К. Лассвиц . Современная энергетика и ее значение для теории познания

К. Лассвиц.

Современная энергетика и ее значение для теории познания

Введение

1. Прошло полстолетия со времени великого открытия Р. Майера. С тех пор общая физика неустанно работала как эмпирически, так и теоретически над формулировкой понятия «энергия» как такой величины, которая во всех явлениях природы составляет физическую реальность их. Физика XVII столетия, исходя из положений механики, вывела в виде постоянного фактора понятие массы из процессов движения. Математическое естествознание стремилось поэтому формулировать явления как величины, при помощи единиц пространства, времени и массы (сантиметр, грамм, секунда). Но чем более теплота, химизм, электричество, магнетизм, лучи всякого рода развивались в особые области со своими самостоятельными методами исследования, тем более искусственными стали казаться попытки сведения их специфических единиц к массе. Ибо величиной, при помощи которой устанавливается эквивалентность между действиями этих различных «сил природы», является не масса, а энергия. По мере того как энергетика развивалась в самостоятельную общую теорию энергии1, значение массы падало и, наконец, свелось к отношению, имеющему значение только в механике. Наконец, В. Оствальд2сделал последний важный шаг, вполне определенно упразднив значение массы как третьей общей физической единицы и заменив ее единицей энергии. Место грамма занял эрг. Эрг есть двойное количество той энергии, которою обладает один грамм массы, двигаясь со скоростью одного сантиметра в секунду. Количество энергии, в миллион раз большее, называется мегаэрг.

2. В настоящее время общие основы энергетики могут считаться установленными настолько, что гносеологическое изучение их возможно и с точки зрения интересов философии необходимо. Задача настоящего исследования – подвергнуть логическому анализу принципы, лежащие в основе современной энергетики и исследовать теоретико-познавательное значение ее как теории материи.

Для энергетики содержание опыта дано как состояние, которое заключается в распределении некоторых количеств в пространстве и изменении их во времени. Мы ограничим нашу задачу изучением той роли, которую играет понятие энергии в закономерном определении этого содержания опыта. Но прежде чем приступить к решению этой задачи, должны быть изучены предпосылки, на которых покоятся понятия распределения и изменения. Гносеологическое обоснование естествознания не может уклониться от такой работы, и без ее результатов не может быть решена и наша задача. С другой же стороны полное решение этой задачи заняло бы здесь слишком много места, совершенно вытеснив специальную нашу задачу. Мы вынуждены, поэтому, ограничиться здесь лишь краткими указаниями на те более подробные анализы состояний, составляющих объект энергетики, которые мы предполагаем уже совершенными, а от более подробного изложения здесь уклониться. Чрезвычайно облегчает мне мою задачу то обстоятельство, что П. Наторп подверг уже подробному анализу категории количества и качества в журнале Philosophische Monatshefte (XXVII. H. 1, 3).

3. Итак, мы исходим здесь из той мысли, что определения пространства, времени и категории, из которых строятся наши объекты, уже получены. Эвристическим принципом для анализа может служить здесь положение, что общий характер всякого содержания опыта выступает всегда как сочетание, в котором можно обратить внимание или на момент единства, или на момент многообразия. Так, представляется как момент единства во всяком содержании опыта форма закономерности, а как момент многообразия – существование и последовательность в пространстве и времени. Если отвлечься от формы закономерности, то в остальном пространство представляется как момент единства, а время – как момент многообразия. Подробнее мы на всем этом останавливаться здесь не можем. (См. статью Наторпа, стр. 135 и след.). Пространство и время выражают возможность, что сочетанием их содержание опыта может стать определимым. Содержание это есть не что иное, как созерцаемое и ощущаемое в пространстве и времени, но не как определенный предмет опыта, а только лишь как то, что нуждается еще в закономерном определении и только тогда станет опытом. Это же определяющее начало, единство закона, может, в свою очередь, стать предметом дальнейшего анализа как чистая форма закономерности. Так как, однако, для нашей задачи «содержанием» может служить только эмпирически неделимое сочетание пространство – время – закон, то мы будем здесь рассматривать только эту, отнесенную к пространству и времени, закономерность, которая есть не что иное, как сам предметный мир, т. е. чувственно воспринимаемые объекты. Предметы природы суть закономерные состояния пространства и времени и только о них идет речь в энергетике.

4. Те формы закономерности, которые являются конститутивными для предметов как определяющие единицы, мы называем категориями. Прежде чем перейти к ним, мы должны, однако, упомянуть еще о другом, важном для естествознания, понятии, которое получается из общего понятия многообразия, если применить это последнее к конститутивно обусловленным категориями объектам. Назовем расчленением то общее условие предметного мира, при котором этот последний может быть определен как многообразие индивидов и групп индивидов. Мы выделяем в этом понятии определение обособления и индивидуализации отдельных вещей в абстракции, совершенно независимой от того, как это определение конституируется в категориях. Здесь обращается внимание не на то, «как» отдельные вещи обособляются, различаются ли они и определяются по величине, числу, свойствам, субстанции, причине и т. д., а только на само различение, которое должно быть в каждом пространственно-временном содержании.

