Николя Леонар Сади Карно

Сади Карно

World History Archive

200 лет назад была опубликована первая и единственная научная работа Николя Леонара Сади Карно.

Какую роль в судьбе французского гения сыграли персидский поэт и французский император и как холера унесла не только его жизнь, но и все его труды

Представьте себе пьесу, где главный герой выходит на сцену, потом быстро уходит и больше не возвращается. Таких пьес не бывает, и это одно из отличий реальной жизни от вымышленной. Пример тому — великий физик, основатель термодинамики Николя Леонар Сади Карно, человек, который успел выпустить одну-единственную статью и ушел, так и не узнав о революции, которую она совершила в науке.

Карно родился в 1796 году, в разгар Великой французской революции. Сегодня сказали бы, что он родился в семье «с хорошим лифтом»: его отец, известный революционер, военачальник и математик Лазар Карно, был хорошо знаком с Наполеоном и за время его правления сумел сделать себе серьезное политическое имя. Он дал сыну тройное имя, свидетельствующее о благородном происхождении, причем имя Сади, под которым тот вошел в историю, было дано ему в честь персидского поэта-суфия Саади Ширази.

Однако «лифт» будущему ученому не понадобился. Получив отличное домашнее образование, с детства воспитанный отцом в любви к наукам и с блеском окончивший лицей Карла Великого, один из самых престижных лицеев Парижа, он, сдав экзамены с отличными оценками, поступил в парижскую Политехническую школу — лучшее в то время учебное заведение Франции. Его учителями были Ампер, Гей-Люссак, Пуассон и другие не менее именитые ученые. Через два года он окончил Школу шестым по успеваемости, был направлен в Инженерную школу в городе Мец, где два изучал военное строительство, а еще через два года, завершив таким образом свое образование, поступил в инженерный полк в чине лейтенанта.

Тут-то прежнее вежливое внимание властей сменилось полным забвением. В это время случились знаменитые Сто дней, после которых настали времена Реставрации. Отец Карно, активный сторонник Бонапарта, был вынужден покинуть Францию, а сын, хоть его и не преследовали за нелояльность к новой власти, был лишен даже намека на карьерный рост, да и возможностей для научных изысканий у него не было никаких. Поэтому при первом же удобном случае Сади добился перевода в Главный штаб корпуса, в 1819 году оказался в Париже и почти сразу же взял длительный отпуск, посвятив все время занятиям наукой. В первую очередь его интересовали теория газов и паровые машины. После отпуска он и не подумал бросать науку, все так же ходил на лекции в Сорбонну, посещал различные фабрики, изучая установленные там паровые агрегаты.

Удивительно, что, описывая этот период жизни ученого, биографы ни словом не обмолвились о тогдашних его научных контактах, словно этих контактов не было вовсе. Больше того, когда после смерти отца к нему во Францию приехал его младший брат Ипполит, ему пришлось приложить массу усилий, чтобы уговорить Сади опубликовать часть результатов его исследований и даже помог подготовить к печати статью «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».

Титульная страница статьи «Размышления о движущей силе огня

и о машинах, способных развивать эту силу» Сади Карно.

Оригинальное издание 1824 года

Google Books

Эта статья была опубликована 12 июня 1824 года, а через два дня, 14 июня, она была представлена в Академию наук, где получила весьма благожелательный отзыв. Можно предположить, что Сади Карно, будучи по воспитанию да и по духу своему довольно амбициозным молодым человеком, лелеял мечту ознакомить научное сообщество, которое о нем тогда ничего не знало, не с частью своих трудов, а с полностью сформированной, законченной и совершенно новой теорией, теорией, которая существенно позже была построена другими и названа ими термодинамикой.

Изрядно усыпанная математикой, она, тем не менее, была написана с удивительной доступностью, последовательностью и ясностью. В ней Карно вводит понятие замкнутого цикла работы тепловой машины, в которой рабочее тело, попеременно охлаждаемое и нагреваемое и, соответственно, сжимаемое и расширяющееся, движет поршень туда-сюда, в конце цикла возвращаясь в первоначальное состояние. Этот цикл известен сегодня как цикл Карно. Он также доказывает, что величина работы такой машины обусловлена разностью температур нагревателя и холодильника и не зависит от природы вещества, служащего рабочим телом. Он также вводит понятие КПД и называет условия, при которых КПД может достичь максимального значения. В «Размышлениях» впервые были названы основные понятия будущей термодинамики: идеальная тепловая машина, идеальный цикл, обратимость и необратимость термодинамических процессов.

Цикл Карно в координатах давления и объема.

Фаза 1-2 - изотермическое расширение,

фаза 2-3 - адиабатическое расширение,

фаза 3-4 - изотермическое сжатие,

фаза 4-1 - адиабатическое сжатие.

Wikimedia Commons

Впоследствии «Размышления» Карно назвали одним из удивительнейших примеров гениального научного прозрения, который еще долго оставался непонятым и недооцененым. Несмотря на благосклонный отзыв Академии наук, этот труд некоторыми был принят в штыки, а большинство попросту его не заметило.

Причин тому несколько. Пожалуй, главная из них — новизна, гениальность труда Карно, помноженная на безвестность автора. Этот труд прочли не те, кто мог бы в нем хоть что-то понять, а те, кто был занят своими делами и совершенно не собирался тратить время на сочинения какого-то новичка в науке и, скорее всего (по их мнению), выскочки.

После этого афронта 28-летнему Сади Карно оставалось жить всего восемь лет. Целых восемь лет жизни, в течение которых он неустанно корпел над своей теорией, но ничем больше себя не проявлял, не выпуская в свет ни строчки из того, над чем он трудился.

В 1832 году в Париже случилась эпидемия холеры и бедный Сади стал одной из ее жертв. По тогдашним правилам все вещи умершего от холеры подлежали сожжению. Так и поступили с вещами Карно, их сожгли вместе со всеми его бумагами — жуткая ирония судьбы... Чудом избежала огня записная книжка ученого, из обрывочных записей в ней можно было понять, что Карно вывел для себя первое начало термодинамики и, возможно, подступал ко второму.