| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
III. Фізичні науки |
||
|
В ієрархії наук поруч з кінематикою виступає механіка; виникає питання: яке поняття тут було вирішальним? Досліджуючи склад науки в цьому напрямку, ми знаходимо два головних поняття: силу і масу, навколо яких історично розвинулася механіка. Примикаючи до цих понять, виникли потім і інші поняття, зокрема поняття роботи і живої сили, або енергії руху; щодо ступеня важливості цих різних понять існує досить поширене відмінність в думках. У більшій своїй частині ці відмінності в думках виникли від того, що і щодо належності механіки до фізики панували сумніви. Завдяки тій обставині, що відомі, дуже абстрактні, тобто дуже віддалені від фактичних явищ, галузі механіки розроблялися більше як вихідні точки математичних дослід-ваний, ніж полі більш точного викладу дійсних явищ, виникла думка, що в механіці важлива взагалі не досвідчена наука, а вільний творіння людського духу, іншими словами, гра. В даний час це помилкове розуміння можна вважати в головних його рисах спростованим, з'ясовується все більш і більш, що механіка становить лише частина фізики і що своїм «чисто математичним» видом механіка зобов'язана була лише свого власного видаленню від наукової задачі. При дослідженні доцільністю загального поняття механіки ми тому найкраще зробимо, якщо відразу порадимося і з іншими частинами фізики і запитаємо себе: чи існують поняття, що знаходять собі застосування у всій області цих наук? За відповіддю, здається, не доводиться далеко ходити: поняття матерії виступає в механіці і поширюється звідси на більшість частин фізики. Правда, для повного викладу фактичних явищ одного цього поняття недостатньо. Воно зустрічається тому усюди сплетеним з поняттям руху (яке, в свою чергу, складається з простору і часу), і нерідко можна зустріти твердження, що всі відомі явища можна звести до матерії і її рухам. Між тим в даний час безсумнівно відомо, що фактичне зведення немеханічних явищ до механічних, що випливає з подібного розуміння, незважаючи на незліченні зусилля в цьому напрямку, вдалося досить недосконале, якщо взагалі вдалося. Найбільш фатальним є та обставина, що для цієї мети завжди в науку повинні бути введені гіпотези, тобто допускаються такі маси і руху, яких не можна ані вимірювати, ні спостерігати і яким приписуються такі мислимі властивості, згідно з якими відомі віддалені результати можуть бути зображені як їх слідства. При цьому ніколи неможливо довести, що зовсім інші передумови не привели б до тих же результатів, стало бути, ці припущення завжди витають в області невідомого. Зважаючи на ці незадовільних умов цілком доречне запитання: чи не дає нам наука можливості більш доцільного утворення понять, а саме такого, яке уникало б гіпотетичного припущення прихованих мас і незримих рухів і оперувала б тільки піддаються вимірюванню і знаходженню величинами? На це питання можна відповісти, що дійсно існує таке поняття, а ім'я його - енергія. Тривали протягом ряду століть зусилля сконструювати perpetuum mobile, тобто таку машину, яка при своєму русі не тільки містила сама себе, але по можливості могла б рухати та інші машини, привели, як відомо , до висновку, що це нездійсненно. У кращому випадку з машини отримують стільки роботи, скільки в неї вкладено. На перший погляд все дотепність і всі зусилля, витрачені тими дослідниками, здаються марними; між тим здобуте негативне положення - perpetuum mobile неможливий - володіє також досить важливою позитивною стороною. Вона полягає в знанні того, що для всіх механічних машин існує певна величина, робота, яка не може бути ні кількісно збільшена, ні створена з нічого, а зберігає свій склад навіть тоді, коли проходить через машину і тим повніше, чим краще побудована машина. Близько середини XIX століття (1842 р.) німецький лікар І. Р. Майер зробив подальше відкриття, а саме: що у всіх тих випадках, коли зникає робота, на її місці виникає певна кількість теплоти або який-небудь іншої речі, яка, в свою