5. Под понятием расчленения пространственновременное содержание опыта распадается на тела и группы тел (образования). Тело есть часть пространства, поскольку оно мыслится как единство его временных состояний, но без всякого соображения с характером его определенности или зависимости. Этим мы расширяем понятие тела за пределы его субстанциального единства, совершенно отвлекая все вообще конститутивные признаки (разумеется, всегда существующие). Но предварительно необходимо выделить одно определение, позволяющее мыслить индивидуализацию чисто отвлеченно. Только это определение освобождает нас от необходимости мыслить отдельные вещи всегда вместе со всей совокупностью их категориальных определений. В действительности те конститутивные законы, которые обусловливают единство тела, совершенно неизвестны, и установление их является последней задачей познания, между тем как разложение пространственного содержания на тела есть первое условие всякого познания природы. Должно быть, следовательно, формулировано понятие, гарантирующее это «расчленение» всякого содержания природы до всяких определений его конститутивных условий.

Сами тела образуют группы (образования, см. ниже), образующие одно (неизвестное) связанное целое. Так, например, планеты и солнца суть тела (индивиды), а солнечная система есть группа. Куски металла и жидкости суть тела; соединенные вместе в один гальванический элемент, они образуют группу; органическое тело есть группа высшего порядка. С другой стороны, приходится иногда индивидуальное тело разлагать на группы индивидов. Факт естественно-научного познания делает необходимой предпосылкой то, что понятием расчленения мы создаем понятие индивидуальных единств, которые именно постольку мыслятся независимыми от законов, определяющих конституцию их. Тела и группы тел образуют единства, связь между которыми с точки зрения количества, качества и отношений между ними совершенно еще проблематична. Поскольку они выступают как одно связное целое, единство которого определяется пока только принципом расчленения всех объектов природы, мы будем называть их образованиями (Gebilde). Выражение «образования» употребляется в энергетике для обозначения всех частей пространства, состояния которых находятся между собой во взаимной зависимости. Мы обозначаем им просто группу тел, образующую одно единое целое, но о характере этого целого нет еще никаких допущений.

6. Когда объекты рассматриваются не с точки зрения многообразия, а с точки зрения единства, то это означает, что состояния внутренне могут быть различены как определенные, что есть закономерные определения строения вещей. Эти определения, по которым мы систематизируем и сравниваем явления, носят с давних пор название категорий. В противоположность одному только расчленению, они выражают закономерность, поясняют нам, каковы вещи по своим свойствам, чем они конститутивно обусловлены. Они превращают предметы в определенные, а не только поддающиеся определения единства.

Есть два рода категорий: один получается, если изучают различимые состояния вещей с точки зрения многообразия, а другой, если их изучают с точки зрения единств, обусловленных самыми состояниями в случае объединения их. Если принимается в соображение только многообразие состояний как фактор, от которого зависят их определения, то это означает отвлечение от того факта, что характер единства обусловливает различия; мы рассматриваем тогда вещи как бы с точки зрения одного единственного единства. Их способность к сравнению может заключаться тогда только в их многообразии, поскольку это множество не имеет еще различий, т. е. поскольку оно характеризуется только словами «больше» или «меньше», поскольку оно есть величина. Это определение называется количеством. Оно выражает именно то свойство вещей, которым они обнаруживают различие, не изменяя своего единства, именно, различие в величине.

Но единств, по которым мы можем сравнивать состояния, существует не одно только, а много и весьма различных. Если обратить внимание на способ, которым многообразное может быть определено как единство, то оказывается, что такое единство представляет собой не что иное, как особый закон, по которому многообразное объединяется в величины, т. е. закон образования величин. Свойство вещей, в виду которого единства их не могут быть отнесены к единствам одного и того же рода, которое обусловливает наличность различных единств, называется качеством вещей. Каждое качество есть закон образования величин. Как количественное различение обусловливает «более» или «менее», так качественное различение констатирует, что вещи таковы-то и таковы-то. Как для определения величины какого-нибудь состояния необходимы количественные единства, так для определения его свойств необходимы качественные единства.

7. Количеством и качеством вполне определяется предметное в природе, т. е. распределение и изменение состояний в пространстве и времени. Изучение всего этого есть предмет физики.

