Правда 1949 Закон Ломоносова

Правда [1949]: Закон Ломоносова
Сегодня в нашей рубрике «Лучше один раз прочесть» предлагаем вниманию читателей статью газеты "Правда" из №5 от 05 января 1949 г., в которой рассказывается об истории закона сохранения энергии и его формах, нашедших свое применение в тех или иных естественных науках, а также о силе материалистической диалектики и ее противостоянии идеализму.

Правда [1949]: Закон Ломоносова

"В эти дни, когда Академия наук СССР проводит в Ленинграде сессию, посвященную истории отечественной науки, нельзя не вспомнить о знаменательном событии, которое произошло двести лет назад в Петербурге, на Васильевском острове. Молодой, тридцатисемилетний русский академик М.В. Ломоносов в пространном письме математику и физику Л. Эйлеру, тоже члену Петербургской академии, написал следующие замечательные строки: «Все перемены в Натуре случающиеся такого суть состояния, что сколько чего у одного тело отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов положит кто на бдение, столько же сну отнимет. Сей всеобщей естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

К этому выводу, чрезвычайно общему по своей широте и значению, Ломоносов пришел в начале своей научной деятельности. Его же он повторил почти дословно в 1760 году в «Рассуждении о твердости и жидкости тел», прочитанном в Академии наук. И не приходится сомневаться, что вывод этот оставался незыблемым для Ломоносова во всей его работе по естествознанию, технике и философии до конца дней.

Значение и особенность начала, провозглашенного Ломоносовым, состояло не только в том, что этим началом утверждались законы сохранения и неуничтожаемости материи, движения и силы в отдельности. Некоторые из этих истин издавна, еще в древности, угадывались передовыми умами. О сохранении материи и движения учили древние атомисты Демокрит и Эпикур, об этом писал Лукреций в своей поэме «0 природе вещей». В более узкой, математической форме, отвечающей механическим движениям, законы сохранения анализировались в XVII веке Декартом, Ньютоном и Лейбницем.

В отличие от своих предшественников Ломоносов говорит о любых «переменах в Натуре случающихся», об их общем сохранении, и только в качестве примеров он перечисляет отдельно взятые сохранение материи, сохранение времени, сохранение силы. Можно предполагать, что перед умственным взором Ломоносова, когда он наносил' на бумагу приведенные строки, вырисовывалось несравнимо более широкое и глубокое понятие материи, чем тот ограниченный, специализированный образ, характеризуемый только массой и «непроницаемостью», который имели в виду физики XVIII века, говоря о материи. Об этой «материи», как о частном примере своего общего начала, упоминает и Ломоносов. Другая материя в общем смысле, охватывающая «все перемены в Натуре случающиеся» и сохраняющаяся в целом, о которой думал Ломоносов, близка к пониманию материи в ленинском диалектико-материалистическом, философском значении. По определению Ленина, «материя есть философская категория для обозначения об'ективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них». Начало сохранения, выдвинутое Ломоносовым, простирается именно на материю в этом смысле. Это начало есть закон всеобщий, об’емлющий всю об’ективную реальность с пространством, временем, веществом и прочими ее свойствами и проявлениями.

Ломоносов на века вперед как бы взял в общие скобки все виды сохранения свойств материи. Глубочайшее содержание великого начала природы, усмотренного Ломоносовым, раскрывалось постепенно и продолжает раскрываться в прогрессивном историческом процессе развития науки о природе.

Сам Ломоносов в 1756 году на опыте показал конкретную сущность и огромное практическое значение закона сохранения вещества в химии. Два века назад, в конце 1748 года, Академией наук, по предложению и по планам Ломоносова, была построена первая химическая лаборатория. Проведенными в ней количественными весовыми измерениями Ломоносов показал, что вопреки мнению знаменитого Бейля вес запаянной химической реторты, в которой происходило окисление свинца при нагревании, остается после реакции неизменным, то есть масса не меняется. Так впервые в истории химии был доказан факт сохранения массы при химических превращениях, ставший в ХIX веке основным законом химии и приписывавшийся обычно французскому химику А. Лавуазье. Сам Лавуазье никогда не претендовал на открытие этого закона. Честь его открытия принадлежит М. В. Ломоносову.

