Экономисты интуитивно используют в своем лексиконе некоторые физические термины. Например, говорят, что экономика «перегрелась» или какие-то одни процессы оказывают «давление» на другие. В термодинамике, положения которой наиболее перспективны для переноса их на экономику, вышеназванным терминам-понятиям соответствуют температура и давление, (наряду с энтропией). Более конкретно: спрос (готовнось приобрести) и предложение (готовность произвести) в экономике соответствуют температуре и давлению в термодинамике [1].

Правомерность указанных соответствий особо не обсуждается, исходя, видимо, из-за отсутствия других подходящих термодинамических вариантов. Но мы коснемся этого вопроса для лучшего его понимания

В конце 18-го века были изобретены термометры, похожие на современные, и температурный фактор перешел в область объективных измеряемых физических параметров. То же произошло и с давлением, его стали измерять манометрами. То есть вопрос с измерением термодинамических макропараметров температуры и давления давно был решен, а вот с тем, каковы механизмы возникновения этих физических величин на микроуровне, еще долго оставался неясным. Так что же представляют собой температура и давление с позиций физики микрочастиц?

            Температура и давление, образно говоря, две стороны того, что называется энергией. Температура, как будет показано ниже, отражает энергию кинетическую, а давление - потенциальную.

            Температура - это «физическая величина, пропорциональная средней кинетической энергии частиц тела» [2]. Поскольку кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости движения, температура зависит от скорости движения частиц. Давление - это «...воздействие ударов молекул, усредненное по поверхности и времени; количественно давление определяется импульсом, передаваемым молекулами в единицу времени единице площади стенки» [3]. Если посмотреть на формулы этих двух параметров, то давление - это та же энергия, что и в случае температуры, но не одной молекулы, а многих, содержащихся в единице объема. То есть давление в своей основе зависит от тех же факторов, что и температура. Отличие в том, что давление определяется еще и количеством молекул, «нацеленных» на единицу площади стенки сосуда (или на поршень двигателя).

            Попытаемся мысленно увидеть механизм возникновения температуры и давления, например в воздухе внутри мяча. Атмосферный воздух является разреженным газом, поэтому молекулы воздуха движутся в мяче во всех направлениях от стенки до стенки мяча практически беспрепятственно, не сталкиваясь. Давление в мяче создается не от столкновений молекул друг с другом, а от их ударов о внутренние стенки мяча. Эти удары поддерживают мяч в «надутом» состоянии. Скорость движения молекул определяет их кинетическую энергию и температуру в мяче. Почти вся энергия воздуха в мяче является кинетической, потенциальной энергии в воздухе внутри мяча практически нет, так как нет взаимодействия молекул воздуха друг с другом, нет их связанности. Но на макроуровне, в том же мяче как едином целом, потенциальная энергия есть и ее индикатором является давление. Но эта энергия возникает от взаимодействия молекул воздуха с молекулами стенок мяча.

            Вот эти тонкости микромира важны, поскольку нечто подобное происходит и в жизни. В социально-экономической сфере давление оказывают группы людей, действующие в направлении определенной «площадки» - другой группы, правительства и т.д. Это давление может быть большим, если «средняя энергия» одного человека в группе станет выше, то есть если общность становится более активной, пассионарной.

            На примере воды мы знаем, что при понижении температуры она переходит в твердое состояние - в лед, а при повышении - в пар. Сначала в «тяжелый», мокрый, низкотемпературный пар, а затем в горячий, сухой. Перегретый пар подобен разреженному газу, в нем нет внутренней потенциальной энергии. А в низкотемпературном паре она начинает проявляться, при этом кинетическая энергия молекул пара уменьшается. Подобное происходит с большинством веществ - они все в зависимости от значений температуры и давления могут быть твердыми телами, жидкостями и газами. В жидкостях в молекулярной среде величины кинетической и потенциальной энергии примерно одинаковы, то есть энергетические уровни взаимной упругой связанности молекул и свободной их подвижности одинаковы. В твердых телах, внутри них, преобладает потенциальная энергия, поскольку там атомы прочно «сидят» в своих ячейках и совершают только ограниченные по амплитуде колебания.