чергу, знову може бути перетворена в роботу. Ця річ і є те, що тепер називається енергією; згідно щойно даному визначенню ми енергією називаємо роботу і все, що виникає з роботи і може бути перетворено в неї. Визначена таким досвідченим шляхом енергія може приймати самі різні форми, фактично до того різні, що кожна область фізики (включаючи і хімію) характеризується особливим родом енергії, властивостями і перетвореннями якою вона займається. Часто ставилося питання, чи можна енергії приписати реальність. Це питання виникло завдяки тому, що поняття енергії було утворено порівняно пізно, так що прийом абстракції, що призвів до нього, ще був, так би мовити, у всіх на очах. Крім того, вказувалося на те, що взагалі існує лінгвістична двузначімость слів, якими позначають поняття. З одного боку, під цим розуміють абстрактне поняття само, з іншого - індивідуальну річ, що підпадає під поняття. У цьому сенсі загальне поняття енергії абстрактно, окремі ж енергії реальні. Це найлегше видно з того, що енергія в самих різних її формах є предметом торгівлі та повідомлення. Абонують на електрику одержують за щорічний внесок певну кількість електричної енергії, яку вони, дивлячись по потребі, можуть перетворити на світло (променисту енергію) або роботу (механічну енергію), застосовувати до електролізу (хімічна енергія) і т. д. Цінність «сили води »лежить в енергії, укладеної в падаючої воді, що ясніше всього видно з тієї обставини, що після того, як вода виконала свою роботу на млині або турбіні, її випускають: після втрати своєї енергії вона втратила і цінність. До тих же висновків ми приходимо при дослідженні з цієї ж точки зору вживання палива або їжі. У ряді підвищуються загальних понять енергія примикає, таким чином, безпосередньо до простору і часу, і фізичні науки, від механіки до хімії, також характеризуються цим поняттям, як геометрія - поняттям простору, а арифметика - поняттям числа. Говорячи інакше, фізика є вченням про енергію або енергетикою в самому широкому сенсі цього слова. Подібно до того, як всі наші переживання виливаються в форми простору і часу, так вони підпорядковані і формам енергії. Це випливає, з одного боку, з того, що будь-яка фізична подія вичерпно може бути вкрито або описано зазначенням беруть участь у ньому енергій поряд із простором і часом; потім ще з наступного обставини. Все наше знання зовнішнього світу ми отримуємо при посередництві наших чуттєвих апаратів, але необхідною і достатньою умовою діяльності такого чуттєвого апарату є готівку обміну енергії між ним і зовнішнім світом. У більшості випадків цей обмін полягає в тому, що в чуттєвий апарат переходить енергія із зовнішнього світу, але бувають окремі випадки (наприклад, дотик до холодного тіла), коли відбувається і зворотний рух енергії. Про значення енергії при утворенні нашої світової картини ми можемо отримати гарне уявлення, якщо уявимо собі, що різні чуттєві апарати функціонують окремо один від одного. Для істоти, що володіє тільки відчуттями смаку і нюху (викликаються хімічної енергією), весь обсяг відомого йому світу буде обмежений обсягом порожнин його рота і носа. Істота, наділена тільки органами дотику, має приблизно кулястий світ величиною в ту область, яку він може відчувати на дотик, тобто в кращому випадку в кілька метрів протягу. Слух розширює цей світ, хоча невизначено, на відстань, що має кілометр в радіусі. Нарешті, завдяки зору світ набуває ті розміри і ту складність, якими він володіє у людини нормального. Межі нашого світу встановлені тим, що член чутливий не до всіх світловим враженням, а тільки до тих, енергія яких перевищує певний склад, «цінність порога». Так як світло, що прямує до нас від зовнішніх світяться тіл, зменшується з квадратом відстані, то зірки, які при даній величині віддалені більш, ніж на відоме відстань, для нас не існують. Вони вступають в наш світ, як тільки випускається ними світло ми збираємо в сочевиці і повідомляємо нашому оку; таким чином, кожне збільшення астрономічного телескопа тягне за собою відповідне збільшення нашого світу. Тому наш світ загалом і вичерпно може бути охаракте-ризовать як область, від якої ми отримуємо такі кількості енергії, які лежать над цінністю порога наших чуттєвих апаратів. Розберемо небудь щоденний досвід. Переді мною в склянці троянда. Я помічаю її завдяки променевої енергії, яка виходить від її пелюсток у вигляді червоного світла і поряд з знанням її кольору повідомляє мені і знання її форми. Як ставиться поняття енергії до поняття матерії? Відповідь на це питання необхідне, бо останнє поняття часто вживалося для тієї ж мети, що і енергія, але правильність відповіді сильно ускладнена тим, що відсутній як загальновизнане визначення матерії, так і узгоджене вживання цього поняття. У більшості випадків під матерією розуміють те, що володіє вагою і масою, цим визначенням виключаються явища електричні і променисті - для них створили вільний від маси і ваги поняття ефіру. Що стосується визначення останнього, то відомо тільки, що він «носій» тих явищ, причому зроблена недоведена передумова, що вони потребують такому носії. Досліджуючи в якому-небудь напрямку логіко-систематичну цінність цього поняття, ми знаходимо скрізь, що вона сумнівна і що це поняття відмінно може бути замінено поняттям енергії, вигравши від цього тільки в сенсі строгості і стрункості викладу. Отже, ми можемо свої міркування закінчити висновком, що за допомогою поняття енергії можливе охопити одним загальним поняттям всі фізичні явища. Закон взаємних перетворень пологів енергії забезпечує, з одного боку, єдність усієї області, а з іншого - многосложность, необхідну для зображення фактичних явищ. Крім описаних досі властивостей, енергія володіє ще особливим, суттєво важливим для розуміння світу властивістю. Воно виражається так званим другим принципом енергетики (закон кількісного збереження енергії при якісному її перетворенні утворює перший принцип). У попередньому викладі було показано, що неможливість створити perpetuum mobile послужило підставою для відкриття першого принципу. Але те, до чого прагнули винахідники perpetuum mobile, було б досягнуто, якби замість створення енергії з нічого можна було привести в рух спочиваючу енергію. При переїзді корабля з Гамбурга в Нью-Йорк витрачаються, як відомо, величезні запаси енергії, які беруться на корабель у вигляді кам'яного вугілля і приводять в рух парову машину. Робота парової машини зводиться не до чого іншого, як до подолання тертя води, при цьому вся енергія, як нам достовірно відомо, перетворюється в теплоту і повертається знову в океан. Якби ми, стало бути, теплоту океану могли змусити робити роботу, потрібну для приведення в рух парової машини, і потім знову повернутися в океан, то у нас не було б потреби у вугіллі і ми володіли б також чимось на зразок perpetuum mobile. Але це неможливо, і за цією неможливістю також стоїть новий закон енергії, другий принцип. Неможливість випливає з того, що теплота однакової температури ніколи вільною не розчленовується на дві частини різної температури. Точно так само рівна маса води не розчленували сама собою на вищу і нижчу частину, що не потече вгору по горі. Для кожного роду енергії існує подібна неможливість; спочиваюча енергія ніколи добровільно не приходить в рух. Навпаки, рухлива енергія якого б то не було роду завжди зрештою добровільно переходить в спочиваючу, принаймні за тих умов, які ми знаємо на землі. Ця особливість обумовлює те, що все нам відомі процеси щодо тимчасового проходження протікають односторонньо в тому сенсі, що рухливі енергії, збільшуючись, вирівнюються, зворотне ж зміна ніколи не має місця. Завдяки цьому виникає основна відмінність в часі між раніше і пізніше. У той час як за змістом розібраних законів час симетрично і вперед і назад - кожен рух може протікати як вперед, так і назад, - завдяки другому принципу воно набуває відомий з досвіду односторонній характер, згідно з яким минуле ніколи не повертається.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна "III. Фізичні науки" |
||
|
||