25 октября 1967 года в Москве при Центральном правлении Научно-технического общества приборостроения был создан Общественный институт по проблеме энергетической инверсии

25 октября 1967 года в Москве при Центральном правлении Научно-технического общества приборостроения был создан Общественный институт по проблеме энергетической инверсии. Создателем и бессменным руководителем ЭНИНа являлся заслуженный деятель науки и техники РСФСР и обладатель многих других научных званий, доктор технических наук профессор Павел Кондратьевич Ощепков. Известный авиаконструктор О.К.Антонов называл его одним из самых выдающихся советских изобретателей и писал о нём: «Это действительно подвижник, посвятивший всю жизнь реализации своих блестящих изобретений. Теперь он отдаёт все свои способности ЭНИНу – обществу, стремящемуся найти пути к преодолению самого неприступного закона природы – второго начала термодинамики. В результате человечество получит безграничное количество энергии без нарушения экологического баланса, без вредного влияния на окружающую среду. Благороднее стремления нет!»

Четверть века прошло со времени активной деятельности ОИ ЭНИН. Поколение.… Родились и выросли дети…. Мы живём уже в другой стране.

 

К 100-летию П.К.Ощепкова

1. Энергоинверсия. Две причины запрета

Говорят, что история человечества – это история войн. Войны разгораются там, где возникает конфликт интересов социальных групп. Более ста пятидесяти лет не прекращается идеологическая война вокруг второго начала термодинамики, его запрета на получение энергии из рассеянной в окружающем пространстве теплоты, т.е. запрета на энергоинверсию. Конечно, энергоинверсию запрещает не второе начало, а люди, ссылающиеся на него. Люди, имеющие на это причины…

Одним из полководцев в этом великом историческом противостоянии был доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, заслуженный изобретатель РСФСР, профессор Павел Кондратьевич Ощепков (24.06.1908 – 01.12.1992). Он же ввёл в оборот термин «энергоинверсия». Энергоинверсия - это обобщённое понятие о новых методах получения энергии за счёт инверсии, т.е. за счёт перемещения (перестановки) тепла окружающего пространства. (П.К.Ощепков. «Жизнь и мечта», изд. «Московский рабочий», 1984 г., стр. 308). Современная «официальная» наука энергоинверсию не признаёт, так же, как в своё время она не признавала генетику и кибернетику и называла их «реакционными лженауками».  С генетикой и кибернетикой уже «разобрались». С энергоинверсией вопрос открыт и поныне.

Отголоски этой войны идей мы встречаем на страницах газет.


Это - позиция руководства науки, в руках у которого административные и финансовые рычаги. Руководства, не нашедшего возможности встретиться с заслуженным изобретателем и учёным, выслушать его, попытаться понять, предложить поддержку. Руководства, затратившего астрономические суммы народных денег на управляемый термоядерный синтез, практически с нулевой отдачей, но не выделившего, как говорится, ломаного гроша на альтернативные исследования в области энергетики. Позиция понятна – «зачем утруждать себя, помогать конкурентам?». Проще высмеять, обвинив в незнании элементарных вещей, понятных любому школьнику.

По мнению академиков, только амбициозные недоучки и отщепенцы могут заниматься созданием устройств, преобразующих рассеянную теплоту в работу вопреки второму началу термодинамики, открытому великим Рудольфом Клаузиусом. Но неужели уважаемые академики не знают, что исследованиями в этой области всерьёз занимались такие учёные, как Джеймс Клерк Максвелл, Альберт Эйнштейн, Лео Сцилард, Константин Эдуардович Циолковский и другие мыслители, которых никто не посмеет обвинить в некомпетентности? А они не считали, что вопрос о правомерности второго начала термодинамики закрыт и больше не подлежит обсуждению.

