ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

      В настоящем выпуске „Классиков естествознания" издательство публикует прежде всего те работы Р. Майера, которые являются основоположными в обосновании закона сохранения и превращения энергии и послужили одним из материалов при разработке Ф. Энгельсом его „Диалектики природы". Тем самым издательство открывает перед всеми, изучающими марксизм, возможность более углубленной проработки „Диалектики природы" Энгельса по первоисточникам.

      Работам Майера предпосылается статья А. А. Максимова „Закон сохранения и превращения энергии и значение его в естествознании", а в конце текста пояснительные примечания, составленные им же. Основные работы Майера 1842 и 1845 гг. были впервые на русском языке опубликованы А. А. Максимовым в „Бюллетенях заочной консультации ИКП" за 1930 (№ 9) и 1931 (№ 3) гг.

      Настоящий сборник подготовлен к печати Институтом истории естествознания Комакадемии. Переводы второго и третьего исследований Майера принадлежат А. А. Максимову, а первого и четвертого — П. С. Юшкевичу.

      Наконец, необходимо указать, что примечания к тексту работ Майера — двоякого рода. Одни, подстрочные, обозначены звездочками; те из них, которые принадлежат редактору издания, обозначены инициалами А. М., остальные принадлежат самому Р. Майеру. Другие примечания, обозначенные цифрами, отнесены в конец текста и все принадлежат редактору издания.

      А А МАКСИМОВ

      РОБЕРТ МАЙЕР

      ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ

      Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова, т. е. понимаемое как способ существования материи, как внутренне присущий материи атрибут, обнимает собою все происходящие во вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением. В соответствии с этим определением движения Энгельс определял и предмет естествознания. В письме к Марксу от 30 мая 1873 г. он писал: „Предмет естествознания — движущееся вещество, тела. Тела неотделимы от движения:

      1 В настоящей статье выясняется значение закона сохранения и превращения энергии в его отношении к другим величайшим естественнонаучным открытиям XIX века и дается рассмотрение философских, основ этого закона. Биографические и исторические данные, относящиеся к Р. Майеру, приведены вкратце в первой части примечаний, помещенных после текста работ Майера, Что же касается комментариев к каждой работе Майерг, то они даны в возможном в данном издании объеме в примечаниях после текста.

      Все это вместе взятое, т. е. вводная статья, био- и библиографическая справка и комментарии, выясняет роль Р, Майера в создании им закона сохранения и превращения энергии.

      их формы и виды можно познавать только в движении; о телах вне движения, без всякого отношения к другим телам, нельзя ничего сказать. Только в движении тело показывает, что оно есть. Поэтому естествознание познает тела, только рассматривая их в отношении друг к другу, в движении. Познание различных форм движения есть познание тел. Исследование этих различных форм движения есть поэтому главный предмет естествознания 1.

      Определение Энгельсом движения, его различных форм, анализ мер движения, выработанных естествознанием в историческом ходе его развития, определение предмета естествознания в целом и отдельных его частей — все это не только является исторической заслугой Энгельса но является в то же время продуктом долгого исторического развития философии и естествознания. Маркс и Энгельс подвергли критической переработке основы всего знания, накопленного человечеством, и в области философии и естествознания знаменовали выступление на историческую сиену пролетариата как осознавшего свои цели класса. Но прежде чем стало возможным для Маркса и Энгельса совершить историческую переработку основ философии и естествознания, последнее должно было проделать долгий путь развития. Долгий исторический путь развития проделало и учение о движении и переходе его из одной формы в другую.

      Человеческое общество с движением имеет дело на всех ступенях своего исторического развития. Однако степень, предел познания движения материи зависит от состояния развития производительных сил, экономических отношений и обусловленных последними науки и философии. В отношении познания смены одних форм движения другими эта историческая зависимость сказалась в том, что в течение долгого времени эти пере ходы одних форм движения в другие оставались без научного объяснения, хотя и были пред глазами общественного человека.

