Том 6. Революции и национальные войны. 1848-1870. Часть аторая

Рассмотрим с этой точки зрения систему таких природных тел, чтобы можно было пренебречь действием внешних сил. Можно установить теорему рациональной механики, сказав, что энергия этой системы постоянна, если ее разложить на две: действующую (actuelle) энергию (половина живой силы, соответствующая столько же местным движениям частей или всей системы, сколько и движениям звуковым, тепловым, световым, электрическим, магнитным и т. д.) и энергию положения — потенциальную (virtuelle), соответствующую положению каждого из элементов тела.

Если притом внутренние или внешние силы (а именно они рассматриваются физикой в данном случае) таковы, что потенциальная энергия зависит исключительно от положения элементов, то можно в конце концов исключить из рассмотрения эти силы и сказать, что энергия системы естественных тел может изменяться только путем заимствования или уступки соседним системам.

Таков точный смысл, который следует придавать знаменитому принципу сохранения энергии. Однако нужно отметить явную тенденцию придавать ему еще более важный смысл, — тенденцию, особенно проявившуюся в этот период в книге Секки Единство физических сил (Unita delle forze fisiche, 1869), но не приведшую к решительным выводам и ныне встречающую, невидимому, все меньше и меньше сторонников.

Утверждение общего принципа, из которого исключено понятие силы, вело к упразднению этого понятия или, по крайней мере, к отнесению его в число производных. Сила как явление есть следствие, а не причина движения. В таком случае становится необходимым найти механическое объяснение всем естественным силам, действующим на расстоянии, и прежде всего всемирному тяготению; для этого нужно представить себе среды, одаренные свойствами, удобными для определения законов превращения движения; виртуальная энергия не должна уже в таком случае принципиально различаться от энергии актуальной; в действительности она будет реально передаваться среде, потому что признаваться будут только силы в момент соприкосновения, дающие начало работам, взаимно уничтожающимся.

Таковы были математические рамки, навязывающиеся физикам законами механики, когда в 1849 году Гельмгольц (1811–1894) приступил к обобщению в одну доктрину и к пропаганде идей, выработанных в предыдущем столетии. Этот знаменитый ученый, родившийся в Потсдаме, сперва был военным врачом, до 1848 года; затем преподавал физиологию в Кенигсберге, Вене и Гейдельберге, после чего занял кафедру физики в Берлинском университете(1871). Сильный математик, гениальный экспериментатор, столь же глубокий мыслитель и столь же остроумный популяризатор, как Галилей, он оставил след в самых разнообразных областях знания. Особенно памятно в акустике его блестящее объяснение тембра наслоением и относительной напряженностью основного звука и его гармонических тонов, — объяснение, содержащееся в книге Учение о восприятии звука (Lehre von den Tonempfindungen, 1862).

Что касается собственно механической теории теплоты, то лишь основания ее были начертаны Джоулем и Майером. Самое здание было воздвигнуто другим немецким ученым, Клаузиусом (1822–1868), в исследованиях, печатавшихся с 1848 по 1862 год в Анналах Поггендорфа и объединенных в 1864 году в одно сочинение, остающееся классическим. Клаузиус нашел забытые или неопубликованные законы Сади Карно. К ним он присоединил новое учение — об энтропии, истинное значение которого еще не учтено полностью и согласно которому мировая система эволюционирует к более равномерному распределению теплоты и уменьшению местных движений. Наконец, он обосновал кинетическую теорию газов, которая считает их состоящими из частиц, охваченных очень быстрыми движениями и сталкивающихся одна с другой; он показал, что эта гипотеза может быть формулирована таким образом, что из нее математически следуют основные законы Мариотта я Гей-Люссака.