§ 2. Кризисъ физики въ концЄ XIX вЄка: физика энергетическая.
Въ то время какъ эта философская надежда зародилась и окрЄпла въ умахъ образованныхъ и искреннихъ вЄрую- щихъ людей, въ физикЄ все, казалось, дЄлалось для того, чтобы оправдать и осуществить эту надежду.
Новыя открьітія разрушили до основанія зданіе, которое съ конца XVIII-ro вЄка казалось совершенно упро- ченнымъ. Первостепенную важность пріобрЄтаегь новая глава физики—термодинамика. Физики заявляютъ, что отньїнЄ классической механики недостаточно ; она должна быть дополнена принципами термодинамики. НЄкоторьіе даже говорятъ, что она должна уступить мЄсто общей механикЄ, частный случай которой она представляетъ, и что въ своей отвлеченности она настолько упрощена, что никогда не можетъ быть осуществлена въ фактахъ и слЄдовательно, не можетъ намъ открыть природы посг^днихъ.
Классическая физика стремилась быть продолжешемъ механики, такъ какъ она пыталась всЄ явленія сводить къ
6
Современная философія.
движенію. Этой традиціонной и механистической физикЄ про- тивостоитъ новая физика—энергетическая. Подходить ли сюда слово „противостоитъ" ? По отношєнію къ большому числу физиковъ было бы, пожалуй, правильнее сказать; „употребляется безразлично" (смотря по надобности) наравне съ ме- ханическимъ методомъ. Но не вызываетъ ли на размьішленія то обстоятельство, что оба эти метода, которые некоторые считаютъ непримиримыми въ своихъ основныхъ принципахъ (Дюгэмъ, Липпманнъ и др.), приводять къ одинаково удачнымъ результатами смотря по разсматриваемымъ вопросамъ? Не является ли это драгоцЄнньімь указаніемь въ пользу того, что науку следуетъ разсматривать просто какъ совокупность болЄе или мєнЄє удачныхъ практическихъ рецептовъ и что никакого истиннаго знанія за ней признать нельзя ?
Слово энергетика можно понимать въ двухъ смыслахъ. Съ одной стороны энергетика или наука о законахъ преобра- зованій знергіи составляетъ, какъ и термодинамика, отъ которой она исторически зародилась, главу современной физики.
Всякій физикъ, считаетъ ли онъ себя представителемъ новой, такъ называемой энергетической школы, или же онъ заявляетъ себя продолжателемъ механистической физики, скажетъ намъ, что физика, наряду съ изученіемь вопросовъ тяжести, гидростатики, теплоты, электричества, оптики, акустики и т. д., обнимаетъ также и энергетику, то есть изученіе общихъ законовъ проявленія знергіи. Эта часть физики вмЄстЄ съ общими замЄчаніями механики, съ которой она тЄсно связана, разсматривается даже, какъ естественное и необходимое введеніе въ физику.
И действительно, знергія представляетъ собой не что иное, какъ способность производить работу; это—механическое понятіє, которое всегда можетъ быть выражено въ ме- ханическихъ терминахъ, то есть при помощи движенія и наукой о движеніи. Гельмгольцъ, Джиббсъ и многіе другіе, прибавляя къ механике новую главу, которая обобщала ее въ ея применены къ физическимъ реальностямъ, были очень далеки отъ того, чтобы порывать съ механистическими тра-
диціями. Ихъ вгляды, ихъ стремленія и ихъ фактическая работа въ научной области имЄли въ виду исключительно ис- правленіе и расширеніе механизма сообразно съ прогрессомъ физики, какъ это дЄлалось всегда со временемъ Галилея и Декарта. Наряду съ принципами механики, они въ механи- ческомъ объяснена реальности поставили принципъ сохра- ненія силы или знергіи, принципъ Карно, и принципъ, который игралъ уже значительную роль со времени Мопертюи, а именно принципъ наименьшаго дЄйствія.
