Открытие превращения энергии Р. Майером (40-е годы XIX в.). Революция соединенного типа
Аналитическое разделение всех форм движения материи в природе на отдельные, изолированные между собой области, сочетавшиеся с абсолютизацией видимости в применении к наблюдаемым явлениям природы, привело к представлению о невесомых жидкостях (невесомых «материях» или «флюидах»), каждая из которых охватывает собой определенный круг явлений: теплородом«объяснялись» все тепловые явления, в том числе и такие, как выделение или поглощение скрытой теплоты плавления и парообразования, а также теплоты при различных химических реакциях (экзотермических и эндотермических); светородом «объяснялись» оптические явления; положительной и отрицательной электрическими «жидкостями» (флюидами) «объяснялись» электрические явления; аналогичными магнитными «жидкостями» (флюидами) «объяснялись» магнитные явления и т. д. 287
Каждая такая «жидкость» рассматривалась как вечная субстанция, обособленная от всех других субстанций, не способная ни к каким изменениям и вступающая лишь в чисто внешние связи и соотношения с телами природы. Так считалось, что при обычном нагревании теплород просто входит в тело, потому тело нагревается, т. е. повышается его температура. Когда же тело, скажем лед, плавится, то теплород входит в более тесное, глубокое соединение с телом, где его обнаружить уже нельзя, и потому процесс плавления не сопровождается повышением температуры, хотя приток теплорода происходит непрерывно, пока не закончится плавление. То же происходит при химических эндотермических реакциях, где теплород вступает в химическое соединение с реагирующими веществами. Словом, здесь происходило то, что отмечал Энгельс у естествоиспытателей-эмпириков, которых критиковал Гегель и которые думали, что объяснили все необъясненные еще явления, подставив под них какую-нибудь силу (силу тяжести, плавательную силу, электрическую контактную силу и т. д.) или же, где это никак не подходило, какое-нибудь неизвестное вещество: световое, тепловое, электрическое и т. д. (см. [20, с. 12]). Таково же, кстати сказать, как мы ранее описали, было происхождение и понятия флогистона, которое подвергалось революционной ломке в конце XVIII в. В нем так же, как и во всех подобных понятиях, сочетались два момента — два пережитка устаревших уже концепций: непосредственной видимости и неизменности. Вот почему революция, совершенная Лавуазье не только изменила ее понятийную структуру химии, но вместе с тем нанесла и первый серьезный удар по общей концепции невесомых «материй». В самом деле, вводя представление о какой-либо «силе» или «невесомой материи», естестроиспытатели-эмпирики ничего по существу не добавляли к тому факту, который требовалось объяснить. Можно ли ответить на вопрос, почему дерево плавает, сказав: потому что оно обладает «плавательной силой?» Очевидно, нельзя, так как в этом случае ответ состоял бы в простом повторении (только другими словами) содержания заданного вопроса. Это была бы чистейшей воды тавтология. Вместе с тем эта тавтология была в сфере того, что давала непосредственная видимость: последняя констатировала, например, что тело нагревается. «Объяснение» же состояло в повторении этого непосредственно наблюдаемого факта в форме выражения: в теле, дескать, увеличивается количество теплорода. Однако главным в этих представлениях о «невесомых материях» была не эта констатация непосредственной видимости, а концепция вечности и неизменности каждого вида такой «невесомой материи», полной его самобытности и обособленности от других подобных же ее видов. Короче говоря, пережитки обеих первых ступеней познания — непосредственного созерцания и 288
анализа — в данном случае слились воедино под эгидой общего метафизического взгляда на движение и его формы, в результате чего возникло весьма своеобразное метафизическое учение о «силах» и флюидах («невесомых материях»), в котором главное место занимало наивное представление, берущее свое начало в непосредственном созерцании, но осуществленном в условиях господства одностороннего синтеза. Отсюда и научная революция, состоявшая в крушении названной концепции «сил» и «невесомых материй», характерной для естествознания этого периода в целом, приобретала некоторые особенные, только ей свойственные черты. Эта была революция сложного или соединенного типа, в которой сливались вместе революции обоего типа — первого и второго. Подготовка революции соединенного типа, основу которой по-прежнему составляла революция второго типа, происходила в первой половине XIX в., точнее в течение его первых четырех десятилетий, и была связана с рядом открытий, подводивших к признанию единства сил природы и их способности превращаться друг в друга. Одним из этих открытий было противоречащее учению о теплороде наблюдение Румфордом неограниченного количества