Termodinamica și opțiuni despre limita înțelegerii


Omul nu poate privi spre cuante pentru că nivelul structural la care se află ființa sa este unul mult exterior miezului, un nivel la care corpul material pentru a fi perceptibil prin simțuri își schimbă consistența și semnificația în comparație cu fundamentele sale informaționale. Pătura materiei la care s-a oprit expansiunea spațiala a acesteia în partea sa microstructurală și în care este plasată și natura sesizabilă de către noi, căreia îi aparținem, este aceea a unor aglomerări moleculare, în combinații inepuizabile, care constituie ceea ce vedem sau ceea ce percepem, cu aparatele traducătoare aflate la îndemâna fiecărui om. În acest mediu pătrund și există și manifestări ale straturilor submoleculare, cum ar fi lumina, electricitatea, magnetismul, gravitația, dar natura proprie omului, cea care îi rămâne lui, este cea moleculară.

Fizica moleculară, și în speță termodinamica, este știinta care se ocupă de comportamentul acestor molecule, iar din punct de vedere al combinărilor lor constitutive, chimia. Energia, sau forma de energie dominantă, în această pătură a constituii în corpuri este căldura. Dacă am scoate omul din natură, cu toate invențiile sale, ca să poată privi din exteriorul stadiului molecular, ar vedea că nici cea mai mică mișcare: a apei , a norilor, a aerului, a pietrelor care cad, a vântului care rupe copacii, și în parte a organismelor vii, nu se poate întâmpla fără o singură resursă, căldura, înțeleasă ca un roi de molecule care aleargă la nesfârșit între două surse sau două stări, cea caldă și cea rece.

Să nu ne imaginăm că vreodată căldura se va duce în alt sens, chiar dacă uneori avem impresia. Frigiderul de fapt nu răcește acel spațiu interior, în care păstrăm alimentele, ci încălzește aerul din încăperea în care se află, folosind căldura existentă în interiorul său. Răcirea este un efect secundar al cedărilor succesive de căldură. Sursa caldă, cea care vaporizează freonul din circuitul termic al frigiderului, este acea cantitate de căldură existentă în incinta răcită, ca urmare a cedării căldurii. Conceptul de răcire e un mic fals tehnic. Răceala, sau răcirea a ceva, este de fapt un loc golit din punct de vedere termic, un loc de unde căldura, adică energia moleculară a fost într-un mod sau altul îndepărtată. Răceala înseamnă căldură mai puțină decât o referință la care se așteaptă cel ce o apreciază, adică un invers de căldură. Corect este a spune: aici este mai puțin cald și nu, aici este frig, dacă vrem să vorbim corect din punctul de vedere termodinamic, adică în concordanță cu fenomenenele moleculare ce au loc. Căldura este într-o continuă cădere. De la sursa caldă spre cea rece, dacă ne putem imagina așa ceva. Ar fi ca o ploaie atotcuprinzătoare, permanentă, invizibilă, în care trăiesc ființele dar și toate lucrurile. Ceea ce pare inepuizabil și ciclic, căldura atmosferică, este epuizabilă dacă sursa solară de căldură nu ar alimenta permanent atmosfera, respectiv scoarța Pământului. Primirea căldurii de la Soare nu este realizată însă pe o cale moleculară.

(Pe principiul frigiderului, dar în sens invers, se pot realiza pompe de caldură care vor extrage în viitor căldura solului, existentă la temperatura 3-5 grade și vor încălzi locuințele, cu agenți termici ce ajung până la temperaturi de 50-60 de grade. )

Căldura, în contextul discuției de până acum, este o mișcare proprie moleculelor de toate felurile. Ca tip de mișcare poate fi o oscilație, o vibrație sau o deplasare efectivă a moleculeor, pentru substanțele fluide, adică lichide sau gazoase. Teoria cinetico moleculară spune ca mișcarea moleculelor este aleatorie, după direcții și sensuri, și cu o repartizare a mărimii vitezelor întâmplătoare. Pe baza acestei afirmații s-a dezvoltat întreaga tehnică de până acum, în situația în care nu a depins în realitate de această afirmație, în nici unul dintre principiile care guverneză în tehnică. Dacă ar fi fost așa, cum se pretinde teoretic, ar fi fost imposibil de stăvilit ceva pe lumea asta. Este foarte dificil să contrazici o premisă pe care se așează sistemul tehnic, cel care funcționează acum, doar dacă acest sistem functioneză indiferent de părerea fizicienilor și a tehnicienilor și a fost construit prin încercări practice, în paralel cu dezvoltarea acestor teorii.



