Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


предыдущая главасодержаниеследующая глава

Майер

Юлий Роберт Майер родился 25 ноября 1814 г. в Гейльбронне, в семье аптекаря. По окончании средней школы Майер поступил в Тюбингенский университет на медицинский факультет. Здесь он не слушал математических и физических курсов, но зато основательно изучил химию у Гмелина. Закончить университет в Тюбингене без перерыва ему не удалось. За участие в запрещённой сходке он был арестован. В тюрьме Майер объявил голодовку и на Шестой день после ареста был освобождён под домашний арест. Из Тюбингена Майер уехал в Мюнхен, затем в Вену. Наконец, в январе 1838 г. ему разрешили вернуться на родину. Здесь он сдал экзамены и защитил диссертацию.

Вскоре Майер принял решение поступить на голландский корабль, отправляющийся в Индонезию, в качестве судового врача. Это путешествие сыграло важную роль в его открытии. Прежде всего отсрочка рейса корабля на полгода была использована им для работы в парижских клиниках, где он хотя и занимался только специальностью, но зато подружился с своим земляком - математиком и физиком Бауром, который впоследствии много ему помогал. Вероятно, также в Париже он мог глубже освоиться с приложением идей Лавуазье о горении к вопросу о происхождении животной теплоты. Но самое важное, что идея открытия, обессмертившего имя Майера, родилась у него во время стоянки корабля в Сурабае на Яве.

Пуская кровь заболевшим матросам, он заметил, что она не была такого тёмного цвета, какой в умеренных странах обычно бывает венозная кровь, а приближалась по яркости к артериальной. Майер даже думал, что он повредил артерию. Но местные-врачи объяснили ему, что такой яркий цвет венозной крови наблюдается всегда в тропических широтах. Для Майера стало ясно, что при высокой внешней температуре для поддержания теплоты тела нужно меньшее сгорание поступавших в организм веществ. Теперь он начинает напряжённо размышлять над возникшей у него идеей. "Некоторые мысли,- писал он,- пронизавшие меня, подобно молнии,- это было на рейде в Сурабае,- тотчас с силою овладели мною и навели на новые предметы".

В феврале 1841 г. рейс закончился, корабль вернулся в Нидерланды, а Майер - в свой Гейльбронн. Здесь он прощупывает вопрос в беседах со своими знакомыми и в письме к Бауру формулирует свою основную мысль:

"Химик считает вообще за основной закон, что вещество неразрушимо, что составляющие элементы и образованные ими соединения находятся в необходимейшей связи, когда Н и О исчезают (становятся качественно равными нулю) и появляется НО*, то химик не должен думать, что Н и О действительно превратились в нули, а образование НО есть нечто случайное и несущественное; на строгом проведении этого закона покоится новейшая химия, которая одна, очевидно, и приводит к завершённым результатам".

* (Т. е. вода. В то время формула воды писалась не Н2О, а НО.)

"Совершенно те же основные законы мы должны прилагать и к силам; последние, как и вещество, неразрушимы; они вступают между собой в различные комбинации, исчезают таким образом в старой форме (становятся качественно равными нулю), но выступают в новой, причём соотношение между старой и новой формой так же существенно, как существенно соотношение между Н и О, с одной стороны, и НО, с другой. Силы (я не пренебрегу, если тебе угодно, строго философским развитием этого понятия) - это движение, электричество и теплота".

Майер не ограничивается письмами к Бауру. Он набрасывает краткий незаконченный очерк своего открытия в виде статьи, которую направил Поггендорфу, редактору журнала "Annalen der Physik". Статья называлась "О количественном и качественном определении сил". Сопроводительное письмо редактору датировано 16 июля 1841 г. Эта статья не была напечатана.- Поггендорф не счёл нужным даже ответить Майеру, который просил в случае отказа в напечатании вернуть рукопись. Рукопись осталась в бумагах Поггендорфа и была найдена только после его смерти в 1875 г. Она была опубликована Целльнером в 1881 г.

Майер
Майер

Статья эта не закончена (в конце так и стоит: "продолжение следует") и несовершенна. Основной её порок заключается всё в том же злосчастном термине "сила", с которым в механике Майер запутался. Но основная идея сформулирована глубоко. Майер считает, что изменения в мире обусловлены наличием "разностей". Понятие "разности", как видно из контекста, совпадает с современным значением разности энергетических уровней. Действующие силы выравнивают эти разности, но неуничтожимость движения и качественная превратимость его форм приводят Майера к замечательному выводу: "Таким образом принцип, согласно которому раз данные силы количественно неизменны, подобно веществам, логически обеспечивает нам продолжение существования разностей, а, значит, и материального мира. Мы примем поэтому, что как наука, занимающаяся изучением вида бытия веществ (химия), так и наука, изучающая вид бытия сил (физика), должна считать количество своих объектов неизменным и только качество их изменяющимся".

