Физическая причина такой асимметрии состоит в том, что всякий обладающий избыточной энергией объект, взаимодействуя с окружающими телами, делится с ними своей энергией. Вероятность обратного события, когда воздействия окружающих тел вдруг сложатся таким образом, что их сумма станет энергетически более мощной, очень мала. Число переходов в состояния с меньшей энергией всегда больше, чем в обратном направлении. Импульсы хаотически движущихся молекул асфальтовой дорожки, на которой лежит кирпич, могут сложиться и забросить его на крынгу соседнего дома, однако и пятнадцати миллиардов лет жизни нашей Вселенной не хватит, чтобы такой феномен мог с достоверностью произойти хотя бы один раз.
Можно сказать, что эволюция любой независимой, предоставленной самой себе системы протекает по линии наименьшего сопротивления. Любая попытка сместить систему с этой «линии» требует внешнего вмешательства. Этот закон природы называют вторым началом, предполагая, что первое — это закон сохранения энергии.
Если с первым началом сегодня мало кто станет спорить, то второе часто вызывает сомнения. Наверное, многие помнят популярную несколько лет назад телепрограмму Димы Диброва. На его столе всегда стояла игрушка с непрерывно вращающимися лопастями то в одну сторону, то в другую. Стоит подсоединить их к заводному устройству, и можно построить, например, «вечные» часы (их можно купить в магазине) или какой-либо другой концентратор рассеянной энергии, ее случайных флуктуаций.
Еще один весьма впечатляющий концентратор рассеянной энергии — кольцар Лазарева (так он называется по имени своего изобретателя, новосибирского инженера). Это — цилиндр с пористой перегородкой, под которой находится воздушный пузырь, а ниже жидкость, например обычная вода, заполняющая сообщающуюся с цилиндром вертикальную трубку (рис. 1). Жидкость заполняет ее до уровня чуть-чуть выше горизонтального колена. Стоит капле жидкости упасть на пористую перегородку, она просачивается сквозь нее, повышая уровень жидкости в присоединенной трубке. Это порождает новую каплю в цилиндре и так далее. Такой прибор нетрудно изготовить самому, и он будет работать месяцами, пока не понизится уровень жидкости благодаря ее постепенному испарению. В принципе, под капли можно поставить что-то вроде мельничного колеса и аккумулировать концентрируемую энергию. Конечно, она очень мала, но нам сейчас важна сама принципиальная возможность.
Объяснить безостановочный круговорот жидкости в кольцаре труднее, чем работу «вечных часов». Причиной могут быть спорадические вздрагивания основания прибора, случайные перепады атмосферного давления и так далее. Существует несколько теорий на этот счет.
Известно еще несколько конструкций подобных устройств. Они действительно собирают рассеянную энергию, однако абсолютно независимыми, работающими сами по себе такие устройства назвать нельзя. Их приводят в действие слабые внешние воздействия, хотя и не целенаправленные. Такие концентраторы второе начало не нарушают. Если их изолировать от внешних воздействий, например, поместить в термостат с крепкими стенками и виброзащитним основанием, где все флуктуации только на уровне молекулярных тепловых шумов, они, не имея энергетической подпитки, замирают.
То, что второе начало не мешает концентрации рассеянной энергии в офаниченных частях большой системы, возможно, имеет важные космологические следствия, так как не исключено, что собирающие энергию метастабильные образования могут существовать и в космосе, влияя на происходящие там процессы. Гипотеза с первого взгляда довольно фантастическая, но кто знает...
Второе начало запрещает создание концентраторов, аккумулирующих энергию флуктуаций в системах с установившимся тепловым равновесием и флуктуаций на уровне тепловых шумов, когда флуктуации молекулярной структуры самих концентраторов такого же порядка величины. Как же тогда быть с «тепловыми насосами», отапливающими помещения как раз за счет «высасывания» равновесного (молекулярного) тепла окружающей среды? Такие установки с мощностью в несколько киловатт уже созданы.
Чтобы получить представление о том, как действует тепловой насос, вспомним известную еще со школы паровую машину. Если забыть о конструктивных особенностях, то, с принципиальной точки зрения, паровая машина и тепловой насос различаются тем, какая температура выше — при расширении или в процессе сжатия пара в рабочем цилиндре. Тепловой насос при каждом цикле, включающем расширение и сжатие, часть энергии внешней среды, содержащейся в расширившемся газе, оставляет в рабочем цилиндре как бесплатную добавку к теплу, в которое трансформировалась энергия внешнего двигателя.