Итакъ, существуетъ одинъ смыслъ слова энергетика, сообразно которому она является частью физики въ томъ ея видЄ, въ какомъ ее принимаютъ всЄ ученые. ЗамЄтим^ что во Францій эта часть физики называется часто термодинамикой. И хотя это слово этимологически и не соотвЄтствуеть тому содержанію, которое охватываетъ соотвЄтственная часть физики, оно имЄєть, однако, то преимущество, что устраняетъ всЄ смЄшенія, вызываемыя другими употребленіями слова „энергетика11.
Второе употребленіе этого слова, которое мы встрЄчаем^ примЄняется уже не къ одной части физики, а къ общей теорій физики, взятой въ цЄломь Эта теорія, какъ мы сейчасъ увидимъ, сама по себЄ не имЄєть ничего обшаго съ тЄми философскими заключеніями, которыя изъ нея выводятся.
Это научная теорія общаго характера, какъ теорія атомистическая или теорія кинетическая или теорія централь- ныхъ силъ.Отъ своихъ приверженцевъ она естественно получила названіе энергетики, потому что точкой отправленія ея являются положенія того отдЄла физики, который носить названіе энергетики, и исторически она была вызвана откры- тіями въ термодинамикЄ. Въ 1847 году Майеръ и Джауль независимо другъ отъ друга открыли законъ эквивалентности теплоты и работы: опредЄленное количество работы появляется или исчезаетъ по мЄрЄ того, какъ исчезаетъ или появляется опредЄленное количество теплоты. Законъ этотъ, которому былъ приданъ вскорЄ болЄе общій характеръ
в*
(Гельмгольцемъ, Клаузіусомь), сділался принципомъ сохра- ненія знергіи: определенное количество данной формы знергіи появляется или исчезаетъ сообразно съ тімь, какъ исчезает© или появляется опреділенное количество другой формы знергіи, стоящей въ постоянной связи съ первой.
Знергія всякой замкнутой системы представляетъ собой величину постоянную, такъ какъ всі проявленія ея представляють переходы изъ одной формы въ другую по постоян- нымъ и эквивалентнымъ отношеніямь.
Этотъ законъ можно было совмістить съ механистической теоріей. Ибо послідняя иміла достаточно основаній заявить, что различныя проявленія знергіи въ основі своей представляють лишь видоизміненія одной основной реальности— движенія. Большая часть физиковъ придерживаются еще этого взгляда. Но нетрудно замітить, что лишь только были установлены формулы эквивалентности между различными проявленіями знергіи, то извістньїе умы, математики по духу, чувствуюіліе себя какъ дома среди абстрактныхъ понятій и съ презрініемь относящіеся къ конкретнымъ образамъ, должны были признать совершенно безполезной гипотезу, въ основі которой лежитъ конкретный образъ. Зачімь искать подъ видимостями невидимыя движенія, являющіяся ихъ причиной, когда математическая формула удовлетворяетъ совре- меннымъ потребностямъ науки ?
Изучая преобразованія различныхъ формъ энерпи, естественно пришли къ провозглашенію второго принципа, который, вмісті съ принципомъ сохраненія знергіи, составилъ основу новой теорій физики.
