Чтение онлайн

Тем временем в Гёттингене знаменитый Гаусс занялся на старости лет обоснованием математической теории магнетизма; он не мог остаться равнодушным к новым открытиям и первый применил на практике указания Ампера, устроив (1833) действующий электрический телеграф на расстоянии мили [69] — между своей обсерваторией и Физическим институтом — для сношений со своим коллегой и сотрудником Вильгельмом Вебером. Особенная же заслуга его заключается в том, что он заложил основания системы единиц измерения, до сих пор принятой в физике.

Законы Ома относительно распределения электричества я распространения токов носят имя этого немецкого математика (1788–1854), который установил их, приложив идеи, развитые Фурье относительно распространения тепла.

Изобретение столба с постоянным током (1829) принадлежит французу Беккерелю (Антуан-Цезарь, 1788–1878), в 1823 году установившему также основные законы термоэлектрических явлений вслед за открытием (1821) Зеебека (1770–1831), что теплота вызывает электрические токи. Впоследствии Беккерель с особенным рвением отдался изучению электричества в животных и растениях; в 1838 году для него была учреждена кафедра в Музее естественных наук в Париже.

Промышленное приложение электролиза, известное под названием гальванопластики, ведет свое начало с 1837 года и было открыто в России немцем Якоби (1790–1867).

Термодинамика: Сади Карно, Роберт Манер, Джоуль. Между тем как исследования, вызванные открытием Эрстеда, установили неожиданные зависимости между всеми отраслями физики и породили мысль о единстве сил природы, опыты с превращением тепла в механическую работу заложили последний камень в фундаменте современной физики.

Сади Карно (1796–1832), старший сын Лазаря Карно, поступивший в 1815 году из Политехнической школы в Инженерный корпус, оставил военную службу в 1828 году ради науки и погиб от холеры в возрасте 36 лет, успев издать только брошюру в 60 страниц Размышления о двигательной силе огня и о средствах, коими можно развить эту силу (1824); появление этой брошюры прошло почти незамеченным [70] . Рукописи, оставленные им, были опубликованы только в 1878 году, когда сделанные им открытия давно составили славу Майера и Джоуля.

Сади Карно был поражен тем фактом, что теория паровых машин, применение которых в промышленности день ото дня приобретало все большее значение, заключалась в эмпирических законах; ему пришло в голову, что для обоснования ее следовало бы изучить производимую теплотой механическую работу независимо от механизмов и сил, производящих эту работу.

Понимая сначала теплоту, согласно господствовавшим воззрениям, как материальную субстанцию, он, тем не менее, сделал чрезвычайно важное замечание, что она производит работу только в том случае, когда существует разница между температурами двух тел (например, котла и холодильника). Он уподобляет падение температуры понижению уровня водяного потока; остановясь на этой идее, он из нее выводит условия максимального действия, независимо от природы сил, передающих теплоту, и символизирует функционирование термических машин графически, в виде цикла, за которым сохранилось его имя.

Из оставшихся после Карно рукописей видно, что он отказался от ходячего воззрения на теплоту; для него теплота стала лишь движением молекул материи. Всюду, где происходит уничтожение теплоты, получается движущая сила (работа), пропорциональная исчезнувшему количеству теплоты, и наоборот. Карно определил ее в 370,7 килограммометра на количество теплоты, способное нагреть на один градус Цельсия килограмм воды.

Роберт Майер (1814–1878), немецкий врач, находившийся на голландской службе, занимался на острове Яве исследованием изменений температуры человеческого тела и пришел к заключению, что движущая сила животных соответствует расходуемому ими теплу. Размышления над механизмом жизни привели его, таким образом, при отправной точке зрения, совершенно отличной от идеи Сади Карно, к оставшимся неопубликованными выводам этого последнего. Пользуясь, как и Карно, числами, общепринятыми в его время в физике для измерения тепловых свойств газа, он дал близкое к указанному результату число (365 килограммометров) для механического эквивалента теплоты.

