Цикл Карно. Немного истории.
Петр Иванович Дубровский, добросовестный инженер - исследователь, честный и непредвзятый частный научный детектив.
e-mail: d-pi@yandex.ru
Несмотря на громкое заявление вице-президента революционного трибунала в Париже, бывшего врача Жана-Батиста Коффиналь-Дюбая - «La République n'a pas besoin de savants!» (Республика не нуждается в учёных!), сделанное им в ответ на петицию «Совещательного бюро искусств и ремесел» с просьбой о помиловании Лавуазье и просьбу самого Лавуазье предоставить ему отсрочку на 15 суток для того, чтобы закончить важный научный эксперимент, зарождавшейся Французской Республике всё же были нужны учёные.
8 мая 1794 года Лавуазье был гильотинирован. Пожалуй, это был самый светлый ум Франции за все годы её существования, вложивший все свои силы, свой ум, свой талант, свои навыки и умения в развитие науки. Возможно, одной из причин смертного приговора Лавуазье был научный спор. Дело в том, что своими долгими, продолжавшимися десятилетиями, экспериментами Лавуазье опроверг «теорию флогистона», которая в течение почти всего XVII века считалась «непреложной истиной» и которую истово верили практически все учёные тех лет. Дело дошло аж до того, что в Берлине, на родине Георга Шталя, автора «теории флогистона», по непроверенным пока мной информации, Лавуазье судили как «еретика науки» и приговорили к смертной казни путём сожжения. Но так как умный Лавуазье на суд в Берлин не поехал, то вместо самого Лавуазье сожгли то ли его портрет, то ли чучело (почти как в религии вуду, а вы говорите - «Европа»), то есть провели сожжение «in effigie». Возможно, Жан-Батист Коффиналь тоже был истовым верующим в теорию флогистона - многие люди просто не могут переосмысливать свои знания, они продолжают истово верить во вбитые в их головы стереотипы, невзирая ни на какие контраргументы. Ярким примером этого служат многие комментарии к моим статьям на этом канале отдельных индивидуумов. Правда, большую часть таких «комментов» я попросил убрать, чтобы избавить свой канал от «языка вражды». Но часть сохранил в своём ЖЖ. Да, после падения Робеспьера Коффиналь бежал, но был схвачен, осуждён и казнён 18 ноября 1794 года.
Но молодой Французской Республике всё же нужны были и ученые, и инженеры. В промежутке времени между казнью Лавуазье и казнью Коффиналя, а именно 11 июля 1794 года, по настоянию нескольких учёных, Комитет общественного спасения* (главой комитета был в это время Максимилиан Робеспьер) собирает Комиссию по Государственным Работам, которая через восемь месяцев основывает Политехническую Школу (École Polytechnique).
Эмблема Политехнической Школы, девизом «За Родину, науки и славу» снабдил Школу сам император Наполеон I в 1808 году.
Эмблема Политехнической Школы, девизом «За Родину, науки и славу» снабдил Школу сам император Наполеон I в 1808 году.
Основателями Школы считаются Гаспар Монж (Gaspard Monge), Жак-Элия Ламбларди (Jacques-Élie Lamblardie), Клод-Антуан Приёр-Дювернуа (Claude-Antoine Prieur-Duvernois) и Лазар Николя Маргерит Карно (Lazare Nicolas Marguerite Carnot). Лазар Карно аккурат в это время был членом Комитета общественного спасения. О научных и прочих заслугах каждого можно найти много интересного и познавательного, если поговорить с mademoiselle Wiki.
Генерал Лазар Николя Маргерит, граф Карно, Lazare Nicolas Marguerite, comte Carnot, général (1753-1823), неизвестный художник, 1815 год.
Генерал Лазар Николя Маргерит, граф Карно, Lazare Nicolas Marguerite, comte Carnot, général (1753-1823), неизвестный художник, 1815 год.
Обучать «школьников» (точнее, «Иксов», так ныне принято называть учащихся этого одного из самых престижных высших учебных заведений Франции, см. эмблему ниже) были приглашены многие именитые учёные того времени. Профессорами Политехнической Школы в те времена - конец XVII - начало XIX века были Жозеф Луи Гей-Люссак и Франсуа Араго. Лекции по химии читал Луи Жак Тэнар, по механике - Симеон Дени Пуассон, по физике - Жан Анри Хассенфрац. Первые занятия в Школе прошли уже 21 декабря 1794 года.
Современная эмблема Политехнической Школы
Современная эмблема Политехнической Школы
*Комитет общественного спасения (Comité de salut public) - один из комитетов Национального Конвента Франции, который к осени 1793 года сосредоточил в своих руках всю верховную власть: смещал и назначал генералов в действующей армии, послов, чиновников, принимал решения об арестах, распоряжался специальным финансовым фондом.
Эмблема Комитета общественного спасения
Эмблема Комитета общественного спасения
Разумеется, кумовство нигде, никто и никогда не отменял. Поэтому родившийся 1 июня 1796 года у Лазара Карно сын, названный Николя Леонар Сади Карно (Nicolas Léonard Sadi Carnot), по достижении 16 лет, в ноябре 1812 года был поступлен в Политехническую Школу. Я вовсе не хочу сказать, что Сади Карно был тупым двоечником, скорее наоборот. Но в выборе учебного заведения явно заметно влияние отца. Впрочем, как и у меня, как и у многих моих читателей. Когда тебе 16 лет, еще трудно сформулировать, чем бы ты больше всего хотел заниматься в своей жизни.