Мы говоримъ о принципі Карно. Этотъ цринципъ былъ открыть Карно въ 1824 году, опять- таки въ связи съ преобразованіемь работы въ теплоту въ термическихъ моторахъ. Ему также былъ приданъ вскорі общій, универсальный характеръ. Всякій разъ, когда въ изолированной системі выполняется какая-либо работа, можно замітить, что знергія, произведшая эту работу, перетерпіла совершенно особое видоизміненіе: она спустилась на боліє низкій уровень. Количество ея осталось постояннымъ, но напряженіе ея изменилось. Вотъ гири, приводящія вьдвиженіе часы. По мере того, какъ вращаются стрелки, гири опускаются. Если бы гири оставались на одной высоте, стрелки не двигались бы. Не было бы произведено никакой работы. Паровая машина,—въ этомъ то какъ разъ и заключалась геніальная догадка Карно,—можетъ работать только въ ана- логичныхъ условіяхь : необходимо, чтобы температура конденсатора была ниже температуры топки; необходимо, чтобы имЄло мЄсто паденіе температуры. Злектрическій двигатель сможетъ производить работу, только благодаря паденію по- тенціала. Говоря общЄе, всякое количество знергіи въ дЄй- ствіи подвергается измЄнєнію напряженія, аналогичному тому паденію уровня или отпусканію груза, которое имЄєть мЄсто при затратахъ механической знергіи, напримЄрь, — въ машинахъ съ гирями или въ гидравлическихъ машинахъ.Некоторые энергетисты вывели отсюда следующее за- ключеніе: всякій разъ, когда въ изолированной системе имЄєть мЄсто преобразованіе знергіи, то есть, всякій разъ, когда физически что-либо происходить, количество знергіи, способной къ самостоятельному преобразованію (знергія полезная и свободная), уменьшается. Мало того, всякая знергія стремится перейти въ тепловую знергію, а эта последняя стремится сообщить системе однообразную температуру, и такимъ образомъ осуществить равновЄсіе вЄчнаго и абсолютнаго покоя. Чтобы заставить систему выйти изъ этого оцЄпєнЄнія, необходимо, чтобы другая система привела часть своей знергіи въ состояніе, не допускающее дальнейшей утилизаціи.
Такъ какъ число системъ, которыми располагаетъ вселенная, вероятно безконечно, то этимъ самымъ окончательная гибель вселенной отодвигается, безъ сомнЄнія, въ безконечность. ТЄмь не мєнЄє, употребляя более общую и научную формулу, можно сказать, что всякая частица физической вселенной имЄєть подобно живому существу свою исторію. Ничто не можетъ вернуться вспять. Ни одно реальное явленіе, говорять физики-энергетисты, не обратимо, то есть, не можетъ безъ внЄшнєй силы, оказывающей на него давленіе и вносящей нічто новое въ его исторію, повторить свое прежнее состояніє, какъ не можетъ живое существо снова пережить хотя бы одинъ моментъ своей прежней жизни; если это не вполні еще достовірно, то во всякомъ случаі „въ высшей степени правдоподобно" (Перренъ). Элексиръ, возвращающій молодость, всегда и везді является миеомъ.Итакъ, если бы все можно было свести къ принципамъ классической механики, то, по мнінію энергетиковъ, осталась бы необъясненной эта все растущая потеря полезныхъ силъ, это непрерывное уменьшеніе полезной знергіи. Природа должна бы была такъ или иначе возвращаться назадъ и снова начинать безъ конца тотъ же самый циклъ преобра- зованій: ибо классическая механика является въ сущности наукой объ обратимыхъ преобразованіяхь, для которыхъ время безразлично и которыя, подобно счастливымъ наро- дамъ, не иміють исторіи. Однако, въ дійствительности системы не боліє счастливы, чімь народы: оні всегда
иміють исторію. Вотъ почему нікоторьіе физики отказались видіть въ физикі простое продолженіе классической механики. Они пожелали свергнуть иго традицій, которую они, какъ всякіе добрые революціонерьі, находили слишкомъ узкой и слишкомъ тираннической. Отсюда детальная критика, а затімь пересмотръ основныхъ принциповъ механики. Это усиліе породило новое воззрініе на физику, которое, быть можетъ, не такъ уже противоположно прошлому, какъ это иногда утверждали, но которое во всякомъ случаі вносить въ прежній взглядъ глубокое изміненіе.
Говоря вообще, можно сказать, что новый взглядъ на физику, не находя въ классической механикі достаточной основы для физики, пришелъ къ тому, что пересталъ видіть въ физическихъ явленіяхь то, что въ нихъ всегда виділи до тіхь поръ: различныя формы движенія, точной наукой о которыхъ является классическая механика.