Несмотря на несовершенство этой формулировки, в частности неправильного противопоставления химии (учение о веществе) физике (учению о силах), здесь выражена очень глубокая мысль о том, что закон сохранения материи и движения в состоянии обеспечить вечность материального мира. .

Следующая статья Майера "Замечания о силах неживой природы" была напечатана в мае 1842 г. в "Ann ale n der Chemie und Pharmacie", журнале, издаваемом известным химиком Либихом. Здесь Майер в более законченной и чёткой форме, чем в первой неопубликованной статье, излагает новый принцип. В частности, за промежуток времени, протёкший от первой до второй статьи, Майер порвал с пониманием слова "сила" в ньютоновском и лейбницевском значениях и остановился в качестве меры механического движения на лейбницевской мере. Изложим содержание и основные положения этой работы Майера.

Основной целью работы является, как указывает Майер, выяснение понятия "сил" и их взаимоотношений. "Силы суть причины; следовательно, к ним имеет полное применение аксиома: causa aequat effectum (причина равна действию)" - такова исходная посылка Майера, из которой вытекает основное свойство сил - их неразрушимость. Второе свойство причин - их способность принимать различные формы: "причины суть (количественно) неразрушимые и (качественно) способные к превращениям объекты".

Эти общие свойства причин относятся к двум основным причинам природы: материи, характеризуемой весомостью и непроницаемостью, и к силам. "Силы суть, следовательно, неразрушимые, способные к превращениям невесомые объекты". Как видим, Майер ещё не может избавиться от метафизической непоследовательности и дуалистически противопоставляет невесомую силу весомой материи. Но этот дуализм материи и энергии живуч и по настоящее время, и сколько современных авторов ещё толкует о превращении "вещества в энергию". Мы остановимся в конце на подлинно научных и ясных воззрениях Энгельса на этот вопрос.

Попрежнему Майер отправляется от аналогии с законом сохранения и превращения вещества в химии и переходит к формулировке своего принципа. Здесь прежде всего он рассматривает "силу падения" и указывает, чем она отличается от силы тяжести. Определение силы падения у Майера гласит: "пространственная разность весомых объектов есть сила; так как эта сила обусловливает падение тел, то мы её называем силой падения".

Силу падения нельзя смешивать с силой тяжести в механике, последняя есть изменчивое, непревратимое свойство тел, в то время как сила падения обладает существенно присущим каждой силе единством неразрушимости и способности к превращениям. "Для того чтобы тело могло падать,- говорит Майер,- для этого его поднятие необходимо не менее, чем его тяжесть, поэтому не должно только одной последней приписывать падение тел". Итак, Майер в данном конкретном случае раскрывает смысл своего словоупотребления "сила" и его отличие от ньютоновской силы. "Сила падения" Майера - это не что иное, как потенциальная энергия тяжёлого тела, точнее, разность потенциальных энергий в начале и конце пути падения.

Это понимание силы падения даёт возможность Майеру установить её эквивалентность движению, развиваемому в конце пути падения. С точностью до постоянного множителя уравнение Майера есть закон сохранения энергии в поле силы тяжести:


"Мы получаем,- говорит Майер, рассмотрев пример с переходом силы падения в движение,- закон сохранения живых сил, как основанный на общем законе неразрушимости причин".

Но мы наблюдаем бесчисленное число раз, как исчезает движение в конце падения, хотя по новому принципу оно исчезнуть не может, а только перейти в другую форму. Отсюда естественно вытекает постановка Майером вопроса: "какую дальнейшую форму способна принять сила, которую мы познали как силу падения или движения?"

Майер не знал, что ни Декарт, ни Ломоносов нимало не сомневались в том, что прекращение видимого движения камня при падении на землю означало появление невидимого движения частиц, соприкоснувшихся друг с другом при падении камня на землю, так же как он не знал, что Ломоносов рассматривал такое невидимое движение частиц как теплоту. Он хочет решить этот вопрос в духе современного ему естествознания опытным путём и говорит: "Разъяснение этого нам может дать только опыт". Он указывает, что такой опыт никогда не был серьёзно поставлен. Но он ссылается на факт уничтожения движения трением и появления тепла при этом, ссылается на опыты Дэви плавления льда трением, на свои опыты нагревания воды встряхиванием. Не делая (пока) никаких гипотез о природе тепла, Майер приходит к выводу: "Но если теперь установлено, что для исчезающего движения во многих случаях (а "ехсерtio confirmat regulam" - исключение подтверждает правило) не может быть найдено никакого другого действия, кроме тепла, а для возникшего тепла - никакой другой причины, кроме движения, то мы предпочитаем допущению существования причины без действия и действия без причины допущение, что тепло возникает из движения, подобно тому как химик вместо некритического допущения исчезновения Н и О и возникновения необъяснимым образом воды устанавливает связь между Н и О, с одной стороны, и водой - с другой".

