[Физика]
[Физика]
* * *
Удар и трение. Механика рассматривает действие удара как происходящее в чистом виде. Но в действительности дело происходит иначе. При каждом ударе часть механического движения превращается в теплоту, а трение есть не что иное, как такая форма удара, которая непрерывно превращает механическое движение в теплоту (огонь от трения известен с древнейших времен).
* * *
Потребление кинетической энергии как таковой в пределах динамики бывает всегда двоякого рода и имеет двоякий результат: 1) произведенную кинетическую работу, порождение соответствующего количества потенциальной энергии, которое, однако, всегда меньше потраченной кинетической энергии; 2) преодоление – кроме тяжести – сопротивлений от трения и т.д., которые превращают остаток потребленной кинетической энергии в теплоту. – То же самое при обратном превращении: в зависимости от вида и способа этого превращения часть, потерянная благодаря трению и т.д., рассеивается в виде теплоты – и все это архистаро!
* * *
Первое, наивное воззрение обыкновенно правильнее, чем позднейшее, метафизическое. Так, уже Бэкон говорил (а после него Бойль, Ньютон и почти все англичане), что теплота есть движение{446} (Бойль уже, что – молекулярное движение). Лишь в XVIII веке во Франции выступил на сцену calorique[296], и его приняли на континенте более или менее повсеместно.
* * *
Сохранение энергии. Количественное постоянство движения было высказано уже Декартом и почти в тех же выражениях, что и теперь (Клаузиусом, Робертом Майером?). Зато превращение формы движения открыто только в 1842 г., и это, а не закон количественного постоянства, есть новое.
* * *
Сила и сохранение силы. Привести против Гельмгольца места из Ю.Р. Майера в первых двух его работах[297].
* * *
Сила[298]. Гегель («История философии», т. I, стр. 208) говорит:
«Лучше сказать, что магнит имеет душу» (как выражается Фалес), «чем говорить, что он имеет силу притягивать: сила – это такое свойство, которое, как отделимое от материи, мы представляем себе в виде предиката; душа, напротив, есть это движение самого себя, одно и то же с природой материи».
* * *
Если Гегель рассматривает силу и ее проявление, причину и действие как тождественные, то это теперь доказано в смене форм материи, где равнозначность их доказывается математически. Эта равнозначность уже и раньше признавалась в мере: сила измеряется ее проявлением, причина – действием.
* * *
Сила. Когда какое-нибудь движение переносится с одного тела на другое, то, поскольку движение переходит, поскольку оно активно, его можно рассматривать как причину движения, поскольку это последнее является переносимым, пассивным, и в таком случае эта причина, это активное движение выступает как сила, а пассивное движение – как ее проявление. Согласно закону неуничтожимости движения, отсюда само собой следует, что сила в точности равна своему проявлению, так как ведь в обоих случаях это – одно и то же движение. Но переносящееся движение более или менее поддается количественному определению, так как оно проявляется в двух телах, из которых одно может служить единицей-мерой для измерения движения в другом. Измеримость движения и придает категории силы ее ценность. Без этого она не имеет никакой ценности. Таким образом, чем более доступно измерению движение, тем более пригодны при исследовании категории силы и ее проявления. Поэтому особенно применимы эти категории в механике, где силы разлагают еще далее, рассматривая их как составные, и благодаря этому получают иногда новые результаты, причем, однако, не следует забывать, что это только умственная операция. Если же аналогию с действительно составными силами, как они изображаются параллелограммом сил, применяют к действительно простым силам, то от этого они еще не становятся действительно составными. – То же самое в статике. Далее, то же самое при превращении других форм движения в механическую (теплота, электричество, магнетизм в случае притягивания железа), где первоначальное движение может быть измерено произведенным механическим действием. Но уже здесь, где различные формы движения рассматриваются одновременно, обнаруживается ограниченность категории, или сокращенного выражения, «сила». Ни один порядочный физик не станет более называть электричество, магнетизм, теплоту просто силами, как не станет он называть их материями или невесомыми веществами. Если нам известно, в какое количество механического движения превращается определенное количество теплового движения, то мы еще совершенно ничего не знаем о природе теплоты, как бы ни было необходимо изучение этих превращений для исследования этой природы теплоты. Взгляд на теплоту как на некоторую форму движения, это – последний успех физики, и тем самым в ней снята категория силы. В известных соотношениях – в соотношениях перехода – они[299] могут являться в виде сил и быть, таким образом, измеряемыми. Так, теплота измеряется расширением нагреваемого тела. Если бы теплота не переходила здесь от одного тела к другому, которое служит масштабом, т.е. если бы теплота тела-масштаба не изменялась, то нельзя было бы говорить об измерении, об изменении величины. Говорят просто: «Теплота расширяет тела»; сказать же: «Теплота обладает силой расширять тела» было бы чистой тавтологией, а сказать: «Теплота есть сила, расширяющая тела», было бы неверно, так как 1) расширение, например у газов, производится также еще и иными способами и 2) теплота этим не выражается исчерпывающим образом.