Человечеству нужна энергия. (В действительности человечеству нужно гораздо меньше энергии, чем оно сейчас потребляет – в разы, если не на порядки. Спрос создан искусственно теми, кто заинтересован её продавать. Но это - отдельный разговор). Сегодня человечество получает энергию в основном варварским способом, сжигая углеводородное или ядерное топливо для привода тепловых машин. Уже очевидны недостатки этого способа. Энергосистема уязвима, поскольку централизована. Электроэнергию и энергоносители приходится транспортировать на большие расстояния посредством ЛЭП, трубопроводов, танкеров, железнодорожного и автомобильного транспорта, что дорого, ненадёжно, чревато авариями. Запасы углеводородного топлива подходят к концу. Выброс продуктов сгорания приводит к глобальным экологическим и климатическим катаклизмам. Ядерная энергетика связана с рисками техногенных катастроф и терроризма, проблемами захоронения радиоактивных отходов и пр. За энергию человечество платит слишком большую цену. Нужно найти альтернативный способ получения энергии.

А энергии вокруг сколько угодно! Это тепловая энергия, рассеянная в окружающей среде. Причём её невозможно израсходовать. Эта энергия, как вода, - воды меньше на Земле не становится из-за того, что мы её расходуем, поскольку она участвует в круговороте. Можно ли эту энергию превращать в полезную работу, электричество и пр.? Нельзя, запрещено! Но кем… и почему?!

Очевидны две причины запрета.

1. С точки зрения классической термодинамики,  постулаты которой изложены в университетских учебниках и исповедуются по сей день официальной наукой, все процессы, происходящие в природе и технике, сопровождаются превращением различных видов энергии (механической, электрической, химической, ядерной, энергии света, звука и пр.) в теплоту, которая рассеивается в окружающей среде, и этот процесс необратим.  Для превращения этой рассеянной теплоты в полезную работу тепловой двигатель непригоден, т.к. ему для работы необходимы горячий и холодный источники теплоты. Окружающая среда могла бы быть таким горячим источником, но нет подходящего холодного источника. Таким образом, энергия, рассеянная в виде теплоты в окружающей среде, для нас потеряна. Так нам говорили в средней школе и вузе, так сегодня мы говорим нашим ученикам и студентам. А в результате мы похожи на жертв кораблекрушения, погибающих от жажды в океане воды и ничего не предпринимающих, чтобы напиться.

Были попытки сделать паровой двигатель без холодного источника. Не получилось. Ну и что? Это не означает, что никогда не могут быть найдены другие способы превратить всю теплоту в полезную работу. Зачем же частную неудачу возводить в ранг второго начала термодинамики и объявлять это законом природы. Никто ведь не говорит, что шаровую молнию создать невозможно, потому что никому это пока не удалось. Так же обстоят дела со сверхпроводимостью при комнатной температуре,  с управляемым термоядерным синтезом.… Всё меняется, появляются новые знания, новые возможности. Невозможное сегодня может стать завтра привычным и повседневным.

Посудите сами. Второе начало было сформулировано Рудольфом Клаузиусом  в 1850 году, т.е. задолго до современного понимания строения вещества, до открытия электрона, до создания физики полупроводников. Например, периодический закон Д.И.Менделеев сформулировал в 1869 году, т.е. через девятнадцать лет, электрон Джозеф Томсон открыл в 1897 году, т.е. почти через полсотни лет после формулировки второго начала термодинамики, зонная теория - основа физики полупроводников, была заложена Ф.Блохом, Л.Бриллюэном и Р.Пайерлсом в 1928-1931 годах. Так почему же сегодня мы обязаны следовать запрету Рудольфа Клаузиуса?! Откуда он мог знать в 1850 году, какими знаниями и возможностями будет располагать наука через полторы сотни лет, в 21 веке?

В природе нет никакой энтропии. Это математическая абстракция, кому-то помогающая при расчётах. В природе нет разделения на энергии высшего или низшего качеств: рассеянная тепловая энергия – это энергия движения микрочастиц вещества, которую просто нужно научиться превращать в другие формы энергии. И никакого второго начала термодинамики, запрещающего это делать,  в природе тоже нет. Это величайшее заблуждение, которое, по мнению П.К.Ощепкова, задержало научно-техническое развитие лет на сто, и поставило цивилизацию сегодня на грань экологической катастрофы. Каким образом, как это происходит? Тривиально. Предлагаешь руководителям науки или их экспертам грамотные, разумные решения, а получаешь ответ «Неправильно, поскольку противоречит второму началу. И всё! Строй сам свой энергоинвертор на даче после работы – без денег, приборов, оборудования, нормальной лаборатории. И всё равно потом ничего никому не докажешь!