В физике состояния образований связываются с отдельными частями пространства и времени как величинами. На пространстве и на времени прежде всего обнаруживается, что если исходить из одного единства, то они могут быть представлены как величины; множество единств одинакового рода образует тогда высшее единство того же рода, так что образуется одно целое. Сущность целого заключается в том, что оно содержит все единства своих частей, не более и не менее. Отсюда получаются три категории количества: единство, множество и цельность (Ganzheit) или «все» (Allheit).

Далее, однако, оказывается, что могут быть установлены количественные отношения как между пространством и временем, так между ними и их состояниями, что вообще возможно представить предметное как численное распределение величин в пространстве и времени.

В этом своеобразном характере физики, всего яснее выступающем в энергетике, нет еще, однако, понятия самой энергии, но в нем заключена уже проблема изображения качеств как величин, и выяснение этой проблемы есть необходимое предварительное условие изучения энергетики. Дело идет здесь об описании изменения как величины, и энергетика основывается на возможности такого описания, ибо она есть теория происходящих в природе изменений.

8. Для сравнения состояний необходимо, чтобы одно вообще состояние могло быть установлено как величина, т. е. чтобы оно было определено как тождественное. Но в общем различие состояний в пространстве и времени есть явление непрерывное, так что каждому изменению в пространстве, как и во времени, соответствует изменение состояния. Физика справляется с этим затруднением, пользуясь понятием бесконечно малых. В этом понятии состояние определяется как тождественное тем, что оно рассматривается в бесконечно малой части пространства и в бесконечно малую часть времени, но так, однако, что, отвлекаясь от протяжения в пространстве и времени, состояние определяется тем законом, по которому происходит его продолжение в пространстве или во времени. В определение состояния входит, поэтому, всегда известное отношение между его изменением и изменением какого-нибудь другого состояния (обычно пространства или времени), причем изменения эти мыслятся бесконечно малыми. Таким образом, тождественность состояния с самим собой сохраняется, но оно вместе с тем определяется как нечто, отличное от прежнего, и это новое мыслится как одно и то же с первым, как высшее тождество, выражающее закон изменения, тенденцию становления. Это понятие мы называем изменчивостью (см. мою «Geschichte der Atomistik», Hamburg 1890, I, s. 269 ff.). Подобно тому, как количественное единство, мыслимое во множестве, представляет целое как высшее количественное единство, так качественное единство, именно тождество, дает высшее качественное единство, именно изменчивость, причем различное мыслится как тождественное, именно как изменчивость одного и того же. Таким образом количественным категориям – единство, множество, цельность – соответствуют качественные категории – тождественность, различность и изменчивость (см. §27). Различность, например, свидетельствует о том, что давление, температура, объем тела в различное время имеют различную величину. Тождественность означает, что, несмотря на эти различия, состояние тела может быть определено как тождественное, если мыслить его на один момент неизменным. Но при этом вместе с тем мыслится закон, по которому величины давления, температуры, объема со временем меняются, чем сама изменчивость определяется как отношение величин. Таким образом оказывается, что представление какого-нибудь качественного состояния как величины основано на том, что качественное единство, отличающее это состояние от всех других, есть не что иное, как закон самого его изменения, т. е. закон, по которому создаются связанные в нем и определяющие его величины. И поскольку это единство имеет то общее с другими различными качественными единствами, что они все являются выражением законов изменчивости величин взаимно зависимых, постольку возможно то, что в физике сами качественные единства образуют новые сочетания величин, и вся совокупность состояний может быть выражена как численное распределение величин в пространстве и времени, т. е. математически в уравнениях.

9. Теперь перед нами то положение вещей, из которого исходит энергетика. Ее объект – распределение и изменение состояний в пространстве и времени. Оказалось, что изображение их как отношения между величинами покоится на основных законах количества и качества. Этими законами физические образования могут быть вполне определены, но факты физики этим еще не исчерпываются. Качество и количество достаточны, правда, для того, чтобы определить предметы природы, но они не определяют еще того, дано ли нам определенное ими образование как предмет природы. Качество и количество дают более, чем физические образования: они показывают, как какое-нибудь образование должно мыслиться, чтобы быть распознанным при расчленении как таковое, но они не показывают того, что оно в определенном месте пространства и времени должно мыслиться как физически существующее, что оно полагается как объект опыта. И образования чистой математики, функции, кривые, поверхности, форономические процессы, наконец, все образования фантазии определяются законами количества и качества. Но этим вовсе еще не определяется, что такое физическая действительность, что такое вещественность в противоположность одной только закономерной определенности, т. е. что нужно или какие законы должны быть еще присоединены к количеству и качеству, чтобы установить, что последние теперь, здесь и именно таким образом определяют предмет как несомненную часть опыта.