Следующим важнейшим этапом в раскрытии смысла общего начала сохранения материи была полная конкретизация закона сохранения энергии в середине XIX века, связанная в особенности с именами Р. Майера и Г. Гельмгольца. Значительный вклад в подкрепление нового принципа внесли исследования русского академика Э. Ленца. Его «правила» электромагнитной индукции и закон нагревания при прохождении электрического тока особо ярко воплотили понятие о сохранении энергии в ее превращениях.

Законы сохранения массы и энергии, удерживая свою универсальную роль в прогрессе науки о природе, одновременно приобретали все большее и большее значение в разнообразных областях техники, особенно в теплотехнике, строительной технике, электротехнике, химической технологии. В этих разделах техники закон сохранения энергии сделался основой расчетов и проектирования. Он дал опору и тому громадному крылу народного хозяйства, которое теперь называется энергетикой.

Каждый новый важный шаг в развитии физики, химии и любой другой отрасли естествознания неукоснительно сопровождался новыми победами закона сохранения энергии. Начиная с 1896 года была открыта радиоактивность урана, радия и других элементов, отдававших свою, на первый взгляд, неисчерпаемую энергию в виде лучей альфа, бета и гамма. Сначала казалось, что энергия создается из ничего, что найден случай резкого нарушения закона сохранения энергии. Но за этой временной угрозой закону незамедлительно последовала его победа. Энергия, излучаемая радиоактивными элементами, оказалась небольшой частью реальных огромных запасов энергии, сосредоточенных в их атомных ядрах. При подходящих условиях эта энергия принципиально должна превращаться, как и всякая другая, в тепло, в свет, в энергию электрического тока.

В эпоху открытия радиоактивности физика подошла к совершенно новой ступени в раскрытии общего начала сохранения материи. В отдельных областях физики при сличении электронных явлений и световых процессов стали обнаруживаться факты, настойчиво указывающие на существование коренной, неразделимой связи между массой и энергией. Два закона сохранения переставали быть раздельными, не имеющими ничего общего. Предвидение Ломоносова о некотором более общем начале сохранения стало осуществляться. С особой простотой и ясностью необходимость связи вежду массой и энергией обнаружилась в факте светового давления, открытого и измеренного профессором Московского университета П. Н. Лебедевым.

Свет, падая на встречные тела,— твердые, жидкие, газообразные,—давит на них. П. Н. Лебедев на опыте доказал, что величина этого давления на совершенно черную поверхность, полностью поглощающую давящий свет, равна энергии света, поглощаемой в секунду и разделенной на скорость света. С другой стороны, из механики хорошо известно, что всякое давление равно произведению массы давящего тела на изменение его скорости в процессе давления. Иными словами, самый факт давления света обязывает нас видеть в свете, т. е. в «лучистой энергии», наличие некоторой массы точно так же, как мы знаем наличие в ней скорости. Притом это столь же неизбежно, как неизбежно наличие массы и скорости у пули, ударяющейся о препятствие.

Свет, как указывалось, полностью поглощается черной пластинкой, следовательно, скорость его становится равной пулю, иными словами, изменяется на ее полное значение. На этом основании мы обязаны составить равенство:

ЗСЭ

Отсюда следует частный случай знаменитого равенства, получившего огромное значение в современной науке:

Энергия света = Масса света X Скорость света в квадрате.

Из опытов П. Н. Лебедева вытекала вполне определенная и удивительная связь между энергией света и его массой. Но свет — только частный вид энергии. Может быть, эта формула имеет только специальное, частное значение, тем более, что в ней фигурирует скорость света?

Потребовалась непривычная абстракция теории относительности Эйнштейна, чтобы от частного вывода перейти к общему принципу эквивалентности массы и энергии в любом случае. Количественное выражение этого принципа то же самое, как и для случая световой энергии, но масса теперь означает массу, отвечающую любой форме энергии, — механической, тепловой, электрической и т. д.

Значение открытия эквивалентности массы и энергии необычайно велико. Масса, которая еще недавно в учении о природе характеризовалась единственным свойством энергии, косности, стала внезапно для нас эквивалентом совершенно противоположного, максимально активного свойства — энергии.