Мы из поколения в поколение повторяем, что ситуация безнадёжна, ссылаясь на технический опыт и научные наблюдения за природными процессами во Вселенной, игнорируя тот факт, что само существование Вселенной опровергает этот вывод. Вселенная сложнее всех наших представлений о ней, и решение проблемы наверняка можно найти, если искать. Для этого нам дан пытливый и изобретательный ум. Итак, первая причина – это косность мышления, слепая вера в «авторитетные» утверждения.

2. К сожалению, есть вторая, пожалуй, более серьёзная причина, и лежит она в социально-экономической плоскости. Цена вопроса высока. Появление энергетической альтернативы заденет интересы крупного бизнеса и отразится на мировой политике. Создание бестопливной энергетики приведёт к глобальным социальным изменениям, возможно, к смене мировых элит и краху государств, строящих свою экономику на нефтяной и газовой трубе. Подобных примеров в мировой истории предостаточно.

Но перед теми, кто делает ставку на высокие технологии, откроются фантастические перспективы!

Тепловая (паровая) машина была создана во второй половине 18-го века (Иван Ползунов, 1763 и Джеймс Уатт, 1769). Изобретение было востребовано промышленностью и транспортом. Появился новый бизнес: добыча топлива, сжигание его в тепловых машинах с продажей полученной энергии, производство и продажа самих тепловых машин и топлива и т.п. За прошедшие с тех пор двести лет образовался топливно-энергетический комплекс и ассоциированные с ним могущественные финансово-промышленные группы со своими, естественно, групповыми интересами. Появление бестопливной энергетики никак не входит в планы этих групп. Ведь никто не станет покупать у них бензин, газ, уран, электричество и тепло, когда энергия будет доступной и бесплатной, как воздух и солнечный свет. Рассчитывать на их помощь нам не стоит. Наоборот, весьма вероятно, что своё влияние и финансовое могущество эти группы направят на то, чтобы подавить исследования в области альтернативной энергетики. Следовательно, вторая причина – сопротивление финансово-промышленных групп, для которых существующий топливно-энергетический комплекс является основой их бизнеса.

2. Магнитоградиентный «демон Максвелла»

Простой, наглядный и убедительный эксперимент раз и навсегда поставил бы точку в затянувшемся споре о правомерности второго начала термодинамики.

В 1871 году Джеймс Клерк Максвелл предложил провести мысленный эксперимент, вошедший в науку под названием «демон Максвелла». В этом эксперименте «демон» - некое существо или устройство – сортирует, упорядочивает молекулы газа, находившегося первоначально в термодинамическом равновесии, что приводит к нарушению равновесия, появлению разницы температур, давлений или концентраций, что означает нарушение второго начала термодинамики.

Можно ли создать такого «демона» практически? Можно. Функцию «демона» в отношении газа, состоящего из электрически заряжённых частиц - ионов и свободных электронов, может выполнить градиентное магнитное поле. (Аналогичным образом, кстати, действуют скрещенные электрическое и магнитное поля). 

Представим себе некий объём, заполненный заряжёнными частицами, находящимися в хаотическом тепловом движении. При помощи внешнего источника – постоянного магнита – в этом объёме создано магнитное поле. Как известно, заряжённая частица в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца движется по окружности или спирали, радиус которой зависит от напряжённости поля. Ось, вокруг которой обращается частица, параллельна вектору магнитного поля и не перемещается со временем. Если же магнитное поле является неоднородным, градиентным, т.е. его напряжённость плавно изменяется в направлении, перпендикулярном вектору поля, то частица периодически проходит области поля различной напряжённости, радиус кривизны её траектории тоже периодически изменяется. В результате ось, вокруг которой обращается частица, перемещается. Возникает т.н. градиентный дрейф со средней скоростью

  . (См., например, кн.: Свирский М.С., «Электронная теория вещества», М., «Просвещение», 1980 г., стр. 258).  Вектор скорости дрейфа образует с векторами напряжённости и градиента напряжённости тройку взаимно перпендикулярных векторов.