В одних и тех же математических формулах могут быть описаны самые разнородные процессы – геометрические, форономические, фантастические; формулы энергетики в этом отношении ничем не отличаются от других формул. До этих пор анализ их приводит, поэтому, к математическим категориям, а эти последние уже предполагаются энергетикой. Впервые своеобразие понятий, выраженных в формулах, обусловливает то, что описанные отношения соответствуют действительным процессам природы. Очевидно, следовательно, что именно понятие энергии и ее факторов и есть то, чем определенное количеством и качеством образование выделяется как образование физическое. Сущность же этих физических образований заключается в том, что они сохраняют самостоятельное существование в пространстве и времени, что они действуют друг на друга и этим действиям подвержено и собственное наше тело. Закон, обусловливающий то, что предметы полагаются в связи вещей неизменными или изменяющимися во времени, оказывающими и воспринимающими воздействия, называется понятием отношения. Следует, поэтому, ожидать, что в понятии энергии мы найдем категории отношения.

I. Энергия и отношение

10. Если мы захотим теперь исследовать основные понятия энергетики, чтобы установить содержащиеся в них понятия отношения, то для этой цели нам придется сосредоточить свое внимание только на этой стороне предмета. Само собой разумеется, что отношения возможны только между индивидами и образованиями, а потому всегда предполагают расчленение, как и определения качества и количества. Теперь важно только установить, в чем заключается различие между физическим и мыслимым образованием; количественные и качественные черты в обоих совершенно одинаковы. Я могу точно описать мыслимую часть пространства со стороны его объема, давления, температуры, веса, химических свойств и т. д., могу вместе с тем указать и все изменения, которые в нем и в отношении его происходят. Но здесь нет еще необходимости для того, чтобы признать (ощутить) эту часть пространства физическим телом; она может быть и созданием чистой фантазии, которой никто не воспринимает, которая не оказывает никакого воздействия на другие тела.

Эта необходимость возникает лишь тогда, когда тело сохраняет самостоятельное свое объективное существование во времени, проявляет его столь же объективными воздействиями и не может быть упразднено никаким актом голого представления. Должны, следовательно, существовать законы, устанавливающие условия, при которых тело может быть подведено под понятие физического образования. Условие это заключается в том, чтобы тело обладало энергией. Понятие энергии не приносит образованию ни одного нового свойства, которого у него не было бы и без того, а оно выражает только то, что установленные уже свойства физически существуют как самостоятельное вещественное единство. Будучи условием физического мира, энергия, естественно, является также условием воспринимаемости объектов, а следовательно, и свойств вообще; но она является только условием познаваемости свойств как свойств существующих. В наших представлениях энергия может быть отвлекаема; тело не теряет от того своей представляемости как чувственного объекта, но теряет свою способность воздействовать на чувственный мир.

При обсуждении понятия энергии мы можем теперь пользоваться, как знакомыми и определенными, понятиями, относящимися к количеству и качеству. В особенности мы можем говорить, не пользуясь понятием энергии, о равенстве и неравенстве по величине и по характеру, а следовательно, и о различиях и изменениях.

11. Первое характерное свойство энергии заключается в том, что она сохраняется при всех своих изменениях. Когда какое-нибудь образование проходит через ряд состояний, то бывает всегда в наличности одна величина Е, обладающая тем свойством, что какой бы ни был ряд изменяющихся состояний, она принимает снова прежнюю величину, когда образование возвращается в первоначальное состояние. Эта величина и есть энергия образования. Энергия, следовательно, неразрывно связана со всяким состоянием образования. И она связана с ним не только со стороны количества, но и со стороны качества. В одном каком-нибудь определенном состоянии образования отдельные его части обладают в общем различными свойствами и притом каждая часть обладает рядом свойств (каковы: объем, давление, теплота, электрическое напряжение, химическое сродство и т. д.). Каждое из этих свойств означает, как величина (см. §8), тенденцию к изменению. Если для каждой из этих величин ввести специфическую единицу, то с каждым из этих свойств может быть связана определенная величина энергии, так что общая энергия тела представляет собою сумму нескольких родов энергии; эти роды энергии называются в энергетике «формами энергии». Каждое изменение состояния образования характеризуется тем, что здесь происходит изменение некоторых форм энергии, но так, однако, что исчезновение определенной величины энергии одной формы всегда соответствует такой же величине приращения энергии другой формы. При соответственном выборе единиц такие количества энергии, называемые обычно эквивалентными, могут быть выражены через одни и те же числа. Здесь установлены следующие положения.

Если внутри какого-нибудь образования происходят изменения состояния, то сумма энергий всех частей остается в течение всех изменений постоянной, каковы бы ни были формы энергии.

Когда образование возвращается к первоначальному своему состоянию, то каждая форма энергии в каждой части образования вновь получает свою первоначальную величину.

Общая величина энергии какого-нибудь образования изменяется только тогда, когда она отдает свою энергии другим соприкасающимся с ним образованиям или когда она отнимает у них энергию. При всех изменениях общая сумма энергии остается постоянной.