тепла, выделяемого при сверлении дула пушек. Ведь если бы верно было это учение, то в каждом теле количество теплорода было бы строго ограничено, поэтому его «выдавливание» механическим путем, в том числе при сверлении твердого тела, не могло быть неограниченно большим. Наблюдаемый же факт наводил на мысль о том, что имеется какая-то иная, более глубокая связь между механическим движением (сверлением) и образованием тепла, нежели просто «выдавливание» наружу теплорода, «сидевшего» до этого в готовом виде внутри просверливаемого тела. Другим открытием, вернее целой серией открытий, явились работы М. Фарадея, который в 30-х годах XIX в. очень близко подошел к идее единства сил природы. Он доказал превращение магнетизма в электричество, установил идентичность электричества, получаемого из различных источников, открыл закон, связывающий электрические явления с химическими. Закон гласил: «Химическая сила электрического тока прямо пропорциональна абсолютному количеству прошедшего электричества» 4. Завершающим ударом по метафизической концепции «невесомых материй» было открытие Р. Майером в 1842—1845 гг. закона сохранения и превращения энергии. Независимо от него этот закон был открыт Гровом и Джоулем (Англия) и Кольдингом (Дания) и разработан далее с количественной стороны Гельмгольцем (Германия), причем предшествующую идею сохранения движения высказали еще Декарт (Франция) и Ломоносов (Россия), причем Ломоносов близко подошел к тому, чтобы от- 4 Фарадей М. Избранные работы по электричеству. М.—Л., 1939, с. 156, 289
крыть превращение механического (молярного) движения в тепловое (молекулярное). Будучи врачом на о-ве Ява, Майер изучал колебания температуры человеческого тела и обнаружил прямую зависимость между движущей силой организма и потерей им своего тепла. Это эмпирическое наблюдение Майер затем обобщил и дал ему теоретическое объяснение. Он пришел к выводу, что все так называемые «силы» природы (теплота, механическое движение, электричество, свет и др.) в действительности представляют собой не самостоятельные «невесомые материи» («жидкости» или флюиды), совершенно обособленные одна от другой, а качественно различные формы одного и того же движения; поэтому они способны превращаться друг в друга при сохранении суммарного количества всего движения в целом. Майер объявил великой истиной признание, что «не существует никаких нематериальных материй» 5. Майер трактовал все процессы природы как бесконечную причинно-следственную цепь: причина влечет за собой определенное следствие, качественно от нее отличное, но количественно ей равнозначное, или эквивалентное. Он писал, что так как «силы суть причины, следовательно к ним имеет полное применение аксиома: causa aequat effectum (причина равна действию)»6. Поэтому различные формы движения («силы»), превращаясь друг в друга, изменяются качественно (по форме) и сохраняются количественно. Называя причинами формы движения, Майер утверждал: «... первое свойство всех причин мы называем их неразрешимостью... Способность принимать различные формы есть второе существенное свойство всех причин. Принимая во внимание оба свойства вместе, мы говорим: причины суть (количественно)неразрушимые и (качественно) способные к превращениям объекты» 7. В этих словах был сформулирован закон сохранения и превращения энергии, открытие которого явилось образцом научной революции соединенного типа, где революция второго типа сливается воедино с революцией первого типа. С позиций этого закона получает правильное теоретическое объяснение и факт выделения тепла при сверлении металла: никакого «выдавливания» заранее уже готового теплорода при этом не происходит, а механическое движение непрерывно переходит в тепловое, причем переход его ничем не ограничен и может происходить сколь угодно долго, а потому и тепла может выделяться сколь угодно много. В связи с открытием названного закона физики, Энгельс писал, что доказательство превращения энергии вытекало из откры- 5 Майер Р. Указ. соч., с. 130. 6 Там же, с. 75. 7 Там же, с. 76. 290
тия механического эквивалента теплоты (Р. Майером, Джоулем и Кольдингом): «Теперь было доказано, что все бесчисленные действующие в природе причины, которые до сих пор вели какое-то таинственное, не поддававшееся объяснению существование в виде так называемых сил — механическая сила, теплота, излучение (свет и лучистая теплота), электричество, магнетизм, химическая сила соединения и разложения, — являются особыми формами, способами существования одной и той же энергии, т. е. движения. Мы не только можем показать происходящие постоянно в природе превращения энергии из одной формы в другую, но даже можем осуществлять их в лаборатории и в промышленности и притом так, что данному количеству энергии в одной форме всегда соответствует определенное количество энергии в какой-либо