Таким образом. Майер продолжает цепляться за спасительную аналогию с законом Лавуазье, ибо у него нехватает достаточной философской выучки и той смелости в применении гипотез, которую мы находим у Ломоносова. Цепь: сила падения - движение - тепло, кажется ему составленной из чересчур различных качественно звеньев, скрывающих в себе нечто количественно неразрушимое. Мысль о том, что все звенья суть различные формы движения, понимаемого в более широком смысле слова, чем молярное механическое движение, ему не приходит в голову. Более того, он высказывает положение, причинившее впоследствии ему немало неприятностей в связи со спором о приоритете:

"Между тем, сколь мало может быть, на основании имеющейся связи между силой падения и движением, сделан вывод, что сущность силы падения есть движение, столь же мало этот вывод имеет значение и для тепла. Более того, мы могли бы сделать противоположное заключение, чтобы сделаться теплом, движение,- будет ли оно простым или вибрирующим, как и свет, лучистая теплота и т. д.,- должно перестать быть движением".

На основании этой цитаты ярый противник Майера Тэт в своих "Лекциях о новейших успехах физики" говорит, что "... Майер даже и не думал, что теплота зависит от движения, это обстоятельство является, пожалуй, лучшим комментарием к последовательности тех, которые постоянно говорят о теплоте как "о роде движения" и в то же время считают Майера основателем новой теории теплоты".

Впрочем, ограниченная философская и историческая эрудиция Тэта, этого "правоверного шотландца", по выражению Энгельса, достаточно известна и, может быть, не стоило упоминать об этой "зацепке" его за цитату из Майера, если бы не трагическая судьба самого Майера, о которой мы скажем ниже.

Не умея пока ещё нащупать истинную связь различных сил, Майер ссылается на факт образования тепла при адиабатическом сжатии и сравнивает с таким сжатием падение весомых масс. Это, по его мнению, даёт" достаточно наглядную интерпретацию появлению тепла при падении, и обратно, исчезновения тепла при появлении движения, увеличения объёма, поднятия груза. "Паровые машины служат снова для превращения тепла в движение или поднятие груза. Локомотив с его поездом может быть сравнен с перегонным аппаратом; тепло, разведённое под котлом, превращается в движение, а таковое снова осаждается на осях колёс в качестве тепла".

Майер заключает свою статью указанием на необходимость установления численного эквивалента этих различных сил. "Например, мы должны были бы определить, как высоко должен быть поднят определённый груз над поверхностью земли, чтобы его сила падения была бы эквивалентна нагреванию равного ему по весу количества воды с до ".

Майер указывает, что материалом для подобных расчётов может служить разница в теплоёмкостях газов при постоянном давлении и при постоянном объёме. Опираясь на современные ему данные по этому вопросу, он находит, "что опускание единицы веса с высоты около 365 м соответствует нагреванию равного веса воды от до ". Не ограничиваясь этим первым определением механического эквивалента тепла, Майер делает вывод о низком коэффициенте полезного действия паровых машин и заканчивает изумительным по своей проницательности замечанием, что "это могло бы служить оправданием для попыток представить себе выгодный путь получения движения иным способом, чем посредством использования химической разности между С и Н, а именно - посредством превращения в движение электричества, полученного химическим путём".

Если подвести краткие итоги этой первой печатной работе Майера, посвященной принципу сохранения энергии, то они сводятся к следующему.

  1. Формулировка идеи о качественном превращении и количественном сохранении "сил".
  2. Новое понимание "силы" (сила падения) в смысле энергии.
  3. Установление понятия количественной эквивалентности сил (как Майер выражается в дальнейшем - "изомерия сил").
  4. Количественное определение механического эквивалента тепла (1 к-кал = 365 кгм) на основе измерений теплоёмкости газов.

