Вместо того подробно обсуждается аналогия между теплотой и электричеством, а именно, подробно излагается, что «чисто историческими и совершенно случайными, формальными и условными причинами» объясняется то, что мы не рассматриваем электричества как род движения подобно теплоте, что если бы электрический воздушный термометр Рисса был раньше изобретен, чем крутильные весы Кулона, то электричество в настоящее время, по всей вероятности, рассматривалось бы, как состояние движения (стр. 323). Как будто воздушный термометр Рисса и крутильные весы Кулона – единственные инструменты, при помощи которых мы узнали кое-что в электричестве. Как будто Фарадеем, Феддерсеном, Герцем не были произведены известные опыты с электричеством, доказывающие, что эта столь выдвигаемая Махом аналогия носит чисто внешний и формальный характер, хотя бы уже потому, что электричество, в отличие от теплоты, обладает инерцией.
Касательно абсолютного нуля температуры Мах замечает: «И действительно приняли, что охлаждение ниже этой температуры немыслимо, что тело температуры -273° Цельсия совсем не содержит энергии теплоты и т. д. Я полагаю, однако, что эти выводы основаны на недопустимой, слишком смелой экстраполяции (стр. 341). Веру в физический закон вынудить невозможно, как и невозможно ее запретить. Но, как это доказывают следующие за сим строки, Мах полагает, что этот взгляд его можно примирить с принципом Карно, – факт, опять-таки освещающий лишь его взгляд на значение этого принципа.
На более высоком уровне, чем «Принципы учения о теплоте» стоит «Механика» Маха39. Оживлением исторического интереса и как противовес против известной догматики, книга эта принесла большую пользу, на что я указывал уже в моей лейденской лекции. Но мне не удалось найти ни малейшего осязательного физического результата, никакого физического принципа, ни даже воззрения, ценного для физического исследования, которые можно было бы признать характерными для биологически-экономической теории познания Маха. Как раз наоборот: там, где Мах пытается быть самостоятельным, следуя своей теории познания, он довольно часто впадает в ошибки.
Сюда относится настойчиво проводимая Махом, но физически совершенно неправильная мысль, что относительности всех поступательных движений соответствует и относительность всех вращательных движений, что принципиально, и решить вовсе невозможно, например, вращается ли небо неподвижных звезд вокруг покоящейся земли, или земля вращается вокруг покоящегося неба неподвижных звезд. Но возьмем следующее общее, как и простое положение: угловая скорость бесконечно удаленного тела, вращающегося вокруг оси, находящейся на конечном расстоянии, никогда не может быть величиной конечной. Ведь это положение для Маха или неправильно, или неприменимо, ибо и то и другое плохо для Механики Маха.
Мы зашли бы слишком далеко, если бы стали здесь подробнее разбираться во всей той путанице физических понятий, к которой привело это неправильное перенесение принципа относительности вращательных движений из кинематики в механику. Этим объясняется, между прочим, и тот факт, что теория Маха не в состоянии усвоить тот огромный прогресс в науке, которым мы обязаны мировоззрению Коперника. Уже одного этого факта достаточно, чтобы набросить тень сомнений на теорию познания Маха.
Итак, покуда «дела» эти не блестящи. Но может быть они обещают кое-что в будущем? Я всегда и во всякое время охотно готов учиться у фактов. Мах сомневается в возможности сведения второго основного принципа к вероятности, он не верит в реальность атомов. Прекрасно! Может быть, ему или кому-либо из его последователей удастся создать другую теорию, более плодотворную, чем теперешняя. Подождем, увидим.
Впрочем, не следует думать, будто эти взгляды Маха являются действительно строго последовательными выводами из его теории познания. До этого очень далеко! Такая формальная теория, как его, вообще не может дать никакого определенного физического результата – ни правильного, ни неправильного – на что я указывал уже выше. Меня ничуть не удивило бы, если бы какой-нибудь представитель школы Маха в один прекрасный день выступил с великим открытием, что гипотеза вероятности или реальность атомов являются требованием научной экономии. Тогда все было бы в полном порядке, атомистика была бы спасена, и у нас было бы еще то особое преимущество, что каждый под экономией понимал бы то, что ему нужно было.
