Казалось бы, вопрос о возможности получения чего-либо из ничего исчерпан. Как же могло случиться, что даже через сто лет после этой формулировки Майер подвергается преследованиям за посягательства на ошибочные, но привычные взгляды на природу того, что теперь именуется одним словом — энергия? Как могло случиться, что Французской академии наук, изнемогшей от необходимости изучать бесчисленные проекты перпетуум-мобиле, пришлось принять специальное решение — оставлять без внимания всякие проекты вечных двигателей? Это было в 1765 году, через семнадцать лет после ломоносовского заключения! Кто же эти безумцы, запускающие воздушные шарики сенсаций? Кто отваживается идти против законов природы?

Если это люди, далёкие от науки, — прожектёры, авантюристы, прельщённые перспективой славы и богатства, — с них спрос не велик… Но… самое парадоксальное в этой истории то, что бег за мечтой продолжали учёные! Учёные, свято верящие в законы природы и тем не менее уверовавшие в чудо!

Что же это за новая химера?

Второе начало

Новым увлечением XIX века стали особые вечные двигатели, они привлекли изобретателей тем, что породили надежду на получение бесплатной энергии без нарушения закона сохранения. Они заронили веру в возможность компромисса с природой.

Речь идет, конечно, не об утилизации «вечных» в масштабах человеческой истории источников энергии рек или морских приливов, ветра или тепла земных недр, не об использовании излучения Солнца или разности температур поверхностных и глубинных слоёв океанов. Здесь все ясно. Подобные источники уже поставлены на службу человечеству.

В середине прошлого века родилось коварное заблуждение, дающее сложные рецидивы вплоть до наших дней. Вечный двигатель второго рода — так именуется новый тип перпетуум-мобиле, якобы способный без ограничения превращать тепло, запасённое в окружающих телах, в другие виды энергии.

Первый толчок к этому заблуждению дало изобретение и развитие паровых машин. Прошло немного времени после начала триумфального шествия паровых машин, как стало ясно, что эти прожорливые чудовища настолько плохо используют топливо, что грозят быстрым уничтожением лесов и исчерпанием запасов угля. Однако, несмотря на все попытки инженеров добиться улучшения работы паровых машин, сделать их более экономичными не удавалось. Да и как могло удасться, если существо процессов, сопровождающих работу этих машин, было совершенно непонятно?

Проблемой тепловых машин заинтересовался военный инженер Сади Карно. Поступив в 1819 году на должность лейтенанта во французский Генеральный штаб, юноша вынужден был заниматься мелкими поручениями. Ему не давали хода: его отец, Лазар Карно, бывший министр Французской республики, после реставрации монархии находился в изгнании.

Молодой Карно был умён, усидчив и не тратил время на карьеру. Он отдавал все силы и досуг науке.

Он решил попытаться добиться от паровых машин большей отдачи.

В 1824 году вышел из печати его труд «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных проявить эту силу» — единственная работа, опубликованная при жизни этого гения. В возрасте сорока лет он заболел скарлатиной, а через два месяца заразился холерой, которой понадобилось лишь несколько часов, чтобы свести его в могилу.

В своём труде Карно приходит к удручающему для энтузиастов паровых машин и великому для развития термодинамики выводу. Этот вывод настолько поразителен, что поверг даже самых мудрых из учёных в изумление и ужас. Но не менее изумителен путь, каким Карно пришёл к этому выводу.

Первоначальная цель Карно — построить как можно более хорошую паровую машину, способную получить максимум энергии из данного количества топлива. Но он не знает, как этого добиться.

Карно начинает с того, что говорит себе: допустим, я построил такую машину. В чём же проявится её преимущество перед реальными машинами? Чтобы понять это, он решает мысленно сравнить работу выдуманной им машины и реальной. Пусть, думает он, они работают в одинаковых условиях, от общего котла, с общим холодильником, а я проанализирую, почему одна машина работает лучше другой.

И тут Карно почувствовал беспокойство: если эти машины заставить работать в паре одна с другой, лучшая сможет компенсировать потери в худшей, не правда ли? Более того, если одна машина лучше другой вдвое, то, затратив половину вырабатываемой энергии на совершение внешней работы, другую половину она сможет потратить на то, чтобы поддерживать работу худшей машины! Выходит, что, получив первоначальный толчок, такая система из двух машин может в дальнейшем обойтись без топлива?!

Карно отчётливо понял, что эти рассуждения привели его в лагерь авантюристов — он изобрёл вечный двигатель! Но ведь вечный двигатель невозможен. Значит? Единственный логичный вывод: в этой паре не может быть лучшей машины. Все тепловые машины, работающие от общего котла и с общим холодильником, одинаково эффективны. Повысить КПД тепловых машин выше определённого предела невозможно. Заслуга Карно в том, что он ясно понял: дело не в умении или неумении инженеров, а в запретах природы — в необратимой потере тепла в окружающем пространстве.