При этом Майер ещё не разделяет точки зрения на теплоту как форму движения и не знает, что принцип сохранения материи и движения с применением его к теории тепла и механике газов был уже высказан Ломоносовым. Равным образом ему остаётся неизвестным, что к принципу эквивалентности тепла и работы уже подходит или подошёл целый ряд лиц.

С 1841 г. Джоуль ведёт свои классические опыты по выделению тепла электрическим током, которые в 1843 г. приводят его к определению механического эквивалента тепла.

В 1837 г. Мор представил Поггендорфу свою статью "О природе тепла", в которой высказывается следующим образом: "В природе вещей, помимо известных 54 химических элементов, существует ещё только одно начало, и оно называется силой; при подходящих обстоятельствах это начало проявляется в виде движения, химического сродства, сцепления, электричества, света, теплоты и магнетизма, и из каждой из этих форм явлений могут быть получены все остальные. Та же сила, которая поднимает молот, может, если она применяется другим образом, произвести любое другое явление".

Таким образом, принцип единства и качественной превратимости различных форм движения Мором выражены вполне отчётливо. У него же мы находим кинетическое понимание природы газа ("газообразным мы называем такое тело, у которого вибрации настолько усилены, что частицы его уже выходят за пределы этих притяжений и только взаимно отталкиваются". Любопытно, что Поггендорф отказался напечатать статью Мора, как не содержащую никаких новых экспериментальных исследований. Статья была напечатана в журнале Баумгэртнера "Zeitschrift fiir Physik", выходившем в Вене, причём сам Мор об этом не знал. Он узнал об этом только в (50-х годах и перепечатал статью отдельной брошюрой, вышедшей в 1869 г.

Не знал также Майер, что уже в 1840 г. датский инженер Кольдинг (1815-1888), апеллируя к метафизической идее бессмертия "нематериальных сил", также подошёл к принципу их сохранения и превращения. По совету Эрстеда, Кольдинг решил проверить свою идею экспериментальным путём и, построив специальные сани, изучал теплоту, выделенную при трении их полозьев при разной нагрузке и разных поверхностях соприкосновения. Им было найдено значение эквивалента 350:1. Сообщение об этих результатах появилось в ноябре 1843 г.

Наконец, ещё в 1839 г. инженер-теплотехник Сеген высказывает мысль о движущей силе тепла, причём приписывает эту идею своему дяде Монгольфье. Но ни Майер, ни Джоуль, ни Кольдинг не знали, что в бумагах скончавшегося в 1832 г. С. Карно имеется ясная и недвусмысленная формулировка закона вместе с достаточно точной оценкой механического эквивалента тепла. Вот перевод этого отрывка:

"Тепло - не что иное, как движущая сила или, вернее, движение, изменившее свой вид; это движение частиц тел; повсюду, где происходит уничтожение движущей силы, возникает одновременно теплота в количестве, точно пропорциональном количеству исчезнувшей движущей силы. Обратно: всегда при исчезновении тепла возникает движущая сила".

"Таким образом, можно высказать общее положение: движущая сила существует в природе в неизменном количестве, она, собственно говоря, никогда не создаётся, никогда не уничтожается; в действительности она меняет форму, т. е. вызывает то один род движения, то другой, но никогда не исчезаете.

"По некоторым представлениям, которые у меня сложились относительно теории тепла, создание единицы движущей силы требует затраты 2,70 единиц тепла".

Единица движущей силы у Карно 1000 кгм. Отсюда значение механического эквивалента оказывается равным 370,4 кгм.

Нужно ли более яркое доказательство необходимости открытия принципа сохранения энергии в данную эпоху?

Тем временем Майер продолжает развивать и разрабатывать свой принцип. Его глубоко волнует, что идея, важность которой он живо чувствовал, проходит незамеченной. По совету Баура и Гризингера, он пишет новую развёрнутую работу. Она получила неудачное название "Органическое движение в связи с обменом веществ. "Анналы" Либиха не поместили работы, ссылаясь на перегруженность портфеля редакции, и Майер издал её отдельной брошюрой, вышедшей в 1845 г. в Гейльбронне.

Здесь Майер начинает также с нового определения "силы", опираясь на предпосылку "ex nihilo nil fit ad nihilum" (из ничего ничего не бывает), и вновь утверждает категорию неразрушимости и превратимости сил. Но теперь он полнее и определённее рассматривает различные формы движения и перечисляет их. На первом Месте стоит механическое движение. "Движение есть сила" - утверждает Майер, ссылаясь на пример превращения движения при упругом ударе. Мера этой силы - живая сила, сохраняющаяся при упругом ударе.