другой форме... Единство всего движения в природе теперь уже не просто философское утверждение, а естественнонаучный факт» [20, с. 511, 512]. В чем же суть научной революции, вызванной открытием рассматриваемого закона? Энгельс отвечает, что в признании не количественного постоянства (неуничтожимости) движения, а изменчивости, превращаемости его формы. «Неуничтожимость движения выражена в положении Декарта, что во вселенной сохраняется всегда одно и то же количество движения» [20, с. 560]. В заметке «Сохранение энергии» Энгельс писал: «Количественное постоянство движения было высказано уже Декартом и почти в тех же выражениях, что и теперь... Зато превращение формы движения открыто только в 1842 г., и это, а не закон количественного постоянства, есть новое» [20, с. 595]. В этих словах подчеркнуто, что главным в революции, происшедшей в физике в 40-х годах XIX в., было открытие взаимопревращаемости, следовательно, изменчивости форм движения, что составляет самую основу любой революции второго типа. Резюмируя открытие закона сохранения и превращения энергии именно как революцию второго типа (по нашей классификации) , Энгельс писал о доказательстве «посредством простой обработки уже достигнутых в физике отдельных результатов, что все так называемые физические силы... переходят при известных условиях друг в друга без какой бы то ни было потери силы» [20, с. 352, 353] и что таким образом было доказано еще раз, путем физического исследования, положение Декарта о том, что количество имеющегося в мире движения неизменно. «Благодаря этому различные физические силы — эти, так сказать, неизменные «виды» физики — превратились в различным образом дифференцированные и переходящие по определенным законам друг в друга формы движения материи. Из науки была устранена случайность наличия такого-то и такого-то количества физических сил, ибо были доказаны их взаимная связь и переходы друг в друга. Физика, как уже ранее астрономия, пришла к такому результату, который с необходимостью указывал на вечный 291
круговорот движущейся материи как на последний вывод науки» [20, с. 353]. Таким образом, Энгельс ставит в один ряд, как совпадающие по своему методологическому содержанию, революционные события в науке, вызванные открытиями Канта и Лапласа в астрономии и Р. Майера в физике. Вместе с тем, поскольку в научной революции соединенного типа преодоление пережитков второй ступени общего хода познания (анализа) сопровождается преодолением пережитков его первой ступени (непосредственного созерцания), постольку здесь должна в полной мере проявиться специфическая черта научных революций первого типа, а именно переворачивание прежних представлений об изучаемом предмете. Например, при ударе молота по куску железа, при сверлении пушек или же при потираний озябших рук происходящее явление (разогревание тела) сторонники учения о теплороде объясняли тем, что при этом из тела выдавливается находившийся в теле уже до этого теплород. В действительности же не теплород выдавливался механически из тела, а тело получало (воспринимало) извне поступающее к нему механическое движение (кинетическую энергию), которая в результате удара или трения превращалась в теплоту. Как видим, объяснение процесса «стояло» у сторонников теплорода «на голове», а после открытия Р. Майера оно было буквально «перевернуто» и «поставлено на ноги». Энгельс писал, что «в самом естествознании мы достаточно часто встречаемся с такими теориями, в которых действительные отношения поставлены на голову, в которых отражение принимается за отражаемый объект и которые нуждаются поэтому в подобном перевертывании. Такие теории нередко господствуют в течение продолжительного времени. Именно такой случай представляет учение о теплоте: в течение почти двух столетий теплота рассматривалась не как форма движения обыкновенной материи, а как особая таинственная материя; только механическая теория теплоты осуществила здесь необходимое перевертывание. Тем не менее физика, в которой царила теория теплорода, открыла ряд в высшей степени важных законов теплоты. В особенности Фурье и Сади Карно расчистили здесь путь для правильной теории, которой оставалось только перевернуть открытые ее предшественницей законы и перевести их на свой собственный язык» [20, с. 371, 372]. В примечании к этим словам Энгельс добавляет: «Фигурирующая у Карно функция С была в буквальном смысле перевернута: 1/С = абсолютной температуре. Если ее не перевернуть таким образом, с ней нечего делать» [20, с. 372]. Так в физике реализовался соединенный тип революции, основу которого составила, без всякого сомнения, научная революция второго типа.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Открытие превращения энергии Р. Майером (40-е годы XIX в.). Революция соединенного типа» з дисципліни «Марксистка концепція історії –XIX століття»
