Страница 120 из 205
Но как же выражает современная механика это превращение механического движения в другую форму движения, количественно пропорциональную первому? Это движение, — говорит механика, — произвело работу, и притом такое-то ц такое-то количество работы.
Но понятие работы в физическом смысле не исчерпывается этим. Если теплота превращается — как это имеет место в паровой или калорической машине — в механическое движение, т. е. если молекулярное движение превращается в движение масс, если теплота разлагает какое-нибудь химическое соединение, если она превращается в термоэлектрическом столбе в электричество, если электрический ток выделяет из разбавленной серной кислоты составные элементы воды или если, наоборот, высвобождающееся при химическом процессе какого-нибудь гальванического элемента движение (alias [иначе говоря. Ред] энергия) принимает форму электричества, а это последнее в свою очередь превращается в замкнутой цепи в теплоту, — то при всех этих явлениях форма движения, начинающая процесс и превращающаяся благодаря ему в другую форму, совершает работу, и притом такое количество работы, которое соответствует ее собственному количеству.
Таким образом, работа — это изменение формы движения, рассматриваемое с его количественной стороны.
Но как же это? Неужели, когда поднятая гиря остается спокойно висеть наверху, то ее потенциальная энергия во время покоя тоже является формой движения? Несомненно. Даже Тейт пришел к убеждению, что эта потенциальная энергия впоследствии примет форму действительного движения («Nature»)[324], а Кирхгоф, помимо этого, идет еще гораздо дальше, говоря:
«Покой — это частный случай движения» («Математическая механика», стр. 32), и доказывая этим, что он способен не только вычислять, но и диалектически мыслить.
Таким образом, при рассмотрении обеих мер механического движения мы получили мимоходом и почти без усилий понятие работы, о котором нам говорили, что его так трудно усвоить без математической механики. И во всяком случае мы знаем теперь о нем больше, чем из доклада Гельмгольца «О сохранении силы» (1862), в котором он как раз задается целью
«изобразить с возможно большей ясностью основные физические понятия работы и ее неизменности».
Все, что мы узнаём у Гельмгольца о работе, сводится к тому, что она есть нечто, выражающееся в футо-фунтах или же в единицах теплоты, и что число этих футо-фунтов или единиц теплоты неизменно для определенного количества работы; далее, что, кроме механических сил и теплоты, работу могут производить также и химические и электрические силы, но что все эти силы исчерпывают свою способность к работе, по мере того как они действительно производят работу, и что отсюда следует, что сумма всех способных к действию количеств силы в мировом целом, при всех происходящих в природе изменениях, остается вечно и неизменно одной и той же. Понятие работы не развивается у Гельмгольца и даже не определяется им [Не лучших результатов мы добьемся у Клерка Максвелла. Этот последний говорит («Теория теплоты», 4 изд., Лондон, 1875, стр. 87): «Работа производится, когда преодолевается сопротивление», и (стр. 185) «энергия какого-нибудь тела — ото его способность производить работу»[325]. Это все, что мы узнаём у Максвелла насчет работы.]. И именно количественная неизменность величины работы мешает ему видеть то, что основным условием всякой физической работы является качественное изменение, перемена формы. Поэтому-то Гельмгольц и договаривается до утверждения, что
«трение и неупругий удар — это процессы, при которых уничтожается механическая работа [Подчеркнуто Энгельсом. Ред.] и взамен нее порождается теплота» («Популярные доклады», вып. II, стр. 166).
Совсем наоборот. Здесь механическая работа не уничтожается, здесь производится механическая работа. Механическое движение — вот что здесь по видимости уничтожается. Но механическое движение нигде и никогда не может произвести работу хотя бы на одну миллионную часть килограммометра, если оно не будет по видимости уничтожено как таковое, если оно не превратится в какую-нибудь другую форму движения.
Способность же к работе, заключающаяся в определенном количестве механического движения, называется, как мы видели, его живой силой, и до недавнего времени она измерялась через mv2. Но здесь возникло новое противоречие. Послушаем Гельмгольца («Сохранение силы», стр. 9). У него говорится, что величина работы может быть выражена через груз т, поднятый на высоту h; если затем выразить силу тяжести через g, то величина работы равняется mgh. Чтобы масса m могла свободно подняться перпендикулярно вверх на высоту h, ей необходима скорость v=V2gh, скорость, которую она снова приобретает при падении с той же самой высоты вниз.
