але річ у тому, пане Ґерославський, що справді близька до абсолютного нуля температура…
— У серці лютого.
— Ба! — Mijnheer Іртейм зняв ноги зі стільця, поглянув на графіки, вивішені між зовнішніми вікнами, ухопив те, що потрапило йому під руку, довгу брудну піпету, й нею, наче баттутою, вказав на лінійку, прямовисно прибиту біля одвірка. На висоті чверті лінійки (а вона мала у довжину понад аршин) було приліплено синю стрілку. Унизу виднів вирізаний на дереві великий, округлий, мов яйце, нуль. — Такі наші найкращі оцінки останніх вимірювань.
— Чверть градуса?
— Пфх! Уся ця дошка — це одна сота Келвіна, — засміявся голландець.
Ковтнувши гарячого чаю, зробилося спантеличену міну.
— А ніби чим відрізняється нуль кома нуль, нуль три градуси від нуль кома нуль, нуль два?
— Уявіть собі газ на молекулярному рівні. Ви видихаєте повітря до скляної колби. — Він дмухнув дим усередину мороскляної колби, миттю заткавши її долонею з люлькою; за склом завирували сині клуби диму, хутко набуваючи жовтої барви. — Що відбувається? Міріади часточок потрапляють із одного об’єму в інший. Ф’ю-ю-ю! — Голландець змахнув піпетою над головою. — Ганяють, де лише можуть. Яке відношення об’єму легенів до об’єму колби?
— А коли дмухнути в порожнечу?
— Припустимо.
— Що більший простір, то нижчий тиск. — Потерлося маслачки до зарослої щоки. — Що нижчий тиск, то нижча температура. Але тепло — це енерґія, куди щезає ця енерґія?
— Отож, ви власне відкрили Перший Закон Термодинаміки. А як виміряти тиск? — Іртейм втиснув у колбу з-під молока широкий корок. — Я кладу на колбу щільний тягарець. Що штовхає його знизу?
— Удари цих частинок.
— Я покладу удвічі важчий тягарець. Він спаде нижче. Зменшиться об’єм, збільшиться тиск, підвищиться температура. Я нагрів повітря.
— Це міра руху молекул. Суми їхніх енерґій, імпету, з яким вони б’ються у цей тягарець.
— Але тільки частково. — Він тричі постукав піпетою у колбу, це зазвучало, як дзвінок священика, котрий править літургію. — Саме тут ми приходимо до Другого Закону. Робота, рух перетворюються на тепло належним чином, — але вже тепло перетворюється на роботу завжди із втратами енерґії. Якби мені треба було підняти той мій уявний тягарець на висоту вдвічі легшого тягарця шляхом підігрівання повітря у колбі, я б мусив витратити в цьому вогні більше енерґії, ніж я витратив на стиснення повітря. Ця різниця, ця зникаюча енерґія — це ентропія, шановний.
… Погляньте на цей наш тутешній безлад. — Скляна паличка окреслила коло. — Для того, щоб довести робітню до такого стану, потрібна енерґія, щоб перемістити кожен предмет із місця в упорядкованому ладі в довільне інше місце. Але щоб тепер усе це назад до ладу поскладати, не вистачить уже тільки тої енерґії, щоб перемістити предмети в довільне інше місце. В кращому разі безлад залишиться колишнім, але, найпевніше, навіть збільшиться. Ентропія зростає.
… Коли я розтоплюю лід, ентропія зростає: я мав крижаний кристал, тепер маю рідину, що вільно перетікає. Коли я випаровую рідину, ентропія зростає: я мав рідину, організовану на поверхні посуду, тепер маю хмару частинок, які літають, де їм заманеться.
… Чи зауважили ви залежність?
— Що холодніше, то менша ентропія.
— А це, за словами панів Нернста й Планка, означає, що при абсолютному нулі ентропія кожної системи дорівнює нулю. — Mijnheer Іртейм шпигнув себе мундштуком у рубець від обмороження під оком, постукав задумливо в оголену кістку. — У Лабораторії ми маємо рентґенівську лампу для просвічування крижліза, — зауважив він, а відтак, пробубнівши щось у вуса, вчинив мляву спробу боротьби із місцевою ентропією: одна полиця, друга полиця, шафка, ящик із паперами, стос течок, третя полиця, урешті знайшов альбом, устромлений під коротшу ногу стояка вакуумної помпи. Трипалою рукою він погортав тьмяні кліше. — Оця. — Вийняв, підніс її до світла. — Латунь, день після сплавлення.
Примружилося очі.
— Нічого не бачу.
— Ну, так, — збентежився він. — Річ у тому… Були тут десь рисунки. — Голландець знайшов нарешті шматок паперу, вирваний зі старого випуску «Иркутских Новостей», на широких полях якого хтось накидав олівцем схеми. — Так виглядає молекулярна структура латуні через день після сплаву.
— А так — через кілька місяців.
— Атоми міді й цинку упорядкувалися. Сплав о х о л о в. — Він випростався, рівно підняв голову. — Вгадайте тепер, що показують усі рентґенівські знімки студіней крижліза?
— Той ідеальний лад.
— Саме так! Атоми стоять, наче на муштрі, — в найменшій стружці, в найтоншій нитці — мов у кристалі.
Глянулося мимоволі на лінійку сотої частини градуса.
— Тож не йдеться про те, щоб відібрати часткам енерґію, а щоб затримати їх у русі.
— Ні. До абсолютного нуля опускається через…
— Порядкування, однозначність, єдиноістинність матерії, так-так, ні-ні.
Чи ж