      Воспламенение cyxoro куска дерева при трении о другой вр время быстрого вращения (лучком) было известно уяе первобытным народам. Таким образом им уже был известен факт перехода механической энергии в тепловую. Тем не менее этот факт не получал своего теоретического объяснения в течение тысячелетий. Причина этого кроется как в том, что развитие производительных сил и экономический строй общества не обеспечивали соответствующего уровня знания, так и в том, что самое явление перехода механической энергии в тепловую не играло никакой экономической роли. И в эпохи античности и феодализма переход одних форм движения в другие.

      если не говорить о натурфилософах Греции, не получил своего научного объяснения, так как и при этих общественно-экономических формациях дело шло лишь об использовании сил природы в их естественном, не измененном человеком виде — в форме движения воды, животных и человека. В первом случае при применении водяных мельниц техника использования водяной энергии была столь низка, что не давала оснований для теоретических расчетов. Лишь позднее мельница послужила вместе с часами для разработки теории машин. В других же двух случаях приходилось иметь дело с таким сложным устройством, как организм человека и животных. Наконец, и самый масштаб использования энергии природы был еще очень низок, Дело стало меняться с началом нового времени, т. е. со времени зарождения капиталистического общества. Развитие горного дела, водных сооружений, мореплавания, ремесла и затем мануфактур впервые вызвало значительное применение механического движения, прилагаемого в одном месте. Создаются кадры архитекторов и инженеров. Начинает развиваться техническая литература. Начинают, опираясь на работы механиков периода Греции и Рима, создавать теоретические основы механики. Мы встречаемся с такими именами, как Леонардо да Винчи, Стевин, Галилей и др. Этот период получает свое завершение в лице Ньютона, систематизировавшего Знания по механике, придавшего им дедуктивную, формально-логическую последовательность. В то же время Ньютоном на основе законов Кеплера создается учение о всемирном тяготении.

      Но Ньютон не только систематизировал знания по механике и развил их в целом ряде направлений; он придал им в то же время одностороннюю трактовку. Проблемы механики получают у него такое освещение, которое зачастую оказывается более узким, более догматическим, чем это мы имеем у ряда его предшественников, не делавших еще фетиша из математики и за математической формой еще видевших рациональное зерно решаемых ими проблем.

      Односторонность Ньютона в связи с проблемой превращения форм движения из одной в другую можно показать на его отношении к закону инерции.

      Закон инерции утверждает, что движение не может возникнуть из ничего, а лишь из другого пли под действием другого движения материи. Точно так же движение не может исчезнуть и превратиться в ничто, не перейдя в другое движение. Таким образом в этом рациональном, материалистическом понимании закона инерции содержится отрицание каких-либо божественных сил, могущих создавать из ничего или превращать в ничто движение. Такого рода трактовку закона инерции (правильнее, сохранения движения) мы

      находим как у древних атомистов, так и у ряда механиков и философов начала нового времени.

      Декарт закону сохранения движения в форме закона инерции придал дальнейшую формулировку в форме закона сохранения количества движения; вместе с тем он попытался в своей гипотезе вихрей дать материалистическое объяснение движению планет и всему строению вселенной.

      Ньютон также сделал исходным пунктом своей механики закон инерции. Однако он при этом не только не вскрыл рациональное, материалистическое содержание этого закона, но, более того, встал в противоречие к этому рациональному смыслу закона инерции. Ньютон предпослал закону инерции определение силы инерции. „Врожденная сила материи, — ди-сал он, — есть присущая ей способность сопротивления, по которой всякое, отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

      Метафизическое утверждение о присущей материи врожденной силе инерции сочеталось у Ньютона с допущением, что движение может теряться и может создаваться под действием божественной силы, к проявлениям которой он относил тяготение. В вопросах и ответах на различные темы, которые добавлены Ньютоном к его „Оптике“, он писал: „Движение может получаться и теряться. И там же: „...в мире не всегда имеется одно и то же количество движений..1.

      Если к этому добавить божественный толчок, с которого начинается движение вселенной после ее создания богом, и последующие толчки с его же стороны для того, чтобы мир и в дальнейшем не остановился, принимавшиеся Ньютоном, то мы ясно поймем, насколько собственные взгляды его находились в противоречии с тем, что было рационального в систематизированной им мехацике. По сравнению со своими предшественниками и современниками Ньютон во многих отношениях не только ве| пошел вперед, но усилил метафизические элементы в мировоззрении тогдашнего естествознания.