Некоторые химики говорят также о химической силе как о такой силе, которая вызывает соединение веществ и удерживает их вместе. Однако здесь мы не имеем собственно перехода, а имеем слияние движений различных тел воедино, и понятие «сила» оказывается здесь, таким образом, у границы своего употребления. Но эта «сила» еще измерима через порождение теплоты, однако до сих пор без значительных результатов. Понятие «сила» превращается здесь в пустую фразу, как и всюду, где, вместо того чтобы исследовать неисследованные формы движения, сочиняют для их объяснения некоторую так называемую силу (например, плавательную силу для объяснения плавания дерева на воде, преломляющую силу в учении о свете и т.д.), причем, таким образом, получают столько сил, сколько имеется необъясненных явлений, и по существу только переводят внешнее явление на язык некоей внутренней фразы{447}. (Употребление таких категорий, как притяжение и отталкивание, уже скорее можно извинить: здесь множество необъяснимых для физика явлений объединяются под одним общим названием, указывающим на догадку о некоторой внутренней связи.)
Наконец, в органической природе категория силы совершенно недостаточна, и тем не менее она постоянно применяется. Конечно, действие мускула можно назвать по его механическому результату мускульной силой, и его можно также и измерить; можно рассматривать как силы даже и другие измеримые функции, – например, пищеварительную способность различных желудков. Но идя этим путем, скоро приходят к абсурду (например, нервная сила), и, во всяком случае, здесь можно говорить о силах только в очень ограниченном и фигуральном смысле (обычный оборот речи: «набраться сил»). Это нечеткое словоупотребление привело к тому, что стали говорить о жизненной силе. Если этим желают сказать, что форма движения в органическом теле отличается от механической, физической, химической, содержа их в себе в снятом виде, то способ выражения негоден, в особенности также и потому, что сила, – предполагая перенос движения, – выступает здесь как нечто вложенное в организм извне, а не присущее ему и неотделимое от него. Поэтому-то жизненная сила и была последним убежищем всех супранатуралистов.
Недостаток: 1) Сила обыкновенно трактуется как нечто существующее самостоятельно (Гегель, «Философия природы», стр. 79){448}.
2) Скрытая, покоящаяся сила – объяснить это из отношения между движением и покоем (инерцией, равновесием), где также разобрать вопрос о возбуждении силы.
* * *
Сила (см. выше). Перенос движения совершается, разумеется, лишь тогда, когда имеются налицо все различные условия, часто очень многообразные и сложные, особенно в машинах (паровая машина, ружье с замком, собачкой, капсюлем и порохом). Если не хватает одного условия, то переноса движения не происходит, пока это условие не осуществится. В этом случае можно представить себе дело таким образом, будто только осуществление этого последнего условия должно впервые возбудить силу и будто эта сила в скрытом виде пребывает в каком-нибудь теле – в так называемом носителе силы (порох, уголь). Но в действительности, для того чтобы вызвать как раз этот специальный перенос движения, налицо должно быть не только это тело, но и все другие условия. –
Представление о силе возникает у нас само собой благодаря тому, что в своем собственном теле мы обладаем средствами переносить движение. Средства эти могут, в известных границах, быть приведены в действие нашей волей; в особенности это относится к мускулам рук, с помощью которых мы производим механические перемещения, движения других тел, поднимаем, носим, кидаем, ударяем и т.д., получая таким путем определенные полезные эффекты. Кажется, что движение здесь порождается, а не переносится, и это вызывает представление, будто сила вообще порождает движение. Только теперь физиологически доказано, что мускульная сила является тоже лишь переносом движения.