На втором месте Майер ставит известную нам "силу падения". "Поднятие груза есть причина движения, есть сила". "Величина силы падения измеряется произведением веса на данную высоту". И движение, и сила падения могут быть обозначены общим именем "механический эффект". "Независимо от того, переходит ли сила падения в движение или движение в силу падения, данная сила или механический эффект остаётся постоянной величиной. Этот закон - специальное приложение аксиомы о неразрушимости силы - вводится в механике под именем "принципа сохранения живых сил". Доказывается это свободным падением тела с любой высоты, падением по преднамеченным путям, качанием маятника, движением небесных тел".

Так, теоремой о сохранении механической энергии в поле силы тяжести заканчивает Майер рассмотрение механической формы движения. Следующая форма движения (третья) - тепло.

"Тепло есть сила: оно может быть превращено в движение". Пример локомотива, тянущего в гору поезд, подтверждает это положение. Горючий материал даёт одинаковое количество тепла при равных условиях; "однако уголь, горящий под котлом, даёт меньшее количество свободного тепла, когда машина работает, чем когда она бездействует". Для уяснения этого обстоятельства Майер рассматривает процесс нагревания газов при разных условиях. Опыт Гей-Люссака по расширению газа в пустоту доказывает, что расширение газа само по себе (т. е. без преодоления внеш-него давления) не требует затраты тепла. "Но равным образом констатирован и тот факт, что газ, расширяющийся под известным давлением, испытывает понижение температуры".

Если обозначить количество тепла, которое поглощает единица объёма воздуха при нагревании от 0 до 274° С (Майер принимает коэффициент объёмного расширения равным 1/274) при условии неизменного объёма через х, то, предоставив газу возможность расшириться в пустой равный но объёму сосуд, мы получим удвоенный объём газа при температуре 274° С.

Если же вести нагревание единицы объёма газа от 0 до 274° С при постоянном давлении, то в конце процесса объём также удвоится, но количество поглощённого тепла будет уже х+y. Но в этом втором случае производится механический эффект, равный 15 фунтам на каждый дюйм высоты.

"Если тепло, которое получает газ, нагреваясь при постоянном объёме до t°, равно х, тепло же, необходимое газу для такого же повышения температуры при постоянном давлении, равно х+y, и если, далее, вес, поднятый в этом последнем случае, равен Р, а высота его подъёма равна h, то тогда

y = Ph.

Известное уравнение Майера написано в форме:

cp - cv = R.

Опираясь на данные Де-ла-Роша и Берара, а также Дюлонга о теплоёмкости газов при постоянном давлении и объёме, Майер находит значение для механического эквивалента теплоты равным 367 кгм/к-кал.

"Четвёртая форма проявления физической силы есть электричество". Рассматривая действие электрофора, Майер делает вывод, что здесь "механический эффект превратился в электричество". На подъём наэлектризованной крышки затрачивается работа. То же самое имеет место и при электризации трением и при намагничивании. "Затрата механического эффекта - возникновение (электрического, магнетического) напряжения".

Сила падения обусловлена пространственным расстоянием между падающим телом и землёй. При уничтожении этой разности возникает в месте контакта тепло. "Опыт учит нас, что точно такой,же эффект, как и при механическом соединении, а именно образование тепла, достигается также и посредством химического соединения определённых веществ. Химически раздельное существование или, короче, химическая разность веществ есть сила".

Такова пятая форма силы, рассматриваемая Майером, пятая форма движения. В гальваническом элементе, в вольтовом столбе мы имеем дело с "поразительным рычагом химиков". Общим результатом рассмотрения всех отдельных случаев сил является закон: "При всех химических и физических процессах данная сила остаётся постоянной величиной". Майер составляет таблицу всех рассмотренных сил и описывает 25 случаев перехода движений. В качестве вывода из этой таблицы следует отрицание теплорода и других невесомых материй.

"Защищая alta voce (полным голосом) для движения его право на бытие, его субстанциональность, мы безусловно должны отрицать вещественность теплоты и электричества... Выскажем великую истину: "Не существует нематериальных материй". Мы прекрасно сознаём, что мы ведём борьбу с укоренившимися и канонизированными крупнейшими авторитетами и гипотезами, что мы хотим вместе с невесомыми жидкостями изгнать из учения о природе всё, что осталось от богов Греции; однако мы знаем также,, что природа в её простой истине является более великой и прекрасной, чем любое создание человеческих рук, чем все иллюзии сотворенного духа".