Датский инженер Кольдинг, с своей стороны, пришел к аналогичным заключениям [71] , а английский физик Джемс-Прескотт Джоуль (1818–1889), ученик Дальтона, занялся изучением законов развития теплоты в электрическом токе, т. е. от химического воздействия. Убедившись в пропорциональной зависимости между количеством теплоты и работой, он произвел для определения эквивалента ряд опытов прямого измерения различными методами, особенно же изучая теплоту, производимую трением (1843–1845). Таким путем он получил число 425 килограммометров, т. е. почти в точности цифру, принятую в настоящее время.

Синтез полученных с различных сторон выводов дал Гельм-гольц в знаменитом исследовании о сохранении силы (1847); приложив к физике принцип рациональной механики (эквивалентность изменения живых сил и работы сил в системе), он его распространил на всю область природы и показал роль его в самых разнообразных явлениях. Таким образом был сделан решительный и бесповоротный шаг к механическому объяснению мира.

Но, поднимаясь на головокружительную высоту теоретической мысли, наука вместе с тем укрепляла свой экспериментальный фундамент все более точными и строгими средствами. По разнообразию чисел, данных Джоулем и Майером для механического эквивалента теплоты, можно видеть, сколь многого оставляли еще желать наши сведения о свойствах газа. Возобновлением старых работ, неблагодарной задачей исправления их для точного определения постоянных, полезных для ученого или инженера, занялся в особенности француз Реньо (1810–1871). Необычайная добросовестность его работ, замечательное искусство, с которым он умел комбинировать новые приборы и устранять причины погрешностей, которыми до того времени пренебрегали, создали традицию в области эксперимента, до него неизвестную; ученые привыкли не обосновывать рискованных теорий приблизительными законами, и таким образом была расчищена почва для прочных завоеваний науки.

Неорганическая химия: Берцелиус. Итак, к середине века вся физика была обновлена сверху донизу как в своих основных концепциях, так и в технических традициях; обновление химии совершилось еще в предыдущем поколении, и ее прогресс в рассматриваемый период больше носит характер развития начал, установленных. Лавуазье, Дэви, Гей-Люссаком и Дальтоном, чем провозглашения новвгх доктрин.

Независимо от частных открытий, продолжаемых с неослабным усердием [72] , чувствуется потребность в синтезе; здесь в качестве авторитетной фигуры в первую очередь выдвигается Берцелиус (1779–1848). Этот знаменитый швед не только является искуснейшим практиком; он, кроме того, из всех химиков своего времени обладал наибольшей склонностью к общим концепциям, и благодаря своему широкому кругозору как нельзя лучше умел быстро приспособляться к изменениям, которых требуют непрерывно надвигающиеся друг за другом открытия. Сначала он усваивает учение Гей-Люссака относительно объемного состава соединений; в 1818 году он сочетает его с учением Дальтона и изобретает свою систему множественных атомов (например, вода состоит из одного атома кислорода и двойного атома водорода); изучение разложения соединений путем электричества приводит его к теории дуализма; в сущности эта теория является возвратом к учению Лавуазье, в корне измененному, однако, на основании новых открытий. Теория Берцелиуса получила общее признание, долго господствовала в науке и даже после своего крушения оставила глубокие следы.

Берцелиус первый опубликовал вполне точную таблицу эквивалентов простых тел, приведенных к 100 весовым единицам кислорода; отношения между некоторыми из этих чисел могли явиться подтверждением знаменитой гипотезы, высказанной в 1815 году английским химиком Праутом (1786–1856) и горячо защищавшейся шотландцем Томасом Томсоном (1773–1852), а именно, что все атомные веса находятся в простых кратных отношениях к весу атома водорода. Но не все определения Берцелиуса соответствовали этой гипотезе, и после горячей полемики, имевшей место в 1830 году, она на некоторое время была забыта.

Однако этой идее, столь соблазнительной, ибо в сущности она есть не что иное, как мысль о единстве материи, суждено было возродиться в разнообразных формах. В 1840 году ее вызвал к жизни Жан-Батист Дюма, выставив положение, что объяснения различных свойств химических и в частности органических соединений следует искать в расположении простых атомов, в структуре типа, а не в материальном различии самих элементов. Анализы самого Дюма, правда, показали, что во всяком случае, если даже различные химические атомы состоят из одного и того же первоначального вещества, наиболее простой формой сгущения его следует признать форму, предложенную гипотезой Праута. Но вопрос все-таки остался открытым.