      Сила инерции Ньютона, божественный толчок и т. д. гармонировали (если можно говорить здесь о гармонии) с другими метафизическими воззрениями, господствовавшими тогда: с учением) о флогистоне, теплороде, световых частичках, эфире и т. д., и обусловили те черты метафизичности мировоззрения естествоиспытателей, которые характерны для этого (первого) периода в развитии естествознания нового времени.

      Иные воззрения возникают в естествознании при переходе к эпохе промышленного капитализма.

      Начинается второй период в развитии естествоЗнания нового времени. В этот период резко меняются и расширяются знания о формах движения материи.

      Рост промышленности требует все большего применения энергии. То, что раньше не играло роли и оставалось незамеченным, теперь становится наглядным и делается предметом теоретического изучения. Смена форм движения материи, игравшая ранее небольшую роль, теперь приобретает значительную роль в возникающей промышленной технике и становится одним из важнейших Экономических факторов.

      Не изучавшаяся ранее теоретически смена форм движения (если не говорить о смене форм движения в пределах механики, где были открыты законы Декарта и Лейбница) теперь привлекает внимание исследователей, рта смена форм движения сделалась предметом теоретического изучения сначала в форме давно известного перехода из механической энергии в тепловую.

      То, что при трении развивается теплота, было известно давно. Но, для того чтобы изучить этот переход одной формы движения материи в другую, нужно было, чтобы этот переход происходил в условиях, удобных для установления количественных отношений между этими формами движения. Для этого нужно было, чтобы этот переход происходил в достаточно значительном масштабе.,

      Такой наглядный переход механической энергии в тепловую стало возможным наблюдать с развитием производства пушек. При их сверлении было Замечено значительное развитие теплоты, тот факт был впервые более или менее основательно изучен Бенжаменом Томпсоном (1753 — 1814), более известным под именем графа Румфорда. Наблюдая работу пушечных мастерских в Мюнхене, он обратил внимание на развитие большого количества тепла при сверлении пушек и поставил этот факт в связь с господствовавшими тогда теоретическими представлениями. Господствовавшим же представлением на природу тепловых явлений было учение о существовании особого, отличного от обычной материи вещества — теплорода, который при соединении или разъединении с обычной материей и производит тепловые явления. Так как с этой точки зрения происхождение теплоты при сверлении пушек нужно бьгло объяснить выделением теплорода из ранее сплошного куска металла, то при этом должна была бы меняться теплоемкость металла при переходе из сплошного состояния в раздробленное. В то же время эта точка Зрения не допускала неограниченного образования теплоты, что собственно и обнаружил Румфорд при сверлении тупым сверлом. Для нет стало ясно, что учение о теплороде, против которого он выступал уже ранее, не согласуется с фактами.

      Чтобы убедиться в этом, Румфорд поставил; ряд опытов со свержением пушек.

      Все эти опыты убедили Румфорда в том, что теплота — не вещество, а особая форма движения, которая возникает из механического движения и может быть из последнего произведена в неограниченном количестве. Он так формулировал свои выводы по этому вопросу в работе „Исследование источника тепла, возбуждаемого трением 1: „Едва ли необходимо подчеркнуть, что что-либо, будучи в состоянии непрерывно быть производимым без предела изолированным телом или системой тел, не может быть некоторой материальной субстанцией; и мне казалось бы чрезвычайно трудным, если не совершенно невозможным, образовать точное представление о вещи, могущей быть произведенной и передаваемой подобно тому, как производилось и передавалось в этих экспериментах тепло, иначе, как о движении“.

      Румфорд, однако, не только защищал точку зрения о том, что теплота — форма движения, но более того — примерно подсчитал, какое количество механической энергии соответствует некоторому количеству тепловой энергии. Им было определено, на сколько градусов подымается температура подвергающейся сверлению болванки (в других опытах он помещал болванку и сверло в корыто с

      1 „Ап enquiry concerning the source of the heat which is exited by friction4, Philos. Trans., 1793.