До того времени объяснить физическое явленіе—значило свести его къ фор- мамъ движенія: движеніямь матеріальньїхь массъ, атомовъ, — или къ колебаніямь всеобщей передаточной среды — эфира. Такимъ образомъ, всякое физическое обьясненіе могло быть схематически представлено при помощи геометрій движенія.Новое воззрЄніе, предложенное взамЄнь только что указаннаго, начало съ того, что решительно отбросило всЄ эти фигуральныя представленія, всЄ эти „механическія модели", какъ говорятъ англичане, безъ которыхъ въ прежнее время не обходился ни одинъ порядочный физикъ. Махъ говорить, что это „миеологія". Какъ всякая миеологія, она наивна. Она могла оказывать услуги, когда мы не умЄли еще смотрЄть вещамъ прямо въ лицо. Но когда научаются ходить самостоятельно, нЄть нужды въ костыляхъ. Отбро- симъ же далеко костыли атомизма или эеирныхъ вихрей. Физика, ставши зрЄлой, не нуждается болЄе въ грубыхъ изображеніяхь для почитанія своихъ боговъ. Абстрактный языкъ математики есть единственный, достойный выражать надлежащимъ образомъ результаты опыта. Только онъ одинъ сможетъ сказать намъ, ничего не прибавляя и ничего не скрывая, съ величайшей точностью то, что есть. Величины, опредЄляемьія алгебраически, а не геометрически, и еще менЄе механически; числовыя измЄненія, измЄряемьія при помощи условной скалы, а не осязаемыя измЄненія, измЄ- ряемыя перемЄщеніями въ пространствЄ по отношенію къ начальному пункту, — вотъ матеріальї для построенія новой физики, физики п о н я т і й въ противоположность физикЄ механистской или образной.
Это измЄненіе формы параллельно измЄненію содер- жанія и вызвано имъ. Механистская физика принимала принципы раціональной механики и элементы, разсматриваемые этой механикой. Такъ какъ механика оказалась уже болЄе недостаточной, для того чтобъ служить основой физической наукЄ, то и основные принципы механики должны были уступить мЄсто новымъ, болЄе подходящимъ для этой цЄли принципамъ. Реформаторы нашли эти принципы тамъ, гдЄ ихъ естественнЄе всего было искать, то есть, въ той новой части физики, требованія которой разбили, повидимому, ста- рыя формы физики, а именно въ термо-динамикЄ. Принципъ сохраненія знергіи и принципъ Карно, — вотъ тЄ великія обобщенія, которыя легли въ основу физики.
Предвиденная Ранкиномъ въ 1855 году эта новая теорія физики была особенно разработана Махомъ, Остваль- домъ и Дюгемомъ. „Всякая наука имЄєть цЄлью замЄстить опытъ возможно болЄе краткими умственными операціями", говорить Махъ, и эти слова могутъ служить эпиграфомъ научной энергетики.
Вотъ какъ можно обезпечить примененіе ея. Теорій физическихъ явленій будуть простымъ математическимъ вы- раженіемь отношеній, открытыхъ опытомъ. ОнЄ будуть содержать „не болЄе и не мєнЄє, чЄмь факты, которые должны быть представлены" (Оствальдъ). Не будуть стараться сводить различныя формы знергіи къ одной изъ нихъ, какъ это делала механическая теорія. Будуть допускать, что различныя формы знергіи (кинетическая, термическая, электрическая, магнитная, химическая и т. д.) характеризуются особыми индивидуальными величинами, которыя впредь до болЄе глубокаго ознакомленія съ ними будуть раз- сматриваться, какъ несводимыя другъ на друга. Эквивалентность этихъ различныхъ формъ даетъ намъ право разсмат- ривать ихъ въ одной плоскости. Равенства, изображающая эту эквивалентность, и условія, при которыхъ замЄщають другъ друга различныя формы знергіи—вотъ въ чемъ, и только въ этомъ, заключается остовъ физической теорій.