Всемирная история в десяти томах. Том 6

Русские математики, механики и инженеры приняли большое участие в разработке проблем прикладной механики и, в частности, теории механизмов. С. Е. Гурьев в 1806 г. опубликовал труд «Общее правило равновесия с приложением оного к машинам». М. В. Остроградский (1801—1862) осуществил ряд исследований по прикладной механике наряду с работами по математической физике и небесной механике. В частности, он много и плодотворно работал над развитием теории упругости. Теория механизмов получила наиболее полное развитие в трудах П. Л. Чебышева, выдающегося новатора в сфере высшей математики и теоретической механики, смело пролагавшего новые пути также и в вопросах приложения этих наук к производству. Его «Теория механизмов, известных под названием параллелограммов» составила эпоху в мировой науке.

Физика. Закон сохранения энергии

Распространение паровых двигателей и изучение их работы сохранения энергии содействовали развитию термодинамики, т.е. учения о теплоте как движущей силе, ставшего теоретической базой теплотехники.

Один из основоположников термодинамики — французский ученый Сади Карно (1796—1832) исследовал вопрос о «получении движения из тепла» и о возможности получения «движущей силы» (полезной работы) при переходе тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Опубликованное при его жизни исследование «Размышление о движущей силе огня...» (1824 г.) долго оставалось незамеченным. Лишь в 1834 г. Б. Клапейрон (1799—1864) повторил рассуждения Карно и придал им стройную математическую форму.

В середине XIX в. эти идеи были переработаны и развиты применительно к представлению о теплоте как о движении молекул английским ученым Уильямом Томсоном (1824—1907), известным впоследствии под именем лорда Кальвина, и немецким физиком Рудольфом Клаузиусом (1822—1888). Окончательное оформление механическая теория теплоты и проблема превращения тепловой энергии в механическую получили в трудах немецкого естествоиспытателя и врача Юлиуса Роберта Майера (1814—1878). Так как в то время еще не существовало термина «энергия», Майер и другие ученые употребляли выражение «сила». Термин «энергия» в нынешнем смысле этого слова стал впервые применять У. Томсон в 60-х годах XIX в.

Установление механического эквивалента теплоты является заслугой многих исследователей, действовавших одновременно и в ряде случаев независимо друг от друга в различных странах: Джемса Прескота Джоуля (1818—1889) и Уильяма Роберта Грова (1811—1896) в Англии, Людвига Августа Кольдинга (1815—1888) в Дании, Германа Гельмгольца (1821—1894) в Германии.

Майер не ограничился исследованием вопроса о превращении механического движения в теплоту. Он обосновал (в 1842 г.) и доказал экспериментально более общий закон сохранения и превращения энергии («силы»), открытый впервые в общей форме Ломоносовым. К сходным выводам пришли также многие другие ученые. Обоснованием закона сохранения и превращения энергии послужили исследования в области термодинамики, наблюдения над тепловым и химическим действием электрического тока и некоторые открытия в области химии. В 1847 г. Г. Гельмгольц дал математическое выражение закона сохранения и превращения энергии («силы»). Было установлено, что все виды энергии — механическая, тепловая, электричество, магнетизм — переходят друг в друга.

Последствия этих открытий 40-х годов XIX в. были огромны. «Физика, как уже ранее астрономия, пришла к такому результату, который с необходимостью указывал на вечный круговорот движущейся материи, как на последний вывод науки».[189]

Что касается развития термодинамики, то исследования Сади Карно, Томсона и Клаузиуса привели к формулировке первого и второго начал (принципов) термодинамики, широко используемых в настоящее время. Однако Томсон и Клаузиус, распространяя на всю вселенную закономерности, наблюдаемые в замкнутых системах тел (в условиях земных опытов) сделали из второго начала термодинамики ошибочный вывод о неизбежности «тепловой смерти» вселенной. Ф. Энгельс в «Диалектике природы» показал несостоятельность такой концепции. Новейшие открытия в области физики и астрономии подтвердили мнение Энгельса.

Учение об электричестве

Серьезные успехи в учении об электричестве и магнетизме были связаны прежде всего с практическим использованием электромагнитных явлений. «Об электричестве мы узнали кое-что разумное только с тех пор, как была открыта его техническая применимость»[190], — указывал Ф. Энгельс.

На рубеже XVIII—XIX вв. итальянский физик Алессандро Вольта (1745—1827), дав правильное истолкование предшествующих опытов Луиджи Гальвани (1737—1798), создал «гальваническую батарею». Этого рода батареи долго служили единственными источниками электрического тока.