* * *
Сила. Подвергнуть анализу также и отрицательную сторону – сопротивление, которое противопоставляется перенесению движения.
* * *
Излучение теплоты в мировое пространство. Все приводимые у Лаврова гипотезы о возрождении умерших небесных тел (стр. 109){449} предполагают потерю движения. Однажды излученная теплота, т.е. бесконечно б?льшая часть первоначального движения, оказывается безвозвратно потерянной. По Гельмгольцу, до сих пор потеряно 453/454. Итак, в конце концов приходят все же к исчерпанию и к прекращению движения. Вопрос будет окончательно решен лишь в том случае, если будет показано, каким образом излученная в мировое пространство теплота становится снова используемой. Учение о превращении движения ставит этот вопрос в абсолютной форме, и от него нельзя отделаться при помощи негодных отсрочек векселей и увиливанием от ответа. Но что вместе с этим уже даны одновременно и условия для решения его – c’est autre chose[300]. Превращение движения и неуничтожимость его открыты лишь каких-нибудь 30 лет тому назад, а дальнейшие выводы из этого развиты лишь в самое последнее время. Вопрос о том, чт? делается с потерянной как будто бы теплотой, поставлен, так сказать, nettement[301] лишь с 1867 г. (Клаузиус){450}. Неудивительно, что он еще не решен; возможно, что пройдет еще немало времени, пока мы своими скромными средствами добьемся его решения. Но он будет решен; это так же достоверно, как и то, что в природе не происходит никаких чудес и что первоначальная теплота туманности не была получена ею чудесным образом из внемировых сфер. Столь же мало в преодолении трудностей каждого отдельного случая помогает общее утверждение, что общее количество [die Masse] движения бесконечно, т.е. неисчерпаемо; таким путем мы тоже не придем к возрождению умерших миров, за исключением случаев, предусмотренных в вышеуказанных гипотезах и всегда связанных с потерей силы, т.е. только временных случаев. Кругооборота здесь не получается, и он не получится до тех пор, пока не будет открыто, что излученная теплота может быть вновь использована.
* * *
Клаузиус – if correct[302] – доказывает, что мир сотворен, следовательно, что материя сотворима, следовательно, что она уничтожима, следовательно, что и сила (resp.[303] движение) сотворима и уничтожима, следовательно, что все учение о «сохранении силы» бессмыслица, – следовательно, что и все его выводы из этого учения тоже бессмыслица.
* * *
В каком бы виде ни выступало перед нами второе положение Клаузиуса и т.д., во всяком, случае, согласно ему, энергия теряется, если не количественно, то качественно. Энтропия не может уничтожаться естественным путем, но зато может создаваться. Мировые часы сначала должны быть заведены, затем они идут, пока не придут в состояние равновесия, и только чудо может вывести их из этого состояния и снова пустить в ход. Потраченная на завод часов энергия исчезла, по крайней мере в качественном отношении, и может быть восстановлена только путем толчка извне. Значит, толчок извне был необходим также и вначале; значит, количество имеющегося во вселенной движения, или энергии, не всегда одинаково; значит, энергия должна была быть сотворена; значит, она сотворима; значит, она уничтожима. Ad absurdum![304]
* * *
Заключение для Томсона, Клаузиуса, Лошмидта: Обращение состоит в том, что отталкивание отталкивает само себя и таким образом возвращается из среды в мертвые небесные тела. Но в этом заключено также и доказательство того, что отталкивание является собственно активной стороной движения, а притяжение – пассивной.