Это справедливо для всех заряжённых частиц, участвующих в хаотическом тепловом движении. Другими словами, если некий объём, заполненный электронным газом, находящимся в состоянии термодинамического равновесия, внести в градиентное магнитное поле, то  все электроны начнут дрейфовать в одном направлении, что приведёт к макроскопическим последствиям –  появится ток, возникнет разность потенциалов, температур и проч.  Если объём будет заполнен газом из электронов и положительных ионов, также возникнет ток, причём электроны и ионы будут дрейфовать в противоположных направлениях.

Так можно создать магнитоградиентный генератор, преобразующий теплоту в электрическую энергию без разности температур.  Этот вывод подтверждён автором этих строк экспериментально в июле 1984 года.  

В экспериментах наблюдался градиентный ток электронов в вакууме между двумя параллельными термокатодами, находящимися при одинаковой температуре. Изменение направления магнитного поля либо градиента магнитного поля на противоположное приводило к изменению направления тока. Наблюдался также градиентный ток электронов от менее горячего катода к более горячему. Физики понимают, что такой ток означает перенос теплоты от менее горячего катода к более горячему, - ведь каждый электрон переносит с катода на катод дополнительную энергию, равную работе выхода электрона из катода. Таким образом, экспериментально показана передача теплоты от более холодного тела к более горячему без совершения внешней работы. Это прямой эксперимент, опровергающий второе начало термодинамики.

 

Эксперимент проводился с двумя плоскими оксидбариевыми катодами косвенного накала от радиолампы. Катоды закреплены параллельно друг другу при помощи бандажа из кварцевых нитей в стеклянной вакуумированной колбе прибора. Катоды разогревались отдельными, гальванически развязанными источниками питания. Измерялись разность потенциалов и токи между катодами при различных нагрузочных сопротивлениях.

При равенстве температур катодов устанавливалось электрическое равновесие: ток термоэлектронов с одного катода на другой компенсировался обратным током, ток между катодами во внешней цепи отсутствовал. При внесении градиентного магнитного поля равновесие нарушалось, во внешней цепи регистрировался ток.

Ниже приведены некоторые параметры эксперимента.

Площадь катода 6х36 кв. мм. Расстояние между катодами 1 мм. Для создания магнитного поля использовался постоянный ферритовый магнит. Внешний диаметр стеклянной колбы прибора 20 мм. Магнит подносился к колбе прибора таким образом, чтобы вектор индукции и вектор градиента индукции магнитного поля были параллельны плоскости катодов. Индукция магнитного поля в области катодов в среднем 1,2*10-2 Тл, градиент 1,67 * 10-2  Тл/см.  При температуре катодов 700оС средняя квадратичная скорость электронов составляет 2,1*105 м/с, соответствующий радиус кривизны траектории электронов (радиус ларморовой орбиты) при  данной индукции магнитного поля - примерно 10-1 мм.  Скорость градиентного дрейфа электронов составляет 1,45*103 м/с. 

Были сняты вольтамперная и нагрузочная характеристики прибора.


Магнитоградиентный генератор работает при высокой температуре, необходимой для образования газа, состоящего из заряжённых частиц, поэтому он непригоден для использования рассеянной теплоты окружающей среды.

И всё же он представляет значительный практический интерес, особенно для создания радиоизотопных генераторов. Поскольку ему не нужно сбрасывать часть теплоты в холодный источник, к.п.д. преобразования теплоты в электрическую энергию зависит только от качества теплоизоляции преобразователя. Теоретически к.п.д. этого устройства может приближаться к   100 %. Но для получения высоких температур придётся расходовать ТВЭЛы – радиоизотопные тепловыделяющие элементы. Следовательно, следующая задача – снизить рабочую температуру процесса настолько, чтобы можно было в качестве нагревателя использовать окружающую среду. 

Но главное - это, конечно же, выводы, которые позволяют сделать приведённые рассуждения и результаты экспериментов:

1. Не существует закона природы, запрещающего получать энергию из рассеянной в окружающем пространстве теплоты.

2. Для своего энергетического обеспечения человечеству нужно направить научную, техническую, экономическую мощь не только на освоение запасов угля, нефти, газа и строительство новых АЭС, но и на развитие энергоинверсии.

 __________________________         

Вячеслав Заборонский.

Гомель-Москва,

05.07.1984 - 28.03.2008

Материалы представлены на сайте newen.narod.ru