Таков принцип сохранения энергии.

12. Из сказанного ясно, что понятие энергии, поскольку оно выражается в принципе сохранения энергии, есть не что иное, как выражение «принципа сохранения вещества», т. е. что оно всецело основывается на категории субстанциальности. Для того, чтобы восприятие изменений было вообще возможно, должно существовать что-нибудь, сохраняющееся во времени, «на чем могло бы быть воспринято при посредстве отношения явлений к нему, произошло ли какое-нибудь изменение или нет» (см. «Критику чистого разума» Канта). Вот это постоянное и является условием того, чтобы множество свойств, многообразие полагалось как существующее во времени единство, и это условие единства свойств называется веществом. Энергия удовлетворяет всем требованиям, которые ставит понятие вещества (разумеется, философское, а не физическое понятие).

Ранкин который главным образом ввел термин «энергия», определял ее как «всякую деятельность вещества, которая заключается в силе или может быть сравнена с силой, способной вызывать изменения, сопровождающиеся преодолением какого-нибудь сопротивления»3. Но в том смысле, в котором это понятие все яснее развивается в новейшей энергетике, энергия есть не что иное, как само количественно мыслимое вещество. Правда, физик склонен при слове «вещество» думать о материи или – так как это выражение остается слишком неопределенным – о массе и рассматривать принцип сохранения массы как коррелят постоянства вещества. И в этом смысле Кант в первой аналогии опыта (см. «Критику чистого разума») говорит: «Субстанция сохраняется при всех изменениях явления и количество ее в природе не возрастает и не уменьшается». Но здесь следует различать между субстанцией и количеством субстанции. Только под последним Кант, осторожно выбирая выражения и оставаясь на своей точке зрения механической физики, понимает физическую субстанцию, массу. В философском же смысле понятием субстанции означается только то вообще в явлении, существование чего предполагается во все времена, тождественность субстрата или, лучше, тот закон синтеза, которым полагается единство сменяющихся состояний во времени, а следовательно, условие единства свойств предмета. Это же есть в новейшей физике не масса, а энергия. Принцип сохранения энергии оказывается таким образом расширением принципа сохранения массы и включает этот последний. В самом деле, что такое то, что мы наблюдаем в астрономических скоростях или взвешиваниях здесь на земле и на чем покоится эмпирическое обоснование принципа сохранения вещества? Переходами или компенсацией энергии измеряется сохранение энергии; а сохранение массы отсюда умозаключается введением нового определения. Не следует забывать, что когда принимают принцип сохранения вещества как нечто само собой разумеющееся, то этот принцип лишь тогда получает научный смысл, когда устанавливается, чем определяется вещество как количество, но это количество может быть определено только через движения, так что в действительности сравниваются не вещества, а энергии (или их факторы). Понятие материи получает в энергетике значение функции энергии.

13. Если же мы будем употреблять термин субстанция в означенном философском смысле, то он означает вовсе не материю, а то, что остается постоянным при изменении, а таковой следует признать только энергию. Энергия не есть «деятельность вещества», а она скорее то, благодаря чему возможны действия предметов, т. е. воспринимаемые явления. Энергия не есть свойство; никто не может воспринимать энергию, а то, что мы воспринимаем в ощущении, есть качества; последние же никто не может воспринимать без энергии. Энергия есть то, что объединяет воедино качественные и количественные определения, так что они являются нам чем-то, сохраняющимся во времени; другими словами, она есть то, благодаря чему могут быть приписаны изменения неизменному или, скорее, сохраняющемуся во всех изменениях. В принципе постоянства энергии естественно-научное мышление формулировало и эмпирически установило принцип субстанциальности явлений. Образование только потому и обладает внутренним единством как комплекс сопринадлежных изменений состояний, что эти изменения оказываются связанными чем-то постоянным в образовании. То же, что сохраняется в образовании при всех фактических изменениях его, есть его энергия. Энергия, следовательно, означает субстанциальность образования, т. е. ту категорию отношения, тот закон, благодаря которому полаганием какого-нибудь единства определяется вещественное существование какого-нибудь многообразия во времени.

Когда мы, основываясь на законе сохранения энергии, называем энергию просто субстанцией, то этого не следует понимать в том смысле, будто на место материи принимается другой «носитель» явлений. Это представление «носителя», которому свойства «присущи», легко может привести к представлениям ошибочным. Количества и качества, которыми исчерпывается все, что мы можем сказать о воспринимаемых нами явлениях, не имеют никакого носителя, они имеют только закон, каким они даны в восприятии и благодаря которому суждение о них вообще возможно; закон этот есть синтетическое единство изменений, чего-то сохраняющегося. Это единство есть энергия. Количества и качества не «присущи» энергии и без них ничего не остается; но без энергии мы не воспринимали бы ни количества, ни качества, потому что энергия есть именно то, что определяет самую возможность явлений (См. §40– 44).