Николя Леонар Сади Карно в годы учёбы в Политехнической школе (Nicolas Léonard Sadi Carnot, 1794-1932)
Николя Леонар Сади Карно в годы учёбы в Политехнической школе (Nicolas Léonard Sadi Carnot, 1794-1932)
С апреля по июль 1796 года и с мая по август 1797 года папа Сади Карно, Лазар Карно был президентом Директории. Но в 1797 году его попытались обвинить в роялизме, поэтому ему пришлось бежать в Швейцарию, а после - в Германию. Когда Наполеон Бонапарт стал первым консулом, он призвал Лазара Карно из изгнания и назначил его генерал-инспектором армии, а в апреле 1800 года - военным министром. Но в 1802 году Лазар Карно сначала выступил против пожизненного консульства Наполеона Бонапарта, потом - против создания Империи, и, разумеется, был освобождён от всех должностей (а нечего писать против ветра). Тем не менее, его первенец Сади проучился в Политехнической Школе с ноября 1812 по сентябрь 1814 года, закончив Школу шестым по успеваемости.
В 1812 году, перед нашествием Наполеона на Россию, Лазар Карно был назначен командиром батальона. Но в самое ближайшее время он прошел прошёл ступени от подполковника до полковника, до бригадного генерала и был произведен в дивизионные генералы. В начале 1814 года ему была поручена защита Антверпена, и он успешно оборонял этого город от русских и английских войск. Несмотря на то что после кровопролитных боёв с 27 по 30 марта 1814 года под Парижем и в самом Париже 31 марта русская кавалерия под предводительством царя Александра I прошли победным маршем по улицам Парижа, 6 апреля Наполеон отрёкся от престола, Антверпен был сдан лишь после реставрации (24 апреля 1814 года), по приказу Людовика XVIII.
Судя по всему, занятия в Политехнической Школе во время этих событий, сражений, нашествия вражеских армий, смены правления страны, не прерывались. А после отречения Наполеона никто не стал разыскивать родственников дивизионного генерала Лазара Карно, чтобы угрозами расправы с сыном принудить его побыстрее сдать Антверпен. Да и после реставрации, несмотря на явно революционный настрой Лазара Карно, его сыну никто не помешал завершить обучение.
По окончании обучения в Политехнической Школе Сади Карно был направлен на «повышение квалификации» в престижную Школу в городе Мец (l’École de Metz), наследницу Королевской инженерной школы Мезьера (l’École royale du génie de Mézières). Свидетельство о присвоении ему звания второго лейтенанта 2-го саперного полка, свидетельствующее о завершении обучения и о начале военной карьеры, датировано 2 апреля 1817 года. Всё это происходило уже при правлении короля Людовика XVIII.
Постановление от 6 мая 1818 года предусматривало создание королевского корпуса штабных офицеров (d’un corps royal d’état-major) и школу подготовки штабных офицеров для службы в генеральном штабе армии (d’une école d’application pour le service de l’état-major général de l’armée). 15 сентября 1818 года Сади Карно был предоставлен шестимесячный отпуск для подготовки к вступительным экзаменам. Приказом от 20 января 1819 года он был зачислен в штаб в Париже в звании лейтенанта.
Жил Сади Карно рядом со своим дядей Иосифом в маленькой квартире в квартале Марэ, которую он занимал примерно до середины 1831 года. Посещал лекции в Сорбонне и Коллеж де Франс (Collège de France), а также в
Консерватории Искусств и Ремёсел (Conservatoire national des arts et métiers), где читал лекции по химии Клеман-Дезорм (Clément-Desormes, запомните это имя).
Летом 1820 года Сади встретился со своим младшим братом Ипполитом который жил с отцом в Магдебурге, снова в изгнании, и приехал на несколько дней во Францию. И который, кстати сказать, своего первенца назвал Сади, и этот первенец, племянник лейтенанта Сади Карно, стал впоследствии одним из первых президентов Французской Республики.
23 июня 1821 г. военное министерство предоставило лейтенанту Сади Карно неоплачиваемый отпуск, чтобы он мог навестить своего отца в Магдебурге. Именно там он заинтересовался паровыми двигателями, так как в Магдебурге тремя годами ранее была построена паровая машина. По возвращении в Париж, он начал размышлять о теории паровых машин.
В августе 1823 года умер его отец, его брат Ипполит вернулся в Париж и помог ему написать сочинения, «чтобы их могли понять люди, занятые другими исследованиями», «afin de s’assurer qu’ils seraient compris par des personnes vouées à d’autres études» - это, судя по всему, mademoiselle Wiki кого-то цитирует.
И, наконец, в 1824 году, был опубликован единственный известный трактат Сади Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» («Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance»). В этом трактате Сади Карно путем очередного «мысленного эксперимента» (а мои читатели знают, как я отношусь ко всякого рода «мысленным экспериментам» в физике) и, как ему казалось, неопровержимой логики, пришел, цитирую, «к следующему общему выводу: движущая сила тепла не зависит от агентов, взятых для ее развития; ее количество исключительно определяется температурами тел, между которыми, в конечном счете, производится перенос теплорода.»
Логика рассуждений Карно была такова: «…можно с достаточным основанием сравнить движущую силу тепла с силой падающей воды: обе имеют максимум, который нельзя превзойти, какая бы ни была бы в одном случае машина для использования действия воды, и в другом - вещество, употребленное для развития силы тепла.
Движущая сила падающей воды зависит от высоты падения и количества воды; движущая сила тепла также зависит от количества употребленного теплорода и зависит от того, что можно назвать и что мы на самом деле и будем называть высотой его падения, - т. е. от разности температур тел, между которыми происходит обмен теплорода. При падении воды движущая сила строго пропорциональна разности уровней в верхнем и нижнем резервуаре. При падении теплорода движущая сила, без сомнения, возрастает с разностью температур между горячим и холодным телами…».
Был ли прав Сади Карно? - вот в чём вопрос. (Почти как у Шекспира, точнее, Шэйкспира, ShakeSpeare, Потрясающего копьём)