— — —
* * *
В движении газов, в процессе испарения, движение масс переходит прямо в молекулярное движение. Здесь, следовательно, надо сделать переход.
* * *
Агрегатные состояния – узловые точки, где количественное изменение переходит в качественное.
* * *
Сцепление – уже у газов отрицательное – превращение притяжения в отталкивание; это последнее реально только в газах и эфире (?).
* * *
При абсолютном 0° невозможен никакой газ. Все движения молекул приостановлены. Малейшее давление, следовательно и их собственное притяжение, скучивает их вместе. Поэтому постоянный газ – немыслимая вещь.
* * *
mv2 доказано и для газовых молекул благодаря кинетической теории газов. Таким образом, одинаковый закон как для молекулярного движения, так и для движения масс. Различие обоих здесь снято.
* * *
Кинетическая теория должна доказать, как молекулы, стремящиеся вверх, могут одновременно оказывать давление вниз и как они, – предполагая, что атмосфера более или менее постоянна по отношению к мировому пространству, – могут, несмотря на силу тяжести, удаляться от центра Земли, но, однако, так, что на известном расстоянии, – после того как сила тяжести уменьшилась согласно квадрату расстояния, – они приходят благодаря ей в состояние покоя или же бывают вынуждены повернуть обратно.
* * *
Кинетическая теория газов:
«В идеальном газе… молекулы находятся уже на столь большом расстоянии друг от друга, что можно пренебречь их взаимным воздействием друг на друга» (Клаузиус, стр. 6){451}.
Что заполняет промежутки? Тоже эфир{452}. Здесь, значит, постулируется такая материя, которая не расчленена на молекулярные или атомные клетки.
* * *
Переходы от одной противоположности к другой в теоретическом развитии: от horror vacui{453} переходят сейчас же к абсолютно пустому мировому пространству; и лишь затем появляется эфир.
* * *
Эфир. Если эфир вообще оказывает сопротивление, то он должен оказывать его также и свету, а в таком случае на известном расстоянии он должен стать непроницаемым для света. Но из того, что эфир распространяет свет, является средой для него, вытекает необходимо, что он вместе с тем оказывает и сопротивление свету, ибо иначе свет не мог бы приводить его в колебания. – Это является решением затронутых у Медлера[305] и упоминаемых Лавровым{454} спорных вопросов.
* * *
Свет и тьма являются, несомненно, самой кричащей и резкой противоположностью в природе, которая, начиная с четвертого евангелия{455} и кончая lumi?res[306] XVIII века, всегда служила риторической фразой для религии и философии.
Фик{456}, стр. 9: «Уже давно строго доказанное в физике положение… что форма движения, называемая лучистой теплотой, во всем существенном тождественна с той формой движения, которую мы называем светом»[307]. Клерк Максвелл{457}, стр. 14: «Эти лучи» (лучистой теплоты) «обладают всеми физическими свойствами световых лучей; они способны отражаться» и т.д. «…Некоторые из тепловых лучей тождественны с лучами света, между тем как другие виды тепловых лучей не производят никакого впечатления на наши глаза».
Таким образом, существуют темные световые лучи, и пресловутая противоположность света и тьмы исчезает из естествознания в смысле абсолютной противоположности. Заметим, между прочим, что самая глубокая темнота и самый яркий, резкий свет производят на наши глаза одно и то же действие ослепления, и в этом отношении они тождественны для нас. – Дело обстоит следующим образом: в зависимости от длины колебаний солнечные лучи оказывают различное действие; лучи с наибольшей длиной волн переносят теплоту, со средней – свет, с наименьшей – химическое действие (Секки, стр. 632 и следующие), причем, так как максимумы этих трех действий расположены достаточно близко друг к другу, то внутренние минимумы крайних групп лучей в отношении своего действия совпадают в световой группе{458}. Чт? является светом и чт? не-светом, зависит от строения глаз; ночные животные могут, по-видимому, видеть даже часть невидимых нами лучей, но не тепловых, а химических, так как их глаза приспособлены к меньшим длинам волны, чем наши глаза. Трудность эта отпадает, если вместо трех видов лучей принять только один вид лучей (а научно мы знаем только один вид, – все остальное является поспешным умозаключением), оказывающих, в зависимости от длины волны, различное, но совместимое в узких границах действие.
* * *
Гегель конструирует теорию света и цветов из чистой мысли и при этом впадает в грубейшую эмпирию доморощенного филистерского опыта (хотя, впрочем, с известным основанием, так как этот пункт тогда еще не был выяснен), – например, когда он выдвигает против Ньютона практикуемое живописцами смешивание красок (стр. 314, внизу){459}.
* * *
Электричество. Относительно фантастических историй Томсона ср. у Гегеля, стр. 346 – 347, где совершенно то же самое[308]. – Но зато Гегель уже вполне ясно рассматривает электричество, получаемое от трения, как напряжение, в противоположность учению об электрических жидкостях и электрической материи (стр. 347).
* * *
Когда Кулон говорит о «частицах электричества, которые отталкивают друг друга обратно пропорционально квадрату расстояния между ними», то Томсон спокойно принимает это как нечто доказанное (стр. 358){460}. То же самое (на стр. 366) с гипотезой, что электричество состоит из «двух жидкостей, положительной и отрицательной, частицы которых отталкивают друг друга». На стр. 360 говорится о том, что электричество удерживается в заряженном теле только благодаря давлению атмосферы. Фарадей вложил электричество в противоположные полюсы атомов (или молекул, в чем еще сказывается большая путаница) и таким образом впервые выразил мысль о том, что электричество вовсе не жидкость, а форма движения, «сила» (стр. 378). Это совсем не лезет в голову старику Томсону: ведь искра как раз и есть нечто материальное!
Фарадей открыл уже в 1822 г., что мгновенный индуцированный ток – как первый, так и второй, обратный – «имеет больше свойств тока, произведенного разрядом лейденской банки, чем тока, произведенного гальванической батареей», в чем и заключалась вся тайна (стр. 385).
Относительно искры – всякого рода фантастические истории, которые теперь признаны частными случаями или иллюзиями: так, будто искра из положительного тела представляет собой «пучок лучей, кисточку или конус», вершиной которого является точка разряда; наоборот, отрицательная искра имеет-де вид «звездочки» (стр. 396). Короткая искра бывает-де всегда белого цвета, длинная – по большей части красноватого или фиолетового. (Недурной вздор у Фарадея об искре, стр. 400.)[309] Искра, извлеченная из первичного кондуктора [электрической машины] при помощи металлического шара, бывает-де белого цвета, извлеченная рукой – пурпурового, извлеченная водяной влагой – красного цвета (стр. 405). Искра, т.е. свет, «не присуща электричеству, а является только результатом сжатия воздуха. Что воздух внезапно и бурно сжимается[310], когда через него проходит электрическая искра», доказывает-де эксперимент Киннерсли в Филадельфии, согласно которому искра вызывает «внезапное разрежение воздуха в трубке»[311] и гонит воду в трубку (стр. 407). В Германии 30 лет тому назад Винтерль и другие думали, что искра, или электрический свет, «той же природы, что и огонь»[312], и возникает благодаря соединению двух электричеств. Возражая на это, Томсон серьезно доказывает, что то место, где встречаются оба электричества, как раз наиболее бедно светом и отстоит на 2/3 от положительного конца и на 1/3 от отрицательного! (стр. 409 – 410). Ясно, что огонь здесь рассматривается еще как нечто совершенно мифическое.
С таким же серьезным видом Томсон приводит эксперименты Дессеня, согласно которым при повышении барометра и понижении температуры стекло, смола, шелк и т.д., будучи погружены в ртуть, электризуются отрицательно, а при падении барометра и повышении температуры электризуются положительно; что летом они становятся в нечистой ртути всегда положительными, а в чистой – всегда отрицательными; что золото и различные другие металлы становятся летом, при согревании их, положительными, а при охлаждении – отрицательными, зимой же наоборот; что при высоком атмосферном давлении и северном ветре они «весьма наэлектризованы»: положительно при повышении температуры, отрицательно при понижении ее и т.д. (стр. 416).