Следовательно, mgh = mv2/2. И Гельмгольц предлагает
«как раз величину 1/2 mv2 обозначать как количество живой силы, благодаря чему она становится тождественной с мерой величины работы. С точки зрения того, как до сих пор применялось понятие живой силы... это изменение не имеет значения, между тем как нам оно доставит в дальнейшем существенные выгоды».
Мы с трудом верим своим глазам. Гельмгольц в 1847 г. так мало отдавал себе отчет в вопросе о взаимоотношении между живой силой и работой, что он даже совсем не замечает, как он прежнюю пропорциональную меру живой силы превращает в ее абсолютную меру, и совершенно не сознает того, какое важное открытие он сделал своим смелым приемом: свое mv2/2 он рекомендует только из соображений удобства этого выражения по сравнению с mv2! И из этих соображений удобства механики дали право гражданства выражению mv2/2. Лишь постепенно mv2/2 было доказано также и математически: алгебраическое доказательство находится у Наумана, «Общая химия», стр. 7[326], аналитическое у Клаузиуса, «Механическая теория теплоты», 2 изд., т. I, стр. 18[327], которое затем встречается в ином виде и иной дедукции у Кирхгофа (цит. соч., стр. 27).
Изящный алгебраический вывод mv2/2 из mv дает Клерк Максвелл (цит. соч., стр. 88). Все это не мешает нашим двум шотландцам, Томсону и Тейту, утверждать (цит. соч., стр. 163):
«Живая сила, или кинетическая энергия, движущегося тела пропорциональна его массе и вместе с тем квадрату его скорости. Если мы примем те же самые единицы массы (и скорости], что и выше» (а именно, «единицу массы, движущейся с единицей скорости»), «то очень выгодно определить кинетическую энергию как полупроизведение массы на квадрат скорости».
Здесь, стало быть, обоим первым механикам Шотландии изменило не только мышление, но и способность к вычислениям. Выгодность, удобство формулы, является решающим аргументом.
Для нас, убедившихся в том, что живая сила есть не что иное, как способность некоторого данного количества механического движения производить работу, само собой разумеется, что выражение этой способности к работе в механических мерах и даваемое в тех же мерах выражение действительно произведенной ею работы должны быть равны друг другу и что, следовательно, если mv2/2 является мерой работы, то и живая сила точно так же должна иметь своей мерой mv2/2 Но так уж это бывает в науке. Теоретическая механика приходит к понятию живой силы, практическая механика инженеров приходит к понятию работы и навязывает его теоретикам. А вычисления настолько отучили механиков от мышления, что в течение ряда лет они не замечают связи обеих этих вещей, измеряют одну из них через mv2, другую через mv2/2 и принимают под конец в виде меры для обеих mv2/2 не из понимания существа дела, а для упрощения выкладок! [Слово «работа» и соответствующее представление идут от английских инженеров. Но по-английски практическая работа называется work, а работа в экономическом смысле называется labour. Поэтому и физическая работа тоже обозначается словом work, благодаря чему исключается всякая возможность смешения ее с работой в экономическом смысле, с трудом. Совершенно иначе обстоит дело в немецком языке; поэтому-то и были возможны в новейшей псевдонаучной литературе различные курьезные применения понятия работы в физическом смысле к экономическим трудовым отношениям, и наоборот. Между тем у немцев имеется также слово Werk, которое, подобно английскому слову work, отлично годится для обозначения физической работы. Но так как политическая экономия — совершенно чуждая нашим естествоиспытателям область, то они вряд ли решатся ввести его вместо приобретшего уже права гражданства слова Arbeit, а если и попытаются ввести, то только тогда, когда уже будет слишком поздно. Только у Клаузиуса встречается попытка сохранить хотя бы наряду с выражением Arbeit и выражение Werk.]
324
Энгельс имеет в виду доклад П. Г. Тейта «Сила», прочитанный 8 сентября 1876 г. на состоявшемся в Глазго 46-м съезде Британской ассоциации содействия прогрессу науки. Доклад был напечатан в журнале «Nature» № 360 от 21 сентября 1876 года.
«Nature. A Weekly Illustrated Journal of Science» («Природа. Еженедельный иллюстрированный научный журнал») — английский естественнонаучный журнал, издается в Лондоне с 1869 года.
325
J. С. Maxwell. «Theory of Heat». 4th ed., London, 1875, p. 87, 185.
326
A. Nauma
327
R. Clausius. «Die mechanische Warmetheorie». 2. Aufl., Bd. I, Braunschweig, 1876, S. 18.