Во второй части Майер переходит к вопросу об основном источнике сил на земле. Таким источником является Солнце. "Поток этой силы (т. е. энергии Солнца), проливающейся и на нашу Землю, есть та непрестанно-заводящаяся пружина, которая поддерживает в состоянии движения механизм всей происходящей на земле деятельности". Аккумуляторами солнечной энергии на земле являются растения. "Мир растений образует резервуар, в котором закрепляются и накопляются в целях их использования быстро летящие солнечные лучи - источник экономических благ, с которым неразрывно связано физическое существование человеческого рода..." Майер ставит вопрос об исследовании механизма поглощения солнечного света растениями. Это исследование было проведено великим русским учёным К. А. Тимирязевым. От растений Майер переходит к животным. Мы не имеем здесь возможности входить в эту часть работы, носящую специальный характер. Важно отметить, что Майер категорически восстаёт против утверждений Либиха и других, что источником механических эффектов является таинственная жизненная сила. Майер даёт другое научное определение источников тепловых и механических эффектов организма: "При поглощении кислорода, при поглощении пищи в организме постоянно происходит химический процесс, результатом которого являются и тепловые и механические эффекты".

Такова эта фундаментальная работа, прослеживающая круговорот всех известных в то время форм энергии на Земле. Но Майер не ограничивается этим. Он хочет рассмотреть вопрос о круговороте энергии во вселенной в общем виде. Он ставит проблему, решение которой наметилось только в наши дни,- об источнике энергии Солнца. Этой проблеме посвящено вышедшее в 1848 г. сочинение Майера "Динамика неба". Он решает вопрос в том смысле, что расход солнечной энергии покрывается энергией потока падающих на солнце метеоритов. Но этот поток должен увеличивать массу Солнца, что в свою очередь должно повлечь уменьшение периодов обращения планет, в частности Земли, на величину от 7/8 до 1/2 секунды в год. Астрономические наблюдения этого не подтверждают. Чтобы объяснить это несоответствие, Майер допускает, что излучение связано с потерей массы. Идея поистине замечательная! Кроме того, Майер указывает, что энергия, затрачиваемая при приливах и отливах, должна вызывать уменьшение скорости вращения Земли.

К тому времени, когда Майер опубликовал свою работу (1848), были сделаны определения механического эквивалента тепла Джоулем, Кольдингом, Гольцманом и появилась работа Гельмгольца "О сохранении силы". Новый принцип завоёвывал признание. Но возникли споры о приоритете.

В 1847 г. в журнале Парижской академии "Comptes rendus" ("Доклады") появился отчёт Джоуля о его исследованиях, в котором он совершенно не упоминает Майера. Майер счёл себя вынужденным представить в журнал сообщение о своих работах. Сообщение Майера появилось в том же журнале в 1848 г. Тогда Джоуль прислал критические замечания, напечатанные в XXVIII томе "Докладов". Джоуль указывал, что вычисление механического эквивалента, произведённое Майером, незаконно, ибо независимость теплоёмкости газа при постоянном объёме от его объёма, на которую опирается Майер в своих расчётах, была доказана только им, Джоулем, в 1843 г., а в 1842 г., когда Майер производил своё вычисление, существовало обратное мнение. Джоуль заключает, что Майер только предсказал существование определённого численного соотношения между теплотой и работой, но доказал наличие такого соотношения впервые только он, Джоуль. В следующем, 29-м томе журнала появилось опровержение Майера, в котором он указывал, что в своих расчётах он опирался на исследования Гей-Люссака, доказавшего в 1807 г. независимость Cv от v, процитировав соответствующее место из своей работы 1845 г. "Я убеждён,- говорит Майер,- что Джоуль сделал свои открытия о теплоте и силе, не зная моих, и признаю, что многочисленные заслуги этого известного физика внушают мне большое к нему уважение; но тем не менее я полагаю, что могу с полным правом снова повторить, что закон эквивалентности теплоты и живой силы, с его численным выражением, опубликовал впервые я (в 1842 г.)". На этом полемика в "С. R." оборвалась, но Майеру пришлось вскоре втянуться в полемику отнюдь не академического характера.

Заметим предварительно, что 1848 г. был, как известно, годом "бури и натиска". Германия жила напряжённой политической жизнью. Движение захватило и семью Майера, его брат принимал активное участие в революции, тогда как сам Майер отстал от событий и придерживался реакционных взглядов. Всё это, разумеется, не способствовало развитию нормальных отношений в семье, в ближайшем окружении Майера. На него, поглощённого своим открытием, не замечающего волнующих событий современности, родственники начали смотреть, как на маньяка. Мы увидим ниже, как это трагически отразилось на судьбе Майера.