Как выглядело дело с теплотой: «Чтобы произвести термоэлектрические действия, нет необходимости прилагать теплоту. Все, что изменяет температуру[313] в одной части цепи, …вызывает изменение склонения магнитной стрелки». Так, охлаждение какого-нибудь металла при помощи льда или при испарении эфира! (стр. 419).
На стр. 438 электрохимическая теория принимается как «по меньшей мере очень остроумная и правдоподобная».
Фаброни и Волластон уже давно, а Фарадей в новейшее время утверждали, что вольтово электричество есть простое следствие химических процессов, и Фарадей даже дал уже правильное объяснение происходящего в жидкости передвижения атомов и установил, что количество электричества измеряется количеством электролитического продукта.
С помощью Фарадея Томсон выводит закон, что
«каждый атом должен естественным образом быть окружен одним и тем же количеством электричества, так что в этом отношении теплота и электричество похожи друз на друга[314]»! [стр. 454].
* * *
Статическое и динамическое электричество. Статическое электричество, или электричество трения, получается при переведении в состояние напряжения того готового электричества, которое имеется в природе в форме электричества, но находится в состоянии равновесия, в нейтральном состоянии. Поэтому и уничтожение этого напряжения происходит – если и поскольку электричество, распространяясь, может быть проведено – сразу, в виде искры, восстанавливающей нейтральное состояние.
Наоборот, динамическое, или вольтово, электричество возникает из превращения химического движения в электричество. Его порождает при известных, определенных обстоятельствах растворение цинка, меди и т.д. Здесь напряжение носит не острый характер, а хронический. В каждый момент порождается новое положительное и отрицательное электричество из какой-нибудь другой формы движения, а не разделяется на + и – имеющееся уже налицо ± электричество. Процесс носит текучий характер, поэтому и результат его, электричество, является не мгновенным напряжением и разряжением, а длительным током, способным снова превратиться у полюсов в химическое движение, из которого он возник (это называют электролизом). При этом процессе, как и при порождении электричества химическим соединением (причем электричество освобождается вместо теплоты, и освобождается именно столько электричества, сколько при других обстоятельствах освобождается теплоты, Гатри, стр. 210){461}, можно проследить движение тока в жидкости. (Обмен атомов в соседних молекулах – вот что такое ток.)
Это электричество, являющееся по своей природе током, именно поэтому не может быть прямо превращено в электричество напряжения. Но посредством индукции можно денейтрализовать то нейтральное электричество, которое уже имеется налицо как таковое. По своей природе индуцируемое электричество должно будет следовать характеру индуцирующего, т.е. должно будет тоже быть текучим. Но здесь, очевидно, имеется возможность конденсировать ток и превратить его в электричество напряжения или, вернее, в некоторую более высокую форму, соединяющую свойство тока со свойством напряжения. Это осуществлено в катушке Румкорфа. Она дает индукционное электричество, имеющее эти свойства.
* * *
Недурным образчиком диалектики природы является то, как, согласно современной теории, отталкивание одноименных магнитных полюсов объясняется притяжением одноименных электрических токов (Гатри, стр. 264).
* * *
Электрохимия. При изложении действия электрической искры на процесс химического разложения и новообразования Видеман заявляет, что это касается, скорее, химии{462}. А химики в этом же случае заявляют, что это касается уже более физики. Таким образом, и те и другие заявляют о своей некомпетентности в месте соприкосновения науки о молекулах и науки об атомах, между тем как именно здесь надо ожидать наибольших результатов.
* * *
Трение и удар порождают внутреннее движение соответствующих тел, молекулярное движение, дифференцирующееся, в зависимости от обстоятельств, на теплоту, электричество и т.д. Однако это движение – только временное: cessante causa cessat effectus[315]. На известной ступени все они превращаются в перманентное молекулярное изменение – химическое.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.