Это значение энергии как физического выражения для категории субстанции станет еще яснее, когда мы определим остальные категории отношения в системе понятий энергетики.

14. Принцип сохранения энергии гласит, что изменения возможны только при переходе (превращении) энергии при условии сохранения всей суммы энергии. Но в нем ничего не говорится о тех условиях, при которых наступает такое превращение. Если тот случай, когда между частями образования не происходит никакого перехода (обмена) энергии рассматривать как равновесие энергии, то спрашивается, от чего зависит такое равновесие или же наступление изменения и, следовательно, явления. И энергетика учит нас, что равновесие какого-нибудь образования или же наступление какого-нибудь изменения в его состоянии, как и направление, в котором это изменение происходит, зависит не от равенства или неравенства количеств самих энергий, а только от равенства или неравенства одного фактора (Factor) этих количеств. Этот фактор есть интенсивность соответственных форм энергии. Если е есть данное количество энергии и i – ее интенсивность, то существует всегда следующее уравнение: е – с. i. Здесь величина с=е: i есть отношение, существующее в данном пространстве между энергией и ее интенсивностью, и называется емкостью соответственной энергии. Она определяет существующее в данном пространстве при интенсивности i количество энергии или то количество, которое может быть поглощено в случае изменения состояния. Так как, однако, существующее в какой-нибудь части образования абсолютное количество энергии в общем указано быть не может, а может быть измерено только приращение или уменьшение энергии, то уравнение наше большей частью употребляется в форме de=cdi или de=idc, смотря по тому, рассматривается ли как постоянная величина с или i. Обе величины с и i могут измеряться как величины или сами по себе или с помощью энергии; темь не менее для количественного выражения их необходима, кроме единиц пространства (сант.), времени (сек.) и энергии (эрг), специальная единица соответственной формы энергии. Только в случаях энергии движения и энергии пространства в такой четвертой единице нет надобности, так как в первом случае интенсивность есть функция пространства и времени, а во втором – емкость есть чисто пространственная величина. Оствальд (S.-Ber. 1892, S. 217, 218) дает таблицу всех форм энергии (см. стр. 20).

15. Относительно этих факторов энергии энергетика учит, что изменение состояния только тогда может наступить, когда в каком-нибудь образовании имеются пункты с интенсивностью различной величины; в таких случаях каждая форма энергии имеет стремление от пунктов большей интенсивности переходить к пунктам меньшей интенсивности (закон интенсивности Гельма). Если в каком-нибудь образовании имеется только одна форма энергии, то переход должен наступить и равновесие может наступить только тогда, когда интенсивность имеет во всем образовании одну и ту же величину (никаких скачков). Если же в образовании есть различные формы энергии, то равновесие существует и там, где может происходить скачок в интенсивности, если только наравне с этим происходит соответственный (противоположного направления) скачок в интенсивности другой формы энергии. Интенсивности, удовлетворяющие этим условиям равновесия, называются компенсированными, а необходимые для равновесия количества интенсивности называются эквивалентными. Таким образом общее условие, чтобы что-нибудь произошло (чтобы наступило изменение состояния), заключается в том, чтобы были некомпенсированные разности интенсивности энергии. Это условие необходимо и достаточно.

Если возможны различные переходы энергии, то наступает тот переход, который в данное время дает наибольшее превращение (максимальный принцип Оствальда; см. об этом §22).

16. Из закона сохранения энергии мы уже знаем, что всякая смена явлений есть только изменение в распределении или форме энергии, между тем как эта последняя сама остается неизменной. Закон же интенсивности показывает, что это изменение обусловлено: 1) различием (многообразием) того, что нам дано как пребывающее в пространстве и времени, именно, различием величины интенсивности и 2) тем, что дано направление, в котором происходит переход, изменение, именно, от большей к меньшей интенсивности. Этим изменение определяется как отношение содержаний пространства и времени как событие, т. е. определено место явления в порядке времени. В законе интенсивности выражено, следовательно, правило, что временная смена определена т. е. «что в том, что происходит, можно найти условие, определяющее во всякое время (т. е. необходимым образом) то, что происходит» (Кант, «Критика чистого разума»). Это условие возможности временного порядка есть не что иное, как «принцип временной смены, следующий закону причинности: все изменения происходят согласно закону связи причины и действия» (там же).