Несмотря на эти заманчивые перспективы, я все же думаю, что за понятием экономии следует сохранить определенный смысл и именно его человечески-практическое значение. Это весьма важно и для чистой науки. Ибо, как начатки физики, да и всякой другой отрасли естествознания, имеют свои корни в области практической, так и современная научная физика продолжает черпать не только сильнейшие свои стимулы, но и самую действительную поддержку в потребностях практической жизни. Поэтому также представляет величайший интерес для науки сохранять и далее развивать самые тесные связи с техникой.
Но в качестве путеводной нити для физического исследования принцип экономии не приносит ни малейшей пользы, если даже трактовать его в самом широком смысле. И бесполезен он уже на одном том, простом и общеизвестном, основании, что заранее никогда нельзя знать, с какой точки зрения экономия будет соблюдена наилучшая и подольше. Поэтому физик, стоящий на страже интересов своей науки, должен быть реалистом, а не экономом, т. е., изучая смену явлений, он должен руководствоваться одной целью: отыскать в них все вечное, непреходящее, независимое от человеческих восприятий. Экономия мышления является для него при этом лишь средством, но не может служить конечной целью. Так было всегда и так будет, вопреки Эрнсту Маху и его мнимой антиметафизике.
Перевел
Г.А. КотлярГ. Гельм.
Границы применения в физике механических моделей
1Главное затруднение, препятствующее изображению второго закона термодинамики механическими процессами, заключается вовсе не в одной только необходимости изобрести формы движения, изображаемые такими функциями, которые точно передавали бы движение температуры и энтропии в обратимых процессах; кроме этого, найденная аналогия должна быть такого свойства, чтобы ее можно было перенести и на необратимые явления.
Это было бы еще сравнительно просто, если бы можно было для описания необратимости привлечь трение или подобные трению силы, как делают Дюгем и Видебург. Но такие силы противоречили бы первому закону термодинамики, если бы не удалось дать отчета в местонахождении потребляемой ими энергии. А так как любая механическая гипотеза должна будет перенести эту ушедшую на трение энергию в механическую же систему (иначе невозможно провести механическую аналогию до конца), – то ясно, что в конце концов только консервативные системы могут представить картину, пригодную для чисто механической точки зрения.
Для того чтобы отнять у этих консервативных систем обратимость, есть только одно средство, на которое указал уже Максуэлль и которое было использовано Гельмгольцем. Изменения, полученные Карно и Клапейроном, вполне обратимы до тех пор, пока любое состояние тела всецело определяется точкой на плоскости, двумя переменными. Если же тело, исследуемое классической термодинамикой, не проходит исключительно через состояния равновесия, если, например, не все его части обладают одинаковой температурой или одинаковой скоростью, если двух параметров недостаточно, чтобы определить проходимые им состояния, то перед нами уже появляется возможность необратимого теченья его изменений. Правда, и в этом случае могут мысленно обратить это течение, обособленно влияя на каждую из отдельных частей и учитывая не учтенные параметры; но исполнить это в действительности нельзя. Это очевидно, имеет силу и для того случая, когда для определения состояния тела с самого начала применяется более двух параметров; одно из двух: либо необратимость обусловливается здесь изменениями, не охватываемыми применяемыми параметрами, – либо некоторые параметры таковы, что мы не можем практически господствовать над ними и обращать их изменения. Все эти обстоятельства вполне могут быть выражены в терминах механического мировоззрения, например, по взглядам кинетической теории газов состояние некоторой массы газа в последнем счете определяется совсем иными заданиями, нежели давление, объем или температура; эти числа служат только для того, чтобы достаточно точно изобразить, так сказать, внешнюю или доступную нам картину имеющегося налицо состояния; в действительности же он может только тогда считаться вполне точно описанным, если известны положение и скорость любой молекулы или любого атома. Максуэлль пользуется здесь чрезвычайно меткой картиной (вызвавшей со стороны Целльнера совершенно несправедливую критику): если бы имелись существа, так называемые «демоны Максуэлля», которые могли бы видеть отдельные молекулы и влиять на движение их, то закон Карно-Клаузиуса утратил бы свою силу, этим существам достаточно было бы проделать в стене, разделяющей газы А и В, клапан и затем открывать этот клапан всякий раз, когда быстро движущаяся молекула вылетает из А, закрывать его для всех медленно движущихся молекул, норовящих выйти из А, и наоборот пропускать из В в А только медленно движущаяся молекулы; при таких условиях температура в В поднялась бы, причем на это не пришлось бы потратить никакой энергии.
