началом и следствием обмена. Тем самым два ученых – всего в нескольких метрах друг от друга и почти в одно и то же время – объявляют труд универсальной мерой обмена в экономике и физике.
Товарная экономика Смита и Маркса и машинная экономика Болтона и Уатта сливаются в общую экономику обмена, в универсальную систему эквивалентности, где сила и стоимость могут быть зачтены друг другу. В центре ее стоит труд: во-первых, это единственный предмет обмена, который может предложить рабочий, во-вторых – двигатель, поддерживающий природу и экономику в движении и росте, и, в-третьих, место, где теплота и деньги, физика и экономика встречаются теоретически и практически. Производительность машины может быть преобразована в производительность труда, производительность труда – в производительность машины, а то и другое – в денежный эквивалент.
Человек и машина – равноправные жители одного и того же мира, который сам по себе есть не что иное, как большой тепловой двигатель[376].
Общая теория обмена
Этот новый мир, общий для машин и людей, остро нуждается в единой теории, объединяющей прежние противоположности – силу и тепло, человека и машину, жизнь и механику. Такая теория была представлена 23 июля 1847 года врачом и физиком Германом фон Гельмгольцем в лекции «О сохранении силы», прочитанной в Физическом обществе в Берлине.
Гельмгольц родился в Потсдаме. Уже в детстве он проявлял необычайный талант к математике и физике, но для его семьи (отец – низкооплачиваемый профессор философии) образование в этой сфере было непозволительной роскошью. Гельмгольц стал врачом, потому что Военная академия в Берлине предложила ему бесплатное медицинское обучение. Однако для этого ему пришлось пройти военную подготовку – опыт, закаливший его и сделавший из него радикального материалиста. Он возненавидел идеализм, после того как столкнулся с государством, которое считало себя воплощением мирового духа и поэтому позволяло себе все.
Гельмгольц нашел соратников в борьбе против всех форм спекулятивного идеализма в кругу учеников физиолога и известного виталиста Иоганна Мюллера. Вместе с Эмилем Дюбуа-Реймоном и Эрнстом Вильгельмом фон Брюкке (впоследствии одним из учителей Зигмунда Фрейда) Гельмгольц репетировал восстание против отцов-идеалистов. Совместно с физиком Густавом Магнусом они основали в 1845 году Немецкое физическое общество. Выбор названия носит программный характер. Хотя все трое были врачами, которых в первую очередь интересовало человеческое тело, они намеренно назвали общество физическим, а не физиологическим. Они стремились объяснить жизнь исходя из физических принципов, уходя от спекуляций и витализма своего учителя Мюллера. «Брюкке и я поклялись отстаивать истину, что в организме не действуют никакие другие силы, кроме обычных физико-химических»[377], – пишет Дюбуа-Реймон другу своей юности.
Теория, выдвинутая Гельмгольцем в июле 1847 года, кажется, реализует это намерение. «Конечной целью теоретического естествознания является, таким образом, разыскание последних неизменных причин явлений в природе»[378], – пишет Гельмгольц. Последнюю неизменную причину он находит в законе сохранения силы. Согласно этому закону, сумма всех сил в замкнутой системе остается постоянной. Ни одна сила не исчезает, но иногда лишь принимает другую форму. Юлиус Роберт фон Майер, врач из Хайльбронна, сформулировал закон сохранения силы еще в 1842 году: «Из этого нблюдения довольно просто вывести уравнение для силы тяжести, движения и теплоты»[379].
Выдающееся достижение Гельмгольца состояло в том, что он продумал и математически убедительно обосновал представление о космосе как замкнутой системе, в которой непрерывно преобразуется энергия. Он считал Бога первым источником энергии во Вселенной. Кроме того, во второй части упомянутой лекции он доказал, что электричество, магнетизм и электромагнетизм также преобразуются в тепло или в силу. Фактически Гельмгольц представил закон сохранения силы, ныне известный как первый закон термодинамики, как конечную причину естественных процессов.
Вместе с Брюкке и Дюбуа-Реймоном они выявили скрытую связь между индустриализацией и законом сохранения энергии. Будучи эскадронным хирургом гусарского полка в Потсдаме, Гельмгольц имел достаточно свободного времени для организации лаборатории, куда часто приходили его берлинские друзья, чтобы наблюдать за измерением рабочей силы мышц лягушки[380]. Спустя годы Дюбуа-Реймон восторженно писал Гельмгольцу:
Мышечное волокно – это рабочая машина, построенная из белкового материала. Оно напоминает паровую машину, сделанную из стали, железа, латуни и т. д. Так же, как в паровой машине для получения энергии сжигается уголь, в мышечной машине сжигаются жир или углеводы[381].
Следовательно, паровой двигатель – не просто метафора, это аналог человека. Арман Имбер, физиолог из Монпелье, писал: «Какая увлекательная идея – рассматривать наш организм как машину, которая производит работу и сконструирована по общей модели [машин]»[382].
Обмен веществ как термодинамика организма
Сокращение мышцы и ход поршня подчиняются одним и тем же термодинамическим и механическим законам и могут измеряться в одних и тех же единицах. Чтобы определить работу мышцы, достаточно измерить расстояние, на которое мышца способна поднять груз после электрической стимуляции. Человека и машину можно измерить с математической точностью, сравнить и связать друг с другом, что в равной мере важно для живого мира и для промышленности, как заметил физиолог Адольф Фик.
Энсон Рабинбах показал, что в середине XIX века человеческое тело, по сути, становится двигателем внутреннего сгорания, а его жизнь – работой. Главное отличие мышц от деталей машины заключается лишь в том, что первые устают гораздо быстрее.
Преобразование тепла в энергию и наоборот вскоре получило название «обмен веществ». В середине XIX века Юстус Либих, бесспорный лидер немецкой химии, писал:
Мы знаем, что в паровой машине энергия вырабатывается за счет обмена веществ. Дерево и угли горят, изменяя свои свойства. В результате обмена веществ в гальваническом столбе при растворении металла в кислоте возникает электрический ток: он превращается в магнит, который приводит в движение машину. Все это позволяет нам предположить, что и в живом организме механическая сила, вызывающая произвольные или непроизвольные движения конечностей, связана с обменом веществ, особенно в мышечной системе, но само это отношение нам пока совершенно неизвестно[383].
Каждый, кто занимается спортом, знает, что сила частично преобразуется в тепло в мышцах. Обратный процесс – то, как энергия поступает в мышцу и как она затем преобразуется в движение, – на тот момент оставался практически неизученным. Либих придерживался мнения, что мышца потребляет свое собственное вещество, она как бы съедает сама себя. Гельмгольц, казалось, сначала согласился с этим мнением, однако вскоре он понял, что энергия поступает в организм с пищей.
О том, что энергию можно хранить в виде «химического напряжения», было известно еще в начале XIX века, но то, как она превращается в