Отсюда ясно, что в законе интенсивности находит полное выражение вторая категория отношения, причинность. Качества и количества совершенно достаточно, чтобы сделать мыслимыми множество и изменение явления, но не для того, чтобы полагать изменения как необходимое явление в природе. Простое различие и смена А и В вовсе не делают для нас обязательным определение В как следствие А, а можно рассматривать также А как следствие В. Что В есть следствие А и определена именно смена А – В, должно быть обусловлено особым законом отношения, и именно такого рода законом, чтобы обратный процесс, переход от В к А, был невозможен. Таков закон причинности, который в энергетике принимает форму закона интенсивности. Как категория субстанции в сохранении энергии полагает явления как устойчивое, как физическую действительность и самостоятельную вещность, так причинность в разности интенсивности полагает явления как физический процесс, как неизменный и самостоятельный временной порядок. То, что вода не течет вверх в гору, есть лишь частный случай общего закона причинности, выраженного в переходе интенсивности с более высокого на более низкий уровень. Причина определяет действие, а не наоборот. Это определение направления, данное сущностью разности интенсивности, есть условие поступательного движения процесса, характер причинности, общий у нее с временем или – вернее – которым содержание времени определяется как смена с односторонним направлением, как поток времени.

17. Усматривая в законе интенсивности категорию причинности, мы замечаем также, чем эта последняя отличается от категории субстанции и что они обе имеют общим, как отношение. Общее у них то, что они являются условием полагания как вещи, условием физической данности, неизбежной реальности явлений природы, образуя вместе некоторый род синтеза, которым многообразное в связи с временем закономерно обусловливается, физически дается как единство. Но в то время как в случае категории субстанции полагание единства есть условие этой действительности, в случае причинности фактическое полагание основывается на полагании многообразия. Причинность есть отношение, в котором различное является условием того, чтобы оно существовало как единство, между тем как в субстанции единство есть условие того, чтобы различие могло быть воспринято как таковое. Отношение субстанции к акциденции, выраженное в категорическом суждении А есть В, основано на том, что логическое единство рассматривается как условие связанности В с А. Отношение же действия к причине, выраженное в гипотетическом суждении: «если есть А, то есть В» предполагает, что различность В и А есть условие синтеза, которым В связывается с А как необходимое его следствие. Принцип сохранения энергии и положение о разности интенсивности ясно показывают разницу между обоими понятиями отношения. В первом единство, именно, сохранение энергии, связывает все изменения и полагает во времени как действительное содержание, во втором же разность, многообразие, полагает изменение как определенный временной порядок. Когда два различных состояния А и В должны образовать единство не тем, что это единство будет условием их связанности, а это единство должно создаться только полаганием различности, то между ними может быть только одно отношение – отношение причины и следствия. Отношение тогда только становится логически необходимым, когда одно полагается через другое, и это называется причинностью. Можно, следовательно, сказать, что субстанция есть условие пространственно-временного явления, которое заключается в единстве, а причинность – такое же условие, которое заключается в многообразии полагания. Отношение, подобно всякому синтезу, требует единства и многообразия; если осуществление синтеза мыслится полагаемым в единстве, то мы имеем субстанцию; если же оно мыслится полагаемым в многообразном, то мы имеем причинность. Должно ли какое-нибудь отношение мыслиться акцидентальным или каузальным, зависит в непосредственном опыте большей частью от того, преобладает ли в нем элемент продолжительности времени или элемент временного порядка. Но так как в данной действительности всегда одновременно полагаются – как мы сейчас увидим – оба отношения, то разложение закономерного содержания времени по его акцидентальным и каузальным отношениям не бывает дано прямо, а есть задача и историческая работа научного сознания.

18. Определенное изменение состояния в природе бывает всегда обусловлено как всем содержанием энергии данного образования, так и разностью интенсивности его частей; субстанциальный и казуальный элемент необходимо между собою связаны. Камень падает вниз, нагретый воздух расширяется, электрический ток нагревает проводник – в каждом из этих случаев мы говорим об изменениях чего-то сохраняющегося и рассматриваем эти изменения как действия этого сохраняющегося в связи с другими изменениями. Для того, чтобы комплекс таких изменений был однозначно определен, одних условий закона сохранения и закона разности интенсивности не достаточно, а должно быть известно все состояние образования, т. е. должны быть даны отношения между постоянными и изменяющимися элементами процесса природы. Рассмотрим, как энергетика формулирует это третье условие всех (однозначных и необходимых) процессов природы.

Закон интенсивности в связи с законом сохранения определяет направление и величину процесса выравнивания энергии только в случае однородной некомпенсированной энергии. Тогда равновесие не устанавливается до тех пор, пока интенсивность не становится одной и тою же во всех частях образования. Но когда предстоит выравнивание различных форм энергии, то остается еще неопределенным, в какие формы должна перейти энергия в случае отсутствия компенсации и ка-кая величина ее должна перейти в другие формы. Закон энергии говорит нам только о том, что образовавшиеся и исчезнувшие формы энергии должны быть равновелики, но не говорит нам о том, какого рода и какой величины они должны быть. Это зависит от распределения форм энергии и их взаимных компенсаций в каждом данном случае. Чтобы можно было определить род и величину происходящих в данное время и в данном месте превращения, не только должны быть даны по роду и по величине все существующие здесь и соприкасающиеся между собою формы энергии – это есть, разумеется, первое условие (задания), – но должны быть также известны законы, по которым происходит превращение отдельных видов энергии данного случая.