      водой и измерял температуру воды) в определенное время. Зная, чо ПРИ сверлении применяется в качестве механической энергии движение, производимое парой лошадей, можно было приблизительно определить, какое количество механической Энергии образует при превращении определенное-количество тепловой.

      Опыты Румфорда были продолжены и развиты, Г. Дэви и другими. Однако, как ни были убедительны э™ опыты сами по себе, они не сыграли такой роли, какую сыграли изобретение и применение паровой машины в горном деле и особенно в текстильной промышленности, а затем, и в других отраслях промышленности и транспорте.. Здесь впервые в неизмеримо большем размере, чем когда-либо ранее, стало применяться превращение химической энергии в тепловую и послед-: ней в механическую. При этом уже сама экономика применения паровой машины требовала учета, количества потребляемого угля и производимой паровой машиной механической энергии. Поэтому Здесь с полной наглядностью, как с экономическим фактором, встретились с превращением одной формы движения в другую.

      Превращение тепловой энергии в механическую вызвало длинный ряд исследований, наложивших отпечаток на все развитие физики и механики XIX в. и приведших к созданию таких теоретических представлений, которые вызвали переворот

      в метафизическом мировоззрении естествоиспытателей предшествующего периода. Однако, как мы увидим далее, открытие и теоретическое объяснение превращения различных форм движения из одних в другие лишь односторонне было воспринято и усвоено буржуазными естествоиспытателями. Наиболее последовательные объяснения смены форм движения, как например у Р. Майера, были наименее популярными. Лишь Энгельс в полной мере понял значение теоретических исследований таких естествоиспытателей, как Р. Майер, и развил все вытекающие из них следствия. Более того, Маркс и Энгельс Дали такую трактовку закону сохранения и превращения энергии, которая оказалась не по силам буржуазной науке. Причина Этого кроется в том, что основоположники марксизма были представителями нового класса, который выступил на историческую сцену под знаменем борьбы за освобождение развития производительных сил от пут, налагаемых капиталистическим обществом. Из переписки и работ Маркса и Энгельса видно, что они вполне сознавали, какие неизмеримые перспективы открывают диктатура пролетариата и создание социалистической экономики для использования различных видов энергии. Они предвидели решающую для развития промышленности и сельского хозяйства по линии энергетики роль электричества. Еще далее эти взгляды были развиты Лениным.

      Теперь мы не только можем понять историческое значение трактовки закона сохранения и превращения энергии, данного основоположниками марксизма, но более того — видим, что завершение фундамента социалистической экономики в СССР, после того как была завоевана пролетариатом власть, действительно создает совершенно иные, чем в капиталистическом обществе, условия для использования различных видов энергии. Генеральный план развития хозяйства СССР, планы электрификации, теплофикации, механизации и т. д. — все это не только опирается в известном отношении на закон сохранения энергии как основу для теоретических расчетов в технике, но лишь теперь раскрывает полное значение этого закона в практическом и теоретическом отношениях. То, на чем споткнулась техника капиталистического хозяйства, — общественный характер техники и частный характер принадлежности средств производства, — было конечной причиной того, что Закон сохранения и превращения энергии никогда не приобретал должного значения в буржуазном естествознании. Эт(> антагонистическое противоречие устранено в условиях СССР. Поэтому понятно, что именно марксизм раскрыл все значение и развил далее учение о превращении различных форм движения друг в друга. И отсюда же понятно, почему этот закон не получил должного развития в буржуазном естествознании.

      Для того чтобы понять суть закона сохранения и превращения энергии и те оттенки в его трактовке, которые в дальнейшем развитии науки обнаружились в виде различных тенденций, мы должны ближе познакомиться с переворотом в естествознании в (начале XIX в. и взглядами основоположников Закона сохранения и превращения энергии. При этом мы остановимся на Майере и Гельмгольце, как на наиболее характерных представителях.