Analizând modul în care moleculele primesc și cedează energie, respectiv căldură și lucru mecanic ne dăm seama că acestea sunt controlate riguros prin legi informaționale, necunoscute nouă. Niște fenomene aparent simple, cum ar fi vaporizarea unui fluid și destinderea vaporilor rezultați, pun sub semnul întrebării teoria browniană, care afirmă că moleculele în aceste procese termice, sunt într-o mișcare dezordonată, incontrolabilă. Vaporizarea la o anumită presiune se produce la o temperatură constantă, specifică fiecărui fluid. Natura fluidului stabilește temperatura de vaporizare iar presiunea influențează doar valoarea acesteia. Cum ?
Dacă presiunea crește, temperatura de vaporizare crește și ea. Explicația energetică ar fi că moleculele fluidului au un supliment de energie prin aflarea sub presiune și ca atare și cantitatea de energie necesară pentru a rupe legăturile dintre molecule este mai mare. Numai că în mod paradoxal, în timp ce temperatura de vaporizare crește, căldura de vaporizare necesară, scade. Pe de altă parte înghesuirea mai multor molecule într-un același spațiu face ca energia de înghesuire să ducă la o mai mare intimizare, apropiere, a moleculelor, fapt ce ar duce la a face mai grea despărțirea acestora în procesul de vaporizare. Pe de altă parte se poate spune că moleculele sunt încărcate cu energie și pot așa să se dezică mai ușor de legăturile lor cu celelalte molecule. Mai greu de explicat este faptul că temperatura se păstreză riguros constantă în întregul volum în care are loc fenomenul, până acest proces se finalizează și toate moleculele s-au desprins unele de altele constituind un gaz fierbine. De ce?
Ce face ca întrega masă să comunice acest prag de temperatură, respectiv de energie, între molecule ? Poate fi socotit și un mod de a se absorbi căldura de către moleculele care încă nu s-au desprins numai că acest fenomen transformă masa de fluid, aducând-o într-o stare instabilă, pe care moleculele nu și-o doresc.

Procesul de trecere a energiei din ceea ce pentru exterior este căldura conținută într-un volum de gaz într-o nouă formă de energie, cea mecanică, de mișcare a unui obiect supus acestei energii (piston, paletă, etc) este un proces termic care la ora actuală nu are o explicație fenomenologică coerentă și completă. Cauza pentru care vitezele moleculelor se aliniază vectorial spre sensul destinderii este un mister neelucidat. Chemarea acestor molecule spre sursa rece, invitația optimizată prin ajutaje de a se crea trecerea energiei conținută molecular în energie macromoleculară, de mișcare a unor corpuri, mișcare sesizabilă și utilă omului nu sunt decât aspecte practice, tehnice și nu explicații plauzibile.

În realitatea sinceră a termodinamicii lucrurile necunoscute și întrebările abundă. Este interesant cum se poate vorbi în termodinamică despre molecule ca fiind entități materiale independente, care pot avea un comportament explicabil doar prin consistența lor moleculară. A se considera că acest comportamente legate de schimbul de căldură, de schimbarea fazelor și de schimbarea formelor de energie conținute se poate explica fără întrebări asupra conținutul intern al moleculelor este incomplet științific.

Granița dintre structura atomică și ceea ce este sau se consideră a fi o moleculă nu poate fi trasată cu o linie de despărțire prea subțire, nici măcar conceptual, decum plecând de la caracteristicile și proprietățile acestor molecule. Ori termodinamica ar putea începe, după cum a fost instituită ca și știință, chiar cu această convenție: -termodinamica analizează structurile moleculare ca și cum acestea sunt capabile de comportamente complet independente de constituența lor atomică.
Chiar dacă există anumite comportamente ce ar putea fi considerate ca fiind complet de natură moleculară, și acestea suferă o întrebare: unde se poate stoca în cadrul unei aglomerări moleculare o informație? Orice abordare pe temei informațional ne duce spre ideea că aceste informații se regăsesc undeva, fie în zona invelișului electronic, fie chiar mai adânc. Câte sunt aceste straturi care adăstesc electronii, sunt acestea purtăoare ale unor informații fie că sunt populate cu electroni sau sunt goale sau golite? Există ceva propriu acestor straturi și independent de existența electronilor? Care este numărul total al acestor straturi? Trebuie să existe o limită a acestui număr? Ce permite popularea straturilor în afara energiei pe care o dezvoltă exloziile unor stele, explicație pe care o dau acum teoriile despre formarea elementelor ?

Schimbul de căldură, schimbarea fazelor și schimbarea formelor de energie sunt procese moleculare doar ca și manifestare practică, rezultativă și înțelese așa de către om, dar pentru a fi posibilă o stabilitate a acestor procese este neveoie de un stoc infromațional, care să prestabilescă și să conțină atât determinările generale cât și cele particulare.

Uneori, dar din păcate prea rar, prin literatura tehnică și științifică, câte un autor mai deschis gândirii, afirmă cu voce joasă că aceste procese sunt încă insuficient studiate și înțelese. Paradigma științifică a termodinamicii este ca o caracatiță ce sufocă ideile tehnice ale oamenilor.