Таковыми в настоящее время являются в энергетике

1 – функциональные отношения факторов энергии,

2 – уравнения машины, и

3 – общие принципы энергетики.

Все три рода отношений выражают условия, при которых происходит превращение различных форм энергии какого-нибудь образования; они должны быть таковы, чтобы ими однозначно определялся весь ход явления природы, т. е. все изменение состояний образования в его частях и пределах.

19. Совокупность всех тех условий, которыми превращение энергии образования в данное время однозначно определяется по форме и величине, я называю строением (das Gef?ge) образования. В строении образования можно различить два рода условий превращения энергии: общие и специальные условия. К общим условиям принадлежат те условия, которые вытекают из внутренних отношений факторов энергии и, может быть, еще из общих принципов энергетики и являются общими для всех образований. К специальным принадлежат те условия, которые полагаются специальной конфигурацией, конструктивным устройством образования; они дают отношения между факторами энергии, вытекающие из распределения и расположения форм энергии в данном отдельном случае, и выражаются в уравнениях машины. Первые условия можно назвать также общим, универсальным или космическим строением, а вторые – индивидуальным или техническим строением образования.

20. Космическое (универсальное) строение образований, определяющее общеобязательные функции отношений факторов энергии, охватывает собою те законы, которые в прежней физике частью относились к общим свойствам материи, частью просто назывались законами природы. Они составляют существенное содержание эмпирического и математического естествознания. Ознакомление с ним есть задача бесконечная. Поскольку она до сих пор решена, установлен ряд свойств факторов энергии, которые мы попытаемся здесь охарактеризовать кратко в главных чертах. (См. Ostwald, Allg. Chemie II, S. 17. 44 ff., 485 ff., 500 ff. и др.).

Между известными нам факторами энергии существует закономерная зависимость такого рода, что изменение одного фактора образования, например, объема, скорости, давления, температуры и т. д. влечет за собою изменение и других факторов.

В частности существует известная пропорциональность между целым рядом важных факторов энергии. Так, некоторые из них, как объем, вес, теплоемкость, соединительный вес пропорциональны массе. Если, например, масса какого-нибудь тела удваивается, если вместо одного грамма воды берутся два грамма, то и объем, вес, теплоемкость и химический эквивалент – при прочих равных условиях – тоже удваиваются.

Эти пропорциональные факторы, и в связи с ними еще и другие, никогда не встречаются в природе в отдельности, а всякое тело обладает всегда не одной только, а целым рядом закономерно между собой связанных форм энергии, благодаря чему тела являются веществами с постоянными свойствами (см. §36).

Некоторые факторы емкости следуют особому закону сохранения, и среди них прежде всего масса. Другие, как энтропия, не имеют такого закона, некоторые формы энергии бывают равновелики для химически сравнимых количеств различных веществ, как теплоемкость для атомных весов, электрохимическая емкость для эквивалентных количеств, между тем как для массы этот закон не существует.

Некоторые факторы энергии суть величины с определенным направлением, – такова скорость и – как следствие этого – количество и энергия движения. Но в то время как первые два фактора могут получать и отрицательные величины, последний остается, подобно массе, всегда положительным. Энергия с определенным направлением никогда не может изменить этого направления, кроме тех случаев, когда этому содействует другая какая-нибудь форма энергии.

Фактор энергии как масса никоим образом не может быть заново создан; общая сумма ее остается всегда постоянной и положительной. Другие факторы как количество электричества могут быть созданы вновь, но всегда только как две величины, равные и противоположно направленные, так что общая сумма всегда равна нулю. В отличие от всех других форм энергии, взаимно компенсирующихся, лучистая энергия не может компенсироваться другими формами энергии; здесь всякая разность интенсивности приводит к переходу энергии.

Факторы энергии связаны в своем превращении определенными конечными пределами. Энергия закономерно связана пространством; ни одно образование не может ни сполна терять свою энергию, ни увеличивать ее до бесконечности. Объем его не может ни возрастать, ни уменьшаться беспредельно. Последнее свойство называется непроницаемостью.

Ниже известных пределов расширения (молекулярной величины) вступают в силу твердо установленные, связанные с объемом функциональные отношения факторов энергии, которые и обусловливают род и величину перехода энергии, как и компенсации энергии, происходящие в образовании. Отношения эти обнаруживаются, между прочим, также и в периодических состояниях лучистой энергии (длина волны).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.