      Второй период в развитии естествознания нового времени характеризуется господством эволюционных учений. Если в первый период, метафизический в узком смысле, слова, явления природы представлялись как разорванные, представленные отдельными действующими силами (сила инерции, сила тяготения, жизненная сила и т. д.), отдельными субстанциями (флогистон, теплород, световое вещество и т. д.), то во второй период устанавливается связь между всеми явлениями природы, переход от простейших форм к сложнейшим.

      Вместо множественности субстанций и сил устанавливается их единства.

      Основные этапы этого переворота отразили возникновение ряда теорий и гипотез. Во-первых, Кант установил теорию развития вселенной из первобытной туманности, причем выдвинул — и это самое главное — учение о саморазвитии, самодвижении материи. Лаплас, который выдвинул ту же теорию,

      стоял позади Канта, так как они в вопросе о саморазвитии материи принимал первоначальную туманность как уже находящуюся в движении. Лизель обосновал учение о развитии в области геологии в своих „Основах геологии". Ламарк, а Затем и Дарвин сделали то же самое в области органической эволюции. Веллер в 1828 г. доказал что органические вещества могут быть образованы из неорганических, и тем самым нанес колоссальнейший удар прежним метафизическим воззрениям которые утверждали, что есть какая-то особенная жизненная сила, которая одна способна произвол дитъ органические вещества. Плейден и Шванн основали учение о клетке. Дальтон создал атомистическую гипотезу. И, наконец, Майер, Фарадей, Грове, Кольдинг, Джоуль, Гельмгольц (вместе с рядом других соавторов) установили закон сохранения и превращения энергии.

      Все эти открытия, вместе взятые, дают облик второго периода в развитии естествознания. В области логики учение о развитии было дано Гегелем. Если перечисленные выше открытия выдвинули учение O развитии по отношению к отдельным областям естествознания, то Гегель дал теорию того, как логически понимать {это учение о развитии. Правда, эта теория дана им в идеалистической форме, в форме самодвижения, саморазвития понятия, причем Гегель самой природе отказывал в развитии. Но, переводя положе-

      ния Гегеля на наш материалистический язык, мы должны сказать, что Гегель подготовил возможность понять развитие мира как самодвижение, саморазвитие материи на основе единства противоположностей. Материалистически понятая, истолкованная и развитая Марксом и Энгельсом диалектика Гегеля явилась философским завершением открытий этого периода.

      Значение для развития науки философского переворота, сделанного Марксом и Энгельсом, не было понято буржуазными учеными, и поэтому мы не можем: характеризовать рассматриваемый период в. развитии естествознания как период диалектический, хотя на основе сделанных открытий и переработанной Марксом и Энгельсом логики Гегеля было обосновано диалектическое понимание не только общественных явлений, но и явлений природы. Эт0 же заставляет нас называть второй период в развитии естествознания нового времени периодом господства эволюционных учений, а не диалектическим периодом. Диалектические в основе; своей теории развития получают и у своих творцов и еще более у массы естествоиспытателей сплошь и рядом метафизическую трактовку. Развитие естествознания в пределах капиталистического общества не заканчивается к моменту возникновения марксизма. Наряду с последним естествознание продолжает развиваться, сохраняя и в период господства эволюционных учений и в следующий за ним период кризиса естествознания метафизические элементы.

      Диалектический материализм Маркса и Энгель~ са дает нам возможность не только правильно понять перечисленные выше открытия, но глубже осмыслить н то, что происходило в предыдущий период развития естествознания, когда господствовал формально-аналитический метод, метод индукции и дедукции. Если в этот период анализ и находимые путем анализа законы понимались абстрактно, то диалектическая логика дает нам в руки учение о конкретном понятии; абстрактное понимание суждений, применявшихся в индукции и дедукции, заменяется диалектическим их пониманием. Благодаря этому получается возможность понимания первого периода в развитии естествознания нового времени как момента в диалектическом ходе развития естествознания. Аналитический метод, сохраняя свое значение и в дальнейшем,, оказывается подчиненным методу более глубокому и всестороннему.