14 мая 1849 г. в профессорской "Аугсбургской всеобщей газете" появилась заметка Майера под заглавием "Важное физическое открытие". В ней описывался способ определения механического эквивалента тепла, сообщалось об открытии Майера. Приват-доцент Тюбингенского университета Зейффер, земляк Майера, поместил в той же газете статью, содержащую грубые и издевательские нападки на Майера.

Эти нападки приняли характер неприкрытой травли, так как газета отказывалась поместить опровержение Майера. Вероятно, домашние приняли сторону газеты. Об атмосфере, создавшейся вокруг учёного, незадолго до этого с достоинством выдержавшего полемику с Джоулем, можно судить по тому, что в мае 1850 г. Майер предпринял попытку покончить самоубийством, выбросившись из окна. Его жизни угрожала серьёзная опасность, он пролежал несколько месяцев в больнице и после выздоровления остался на всю жизнь хромым. Всё же он нашёл в себе достаточно силы, чтобы ответить своим врагам отдельной брошюрой "Замечания о механическом эквиваленте тепла", вышедшей в 1851 г. в издании Гейльброннского книготорговца Ландгерра. После общих замечаний о цели и методе естествознания, указав, как на важнейшую цель установление точных количественных отношений в явлениях природы, Майер переходит к вопросу о природе тепла. Тепло возникает не только при химических процессах, но и в механических (трение, удар, сжатие). "Что же происходит при такого рода образовании теплоты?- Чтобы ответить на этот вопрос, надо измерять и считать".

"Если мы пойдём в этом направлении и измерим произведенное механическим путём количество теплоты, а также потраченную на это работу и если мы сравним между собой эти величины, то мы найдём тотчас же, что последние находятся между собой в мыслимо простейшем отношении, именно в неизменном пропорциональном отношении, и что это самое отношение имеет место и тогда, когда мы с помощью теплоты производим обратно рабочую силу".

"Резюмируя эти факты в немногих ясных словах, мы скажем: Теплота и движение превращаются друг в друга". Затем Майер указывает, что опыты приводят к выводу: для нагревания единицы воды на 1°С требуется работа, равная подъёму этой единицы на 1200 футов высоты. "Это число и есть механический эквивалент тепла".

Покончив таким образом с изложением существа открытия, кстати сказать, изложение ведётся в духе эмпирико-индуктивизма его противников, Майер переходит к защите своего приоритета. Он ссылается вновь на свои наблюдения на Яве, указывает, что именно ему принадлежит научная основа теории горения в организме, заключающаяся в том, что "порождённая живым телом механическая теплота должна находиться в неизменном количественном отношении к затраченной на это работе". Цитируя свою статью 1842 г., Майер указывает, что им введено новое понятие "силы".

"Сила есть нечто, что затрачивается при произведении движения, и это затраченное нечто, как причина- действия, равно произведенному действию".

Разобрав понятие силы, Майер останавливается на вопросе, почему он не сделал вывода, что "тепловые явления можно рассматривать просто как явления движения". Процитировав приведенное нами выше, вместе с замечаниями Тэта, место из своей статьи, Майер указывает, что связь между теплотой и движением даёт основание утверждать, что теплота, электричество и магнетизм не являются особенными жидкостями, но не более.

"Движение есть скрытая теплота, а теплота есть скрытое движение". Для понимания истинной природы тепла у нас нет ещё данных. Атом - дифференциал и не может сам по себе стать предметом исследования.

Заканчивает Майер указанием на эвристическую ценность нового принципа, позволяющего приступать к решению проблем, казавшихся недоступными. В частности таков вопрос о тепловом эффекте столкнувшихся космических тел.

"Нужно думать, что это защитительное сочинение было написано кровью Майера, исчерпав последние его силы", пишет Оствальд. Действительно, осенью 1751 г. Майер заболел воспалением мозга, после которого его поместили сначала в частный сумасшедший дом, а затем в казённую психиатрическую больницу с ужасным режимом. О переживаниях Майера можно судить по следующему месту из его последней работы "О разряжении" (1876):

"... Я хочу заметить, как противоестественна та безответственная рутина, которая при психических страданиях и умственных расстройствах, от которых ни одного смертного нельзя считать совершенно избавленным, подавляет столь необходимые разряжения в жестокой форме сумасшедших рубашек, сумасшедших стульев и кроватей. Это, конечно, способ очень удобный, не требующий решительно никакого искусства, но зато он причиняет несчастному громадный вред и, в лучшем случае, оставляет в нем чувство горечи".