Когда-то, вероятно много десятков тысячелетий назад, люди сделали великое открытие: в инертных обрубках деревьев, в камнеобразных кусках угля они обнаружили скрытую энергию, проявляющуюся при горении. Так люди получили искусственное тепло, искусственный свет. Так в конце концов они дошли до использования «движущей силы огня», т. е. механической энергии, скрывавшейся в «инертном» дереве и угле. Но открытие наших отдаленных предков приподняло только ничтожно малый уголок занавеса — инертной массы, скрывавшей от людей необ'ятные запасы энергии, сосредоточенные в природе.

Принцип эквивалентности массы и энергии указывает точное количественное значение энергии, отвечающей данной массе. Для вычисления этого количества следует только помножить массу тела на квадрат скорости света. Таким образом найдем, например, что в теле, весящем 1 килограмм, сосредоточена энергия, которую можно было бы получить, сжигая примерно 3 миллиона тонн угля.

Для освобождения химической энергии, скрытой в дереве и угле, людям в свое время потребовалось научиться зажигать дерево и уголь, т. е. вызывать в них химическую реакцию, поддерживающую и ускоряющую себя самое. Для использования более основательно и глубоко запрятанной энергии атомных ядер также надо научиться их «зажигать». Первые шаги в этом направлении с атомами урана и теория, как известно, сделаны. Новое открытие было использовано в капиталистическом мире для создания атомных бомб, которыми сейчас американский капитал старается запугать и терроризировать весь мир. Но можно быть уверенным, что новые необ'ятные запасы энергии, открытые гением человека, пойдут в свое время на благо освобожденных людей.

Предвидение Ломоносова о существовании общего начала сохранения материи в широком смысле выполнялось не только в замечательном слиянии законов сохранения массы и энергии. Все с большей отчетливостью выясняется еще один закон сохранения, имеющий фундаментальное значение в современной физике,—это закон сохранения электрического заряда. При любых превращениях вещества алгебраическая сумма элементарных электрических зарядов остается постоянной. При достаточно высокой частоте световых колебаний из фотона (светового кванта) вблизи атомного ядра могут образоваться сразу два электрона — один положительный, другой отрицательный. Сумма их зарядов равна нулю. Этот замечательный процесс превращения света в вещество широко и всесторонне изучен советскими физиками Алихановыми, Грошевым и Франком. Существует и обратный процесс: отрицательный и положительный электроны, встретившись, исчезают вместе со своими зарядами, превращаясь в незаряженные фотоны (снова алгебраическая сумма зарядов равна нулю).

Закон сохранения электрического заряда, как и вообще все учение об электрическом заряде вещества, стоит в физике до сих пор еще особняком. Но, несомненно, можно предвидеть органическое присоединение и его к общему учению о веществе и к общему началу сохранения материи.

Этапы раскрытия широчайшего начала, замеченного Ломоносовым, несомненно, еще не исчерпаны, и дальнейшая история науки встретится с новыми частными законами сохранения и с новым, еще более широким синтезом и об'единением.

Начало сохранения материи всегда имела и будет иметь значение не только для естествознания и техники, но и для всего нашего мировоззрения. Это — одна из основных предпосылок философов диалектического материализма. Сохранение, неразрушимость материи, как об'ективной реальности,—одно из необходимых условий ее материальности и ее об’ективности.

Поэтому враги материализма, явные и скрытые представители разных идеалистических направлений и школ, всегда искали и с радостью приветствовали якобы слабые места в законах сохранения, надеясь на опровержение этих законов. В середине XIX в. спиритами и спиритствующими учеными делались попытки прорвать фронт законов сохранения будто бы доказанными на опыте проявлениями «психической энергии», явно нарушающей законы сохранения. Таким людям, как Д. И. Менделеев, приходилось садиться за спиритический стол, чтобы поймать обманщиков с поличным. Выше пришлось уже упоминать о попытках использовать открытие радия для опровержения сохранения энергии. Попытка кончилась новым блестящим торжеством начала сохранения, за которым последовало открытие энергии атомного ядра. Радостный шум в лагере идеалистов поднялся в начале нашего века в связи с открытием эквивалентности массы и энергии и, в частности, по поводу обнаружения зависимости величины массы от скорости ее движения. Эти законы и процессы трактовались как «дематериализация материи». Материя, как основа бытия, казалось, теряла почву. Беспощадный и уничтожающий удар идеалистическим крикунам и невеждам нанес В. И. Ленин. Он дал блестящий анализ диалектического понимания материи и показал, что развитие новой физики идет в полном соответствии с крушением механического метафизического материализма и заменой его материализмом диалектическим.

Новый повод к возрождению идеалистических надежд на крушение начала сохранения дало развитие квантовой механики. В 1924 году Бор, Слэтор и Крамерс высказали предположение, что законы сохранения выполняются в атомах только статистически, нарушаясь в ту и другую сторону в отдельных случаях. Под давлением фактов от этого, впрочем, пришлось отказаться самим авторам. Позднее, в 1936 году, американский физик Шенкланд утверждал, якобы доказав на опыте, что при рассеянии света высокой частоты на электронах происходит нарушение законов сохранения энергии и момента. Эти заключения Шенкланда были опровергнуты, в частности, опытами советских физиков Алихановых.

Сейчас и физик, и химик, и каждый естествоиспытатель при решении самых тонких и сложных вопросов, связанных, например, с распадом атомного ядра и с действием космических лучей, неизменно пользуется законами сохранения, как главным и решающим критерием. Больше, чем когда-либо, начало сохранения материи служит надежнейшим путеводителем при раскрытии тайн природы.

Но, как всегда, враждебная мысль не унимается. Недавно, в 1946 году, известный фашистский физик-теоретик Иордан выступил с новой теорией вселенной, предполагая, в частности, что новые звезды рождаются из ничего, освобождая при своем рождении огромные количества энергии.

Борьба за ломоносовское начало сохранения материи еще не кончилась. От поры до времени его еще приходится защищать от идеалистов и невежд. Но вместе с тем его надо развивать дальше, ибо содержание его неисчерпаемо и непобедимо.

С. Вавилов

Президент академии наук СССР"

Комментарии редакции:

В статье наглядно на 200 летнем периоде раскрывается процесс развития науки, а вместе с ней и всего человечества. Люди наблюдали окружающий мир и стремились узнать, как он устроен, еще в первобытном обществе. Тогда люди делали только первые шаги, с большим трудом овладевая силами природы, например, огнем. Сегодня человеку подвластны ядерные и субъядерные реакции.

Статья касается бесконечного процесса познания окружающего мира. Снова и снова мы убеждаемся, что явления, наблюдаемые нами, которые ранее не имели научного объяснения, получают его через год, два и даже десятилетия. Все во вселенной имеет свою причину и следствие, не носит случайного характера, не является результатом потустороннего воздействия. Человечеству понадобились тысячелетия, чтобы понять это, что закономерности природы могут быть объяснены только материалистически, только диалектически, а не парой фокуснических фраз.

Наука, т.е. познание сути окружающего мира, двигает человечество вперед по дороге знаний, но устройство общества может оказывать различное влияние на прогресс, на науку. Если начальная стадия капитализма, когда существовала свободная конкуренция, мотивировала науку, подстегивала развитие производительных сил в погоне за прибылью, то капитализм в своей высшей, монополистической стадии - империализма уже не оказывает такого положительного влияния, а скорее наоборот - замедляет прогресс, извращая науку. Сложившееся положение вещей, когда на планете господствует монополистический капитал, финансовая олигархия, а остальные покорно исполняют ее волю, устраивает правящий класс, поэтому дальнейшее развитие человеческого общества, в том числе науки, может стать губительным для капиталистической системы. Поэтому всеми правдами и неправдами производительные силы общества распыляются, новые технологии (холодный ядерный синтез, освоение космоса, клонирование органов) и разработки (лекарство от рака, от СПИДа) прячутся под сукно.

Только общество свободное от эксплуатации, от погони за прибылью, без войн и суеверий способно к осуществлению действительных интересов большинства человечества: доступ к чистой воде, доступ к качественной еде, к доступному и качественному жилью, к электричеству, к работе, к образованию, к достойной жизни для себя и своих детей. Только в таком обществе можно ставить высокодуховные цели, как бесконечное движение к окончательному познанию окружающего мира и созидание нового человека. Таким должно стать коммунистическое общество.

К. Планктонов, Ю. Пыльцов