      Если на весь первый период развития естествознания нового времени наложило отпечаток развитие механики и прежде всего ньютоновское учение, то для второго периода являются характерными два открытия: а) атомистика, обоснованная Дальтоном, , и б) закон сохранения энергии. Именно Эти два открытия, если не говорить об обосновании теории эволюции в биологии, дали возможность

      трактовать все явления с точки зрения их взаимной связи, переходов и т. д.

      Первое открытие, учение об атомистике, дало возможность все изменения в природе трактовать как переход от одной формы вещества к другой. -Заной же сохранения энергии дал возможность трактовать явления природы как переход одних форм движения материн в другие. Мы остановимся в дальнейшем подробнее только на втором открытии, на законе сохранения энергии, потому что он сыграл огромную роль в развитии естествознания XIX в. и правильное его понимание является чрезвычайно важным.

      С диалектической точки зрения предметом науки о природе является движущаяся материя, этот предмет можно при известной степени абстракции рассматривать с Двух сторон: с одной стороны, можно рассматривать смену вещественных форм, с другой — смену форм движения.

      Смена вещественных форм; получила свое общее выражение в виде закона сохранения и превращения вещества, который говорит, что все, что происходит в природе, есть лишь смена вещественных форм; никакая новая вещественная форма не возникает сама по себе и никакая вещественная форма не исчезает совершенно, а переходит в другую вещественную форму, ртим самым утверждением устраняется учение о всяких таинственных силах, создающих или якобы уничтожающих вещество.

      Этот закон, развитый далее в учении об атомистике, дал возможность трактовать вое явления природы как переход одних форм вещества и другие, как различие комбинаций соединения атомов. В этом понимании надо различать две стороны. Если мы будем обращать внимание на переход одной вещественной формы в другую, то тем самым мы сделаем упор на качественную сторону явлений; если же мы будем подчеркивать только переход от одной комбинаций атомов к Другой комбинации таких же атомов, другому количественному, и пространственному их отношению, то тем самым мы будем делать упор на количественную сторону явлений, на момент тождества. Действительно, если мы говорим; о том, что одна форма материи отличается от другой только тем, что является соединением, хотя и в иной форме, тех или иных атомов, то Этим самым мы выдвигаем момент тождества и не подчеркиваем момента особенности, специфичности той формы, которую мы в данном случае имеем. Если в ряде природных образований, идя от атомов и молекул к коллоидам, белкам, клетке И т. д., обращать внимание только на то, что все эти образования составлены из атомов, то мы тем самым подчеркиваем момент тождества, оставляя в тени специфичность формы, которая характерна для каждого из этих образований. Эта односторонность в понимании смены вещественных форм и характеризовала взгляды наиболее известных естествоиспытателей XIX в., когда они говорили о переходе одной формы вещества в другую. Если же к сказанному добавить, что само представление об атомах было еще весьма примитивным: и односторонним, то мы поймем источник метафизики в естествознании XIX в. и происхождение метафизической трактовки атомистики вопреки ее объективному значению

      Рядом с законом сохранения вещества стоит Закон сохранения энергии, который говорит о смене форм движения материи. Разделение зтих двух законов искусственно и может быть проведено лишь в абстракции; на самом же деле и тот и другой законы являются лишь двумя моментами одного и того же закона природы. Никакая форма движения не возникает из ничего, и никакая форма движения не исчезает бесследно. Если бы мы стали здесь на иную точку зрения, то должны были бы признать существование внематериаль-ных факторов, которые могут создать движение материй или уничтожить его. Утверждение, что каждая форма движения переходит в другую форму движения, есть утверждение материалистической точки зрения, устраняющее всякие мистические, религиозные и иные антинаучные объяснения процессов материального мира. И в ртом отношении справедливо замечание Энгельса1, который говорит, что XIX в. характеризуется усилением материалистического понимания природы по сравнению с предыдущим периодом потому, что разрыв природы на отдельные, не связанные между собой факторы не давал возможности обосновать взгляд, что одна форма вещества происходит нз другой формы, что одна форма движения происходит из другой формы. При таком положений метафизике и теологий было легче проникнуть в естествознание, чем после открытия законов сохранения вещества и энергии.