            Внутренне наиболее упорядоченными являются твердые кристаллические тела. В них существуют ближний и дальний порядок. В противоположность этому в газах нет даже ближнего порядка, там полный беспорядок, происходящий от хаотического движения молекул. Для жидкостей характерен только ближний порядок, при котором у молекул (атомов) имеются энергетические ячейки, в которых они колеблются, но они легко перемещаются между соседними ячейками.

            Атомы вещества, находящегося в твердом состоянии, совершают колебания в пределах своей ячейки. Это является проявлением кинетической энергии вещества. Потенциальная энергия сосредоточена в межатомных связях, играющих роль «пружин». Если кристалл подвергается нагрузке, превышающей прочность межатомных связей, происходит разрушение посредством сдвига одного слоя атомов относительно другого. Сдвиговые деформации являются главным источником возрастания кинетической энергии и температуры.

            Эти рассуждения интересны нам с точки зрения природы температуры и давления. Температура повышается там, где происходит трение (перемещение) одной поверхности о другую, смещение слоев, разрушение. Неопровержимое доказательство этому - согревание рук растиранием. Этим мы возбуждаем молекулы поверхностных слоев кожи рук, повышаем их кинетическую энергию, то есть температуру. Также хорошо всем известно, как «горит» резина автомобильных покрышек при резком торможении. А как добывали огонь первобытные люди? - Трением.

            Футбольный мяч навевает и такой «футбольный» образ. Игроки гоняют по полю мяч. Кто-то бежит быстро, кто-то медленно. Но можно определить среднюю скорость бега игроков. Эта скорость определяет среднюю кинетическую энергию игроков, а в физике это, как нам уже известно, - температура. Но целью игры является забивание мяча в ворота, представляющие собой рамку (площадку) определенного размера, на которую направлено «давление» игроков. Выигрывает та команда, которая бьет по воротам чаще и забивает больше голов. Это аналогично «импульсам, передаваемым молекулами в единицу времени единице площади»[3]. То есть в некотором приближении можно за температуру принимать скорость передвижений игроков по полю, а за давление - интенсивность атак на ворота.

И вот опять же интересный вопрос: зависит ли давление от температуры? Если это так, то температура должна определять давление. Но во всех ли случаях? Если мяч положить на солнецепек, то произойдет нагревание кожи и затем воздуха в мяче. Молекулы воздуха начнут двигаться с большей скоростью, чаще сталкиваться с молекулами стенки. То есть в мяче повысятся и температура и давление. Если же мяч поместить на холоде, то молекулы воздуха потеряют скорость и будут реже ударять о стенки мяча - давление в мяче упадет. Об этом эффекте знают и автомобилисты: на солнечной стороне давление в колесах выше, чем на теневой. Но во всех этих мысленных экспериментах надо соблюдать важное условие - мяч или автомобильное колесо должны быть не- или малодеформируемыми. Если вместо мяча возьмем шар из тонкой резины, то его нагревание приведет главным образом к увеличению размера шара. Давление в нем может почти не увеличиться.

            В связи с вышесказанным вспомним об экономике, в которой спрос (температура в мяче) якобы определяет предложение (давление в том же мяче). По аналогии с мячом и автомобильным баллоном этот закон в экономике действует, но только если рынок ограниченнный, закрытый, не похожий на шар, способный раздуваться.

Таким образом, применяя физические аналоги экономических параметров, можно пытаться делать некоторые разной степени достоверности выводы по экономике. В следующей статье затронем вопрос о состояниях экономики на аналогиях агрегатных состояний вещества.

Источники:

1. http://www.applied-research.ru/pdf/2012/04/2012_04_03.pdf

2. Физический Энциклопедический Словарь.- М., «Советская энциклопедия», 1984, с.741.

3. Физический Энциклопедический Словарь.- М., «Советская энциклопедия», 1984, с.100.

   Г.Лезин. Образы экономики.- СПб., «Реноме», 2017.

   www.obrazi-ekonomiki.ru