Надо сказать, что сам Майер не считал себя душевнобольным. Имеются и другие свидетельства того, что родственники насильно отправили его в сумасшедший дом. Хотя Майер был выпущен в 1853 г., но распространился слух о его смерти в сумасшедшем доме. Впервые об этом сказал Либих в своём докладе в 1858 г., потом появились сообщения в печати и даже в "Биографическом словаре" Поггендорфа повторена эта версия. Несмотря на то что с 1862 г. Майер возобновил свою научную деятельность, она не могла уже прибавить к его научным заслугам ничего существенного. Правда, началось движение за признание его заслуг, стали издаваться собрания его трудов, но и здесь снова всплывали старые обиды.

Когда в 1872 г. появилась "Критическая история принципов механики" Е. Дюринга, в которой Дюринг выдвигает Майера в противовес Джоулю и Гельмгольцу, то эта защита вызвала недоброжелательное отношение Гельмгольца и к Майеру и к Дюрингу. Для Дюринга эта история кончилась тем, что Гельмгольц добился его увольнения из Берлинского университета. Для Майера, помимо несправедливого выпада Гельмгольца о его работах, защита Дюринга имела ту оборотную сторону, что развязностью и претенциозностью, свойственной этому писателю, осложнила действительное понимание его заслуг. А насколько далеко простиралось недоброжелательное отношение к Майеру, можно было видеть из того, что когда в 1862 г. Тиндаль избрал темой доклада работы Майера и воздал ему должное, назвав, по словам Клаузиуса, "имя человека, который, живя в маленьком немецком городке, без всякой научной поддержки и поощрения, с удивительной настойчивостью работал над развитием своих гениальных мыслей", то этот поступок Тиндаля вызвал резкое осуждение со стороны В. Томсона и Тэта*.

* (То обстоятельство, что статья "Энергия", содержавшая это осуждение, была написана только Тэтом, не имеет значения. Томсон, подписав вместе с Тэтом статью, в равной мере несёт за неё ответственность.)

Таким образом, если даже объективная позиция такого человека, как Тиндаль, вызвала такую резкую реакцию, то что, кроме вреда, могли сделать неумеренные, дурно пахнущие писания Дюринга? Однако Майер проникся симпатией к Дюрингу, вступил с ним в переписку и за полгода до своей смерти (он умер в марте 1878 г.) встретился с ним лично и рассказал о своих переживаниях.

Гельмгольц
Гельмгольц

Дюринг, который и без того имел большой опыт по части столкновений с "цеховыми учёными", не замедлил объяснить трагедию Майера именно травлей учёной касты, назвав при этом Майера "Галилеем XIX века". В этом выводе Дюринга имеется доля истины, но только доля. Трагедия Майера заключается в резком противоречии его гениальных идей со всем филистерским окружением, в котором он жил, и мировоззрением которого он был сам проникнут.

Его попытки вырваться из этого окружения и привели к трагическому исходу, а тогдашняя учёная корпорация не приняла его в свою среду. Майер жил изгоем, непризнанным гением, непонятый ни окружающими, ни учёными. Но он отнюдь не страдал "манией величия", которая, кстати сказать, была так свойственна Дюрингу. Он хотел, чтобы его выслушали и поняли, а этого-то как раз и не было. Время для полной оценки заслуг Майера пришло позже. Именно Энгельс подчёркивал, что Майер в 1842 г. создал новое - превращение формы движения. Сравнивая заслуги Гельмгольца и Майера, Энгельс пишет: "Уже в 1842 г. Майер утверждал "неуничтожимость силы", а в 1845 г. он, исходя из своей новой точки зрения, сумел сообщить гораздо более гениальные вещи об "отношениях между различными процессами природы", чем Гельмгольц в 1847 году"*.

* (Ф. Энгельс, Диалектика природы, изд. 1948 г., стр. 54.)

предыдущая главасодержаниеследующая глава




Пользовательского поиска




Физики впервые соединили в молекулу отдельные атомы

Учитель из Одессы записал углубленный онлайн-курс по физике. Он насчитывает 473 видеоурока и доступен на Youtube

Физики наблюдали за ходом часов 14 лет подряд

Разработан двумерный магнит из кремниевого аналога графена

Что такое пространство-время? Пытаемся разобраться

Пять неожиданных и грандиозных открытий физики

Пять неожиданных и грандиозных открытий физики

Мария Склодовская-Кюри - единственная в истории женщина, получившая две Нобелевские премии

Учёные получили 'жидкий свет' при комнатной температуре

Нобелевская премия по физике — 2017 - за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн

Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике 2003 г.

Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru