РАЗЛИЧИЕ ПОЛОЖЕНИЯ В КОНЦЕ ДРЕВНЕГО МИРА, ОКОЛО 300 г., И В КОНЦЕ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ — 1453 г.28 14 страница

Но, наряду с этим взглядом на электричество как на особого рода материю, вскоре появилась и другая точка зрения, со­гласно которой оно является простым состоянием тел, «силой», или, как мы сказали бы теперь, особой формой движения. Мы выше видели, что Гегель, а впоследствии Фарадой разделяли эту точку зрения. После того как открытие механического эквивалента теплоты окончательно устранило представление о каком-то особом «теплороде» и доказало, что теплота есть покое молекулярное дви­жение, следующим шагом было применение нового метода также и к изучению электричества и попытка определить его механиче­ский эквивалент. Это удалось вполне. В особенности опыты Джоуля, Фавра и Рауля но только установили механический и термический эквиваленты так называемой «электродвижущей си­лы» гальванического тока, но и доказали ее полную эквивалент­ность энергии, высвобождаемой химическими процессами в галь­ваническом элементе или потребляемой ими в электролитической ванне. Благодаря этому делалась все более несостоятельной гипотеза о том, будто электричество есть какая-то особая мате­риальная жидкость.

Однако аналогия между теплотой и электричеством была все же неполной. Гальванический ток все еще отличался в очень суще­ственных пунктах от теплопроводности. Все еще нельзя было ука­зать, что собственно движется в электрически заряженных телах.

{88}

Допущение простых молекулярных колебаний, как в случае теплоты, оказалось здесь недостаточным. При колоссальной ско­рости электричества, превосходящей даже скорость света⁷, все еще трудно было отказаться от представления, что между молеку­лами тела здесь движется нечто вещественное. Здесь-то и высту­пают новейшие теории Клерка Максвелла (1864 г.), Ганкеля (1865 г.), Рейнара (1870 г.) и Эдлунда (1872 г.) в согласии с вы­сказанной уже в 1846 г. впервые Фарадеем гипотезой, что электри­чество — это движение некоей, заполняющей все пространство, а следовательно, и пронизывающей все тела упругой среды, дискрет­ные частицы которой отталкиваются обратно пропорционально квадрату расстояния; иными словами, что электричество — это движение частиц эфира и что молекулы тел принимают участие в этом движении. Различные теории по-разному изображают ха­рактер этого движения; теории Максвелла, Ганкеля и Рейнара, опираясь на новейшие исследования о вихревых движениях, ви­дят в нем — калодая по-своему — тоже вихревое движение. И, та­ким образом, вихри старого Декарта снова находят почетное место во все новых областях знания. Мы здесь не будем вдаваться в рас­смотрение подробностей этих теорий. Они сильно отличаются друг от друга и наверное испытают еще много переворотов. Но в ле­жащей в основе всех их концепции заметен решительный прогресс: представление о том, что электричество есть воздействующее на молекулы тел движение частиц пронизывающего всю весомую мате­рию светового эфира. Это представление примиряет между собою обе прежние концепции. Согласно этому представлению, при элек­трических явлениях действительно движется нечто вещественное, отличное от весомой материи. Но это вещественное не есть само электричество. Скорее наоборот, электричество оказывается в са­мом деле некоторой формой движения, хотя и не непосредствен­ного, прямого движения весомой материи. Эфирная теория ука­зывает, с одной стороны, путь, как преодолеть грубое первона­чальное представление о двух противоположных электрических жидкостях; с другой же стороны, она дает надежду выяснить, что является собственно вещественным субстратом электрического движения, что собственно за вещь вызывает своим движением электрические явления.

У эфирной теории можно уже отметить один бесспорный успех. Как известно, существует по крайней мере один пункт, в ко­тором электричество прямо изменяет движение света: оно вра­щает плоскость поляризации его. Клерк Максвелл, опираясь на свою вышеуказанную теорию, вычислил, что удельная диэлектри­ческая постоянная какого-нибудь тела равна квадрату его пока­зателя преломления света. Больцман исследовал различные непро­водники в отношении их диэлектрической постоянной и нашел, что для серы, канифоли и парафина квадратный корень из этой постоянной равен их показателю преломления света. Наибольшее

{89}

наблюдавшееся при этом отклонение — для серы — равнялось только 4%. Таким образом, специально максвелловская эфирная теория была подтверждена экспериментально.

Но потребуется еще немало времени и труда, пока с помощью новых опытов удастся вылущить твердое ядро из этих противо­речащих друг другу гипотез. А до тех пор или же пока и эфирная теория не будет вытеснена какой-нибудь совершенно новой теорией, учение об электричестве находится в том непри­ятном положении, что оно вынуждено пользоваться терминоло­гией, которую само оно признает неверной. Вся его термино­логия еще основывается на представлении о двух электрических жидкостях. Оно еще говорит совершенно без стеснения об «электри­ческих массах, текущих в телах», о «разделении электричеств в каждой молекуле» и т. д. В значительной мере это зло, как сказано, с неизбежностью вытекает из современного переходного состояния науки; но оно же, при господстве односторонней эмпи­рии как раз в этой отрасли знания, со своей стороны, немало содействует сохранению той идейной путаницы, которая имела место до сих пор.

Что касается противоположности между так называемым ста­тическим электричеством (или электричеством трения) и динами­ческим электричеством (или гальванизмом), то ее можно считать опосредствованной, с тех пор как научились получать при помощи электрической машины длительные токи и, наоборот, производить при помощи гальванического тока так называемое статическое электричество, заряжать лейденские банки и т. д. Мы оставим здесь в стороне статическое электричество и точно так же магне­тизм, рассматриваемый теперь тоже как некоторая разновидность электричества. Теоретического объяснения относящихся сюда явлений придется во всяком случае искать в теории гальваниче­ского тока; поэтому мы остановимся преимущественно на по­следней.

Длительный ток можно получить различными способами. Ме­ханическое движение масс производит прямо, путем трения, бли­жайшим образом лишь статическое электричество; для получения таким путем длительного тока нужна огромная непроизводитель­ная затрата энергии; чтобы движение это по крайней мере в боль­шей своей части превратилось в электрическое движение, оно нуждается в посредстве магнетизма, как в известных магнито­электрических машинах Грамма, Сименса и т. д. Теплота может превращаться прямо в электрический ток, как, например, в месте спайки двух различных металлов. Высвобождаемая химическим действием энергия, проявляющаяся при обычных обстоятельствах в форме теплоты, превращается при определенных условиях в элек­трическое движение. Наоборот, последнее превращается при нали­чии соответственных условий во всякую другую форму движе­ния: в движение масс (в незначительной мере непосредственно в

{90}

электродинамическом притяжении и отталкивании; в крупных же размерах, опять-таки посредством магнетизма, в электромагнит­ных двигателях); в теплоту — повсюду в замкнутой цепи тока, если только не происходит других превращений; в химическую энер­гию — во включенных в цепь электролитических ваннах и вольта­метрах, где ток разлагает такие соединения, с которыми иным путем ничего нельзя поделать.

Во всех этих превращениях имеет силу основной закон о количественной эквивалентности движения при всех его видо­изменениях. Или, как выражается Видеман, «согласно закону со­хранения силы, механическая работа, употребленная каким-нибудь образом для получения тока, должна быть эквивалентна той работе, которая необходима для произведения всех действий тока» ⁸. При переходе движения масс или теплоты в электриче­ство^* здесь не представляется никаких трудностей: доказано, что так называемая «электродвижущая сила» равна в первом случае потраченной для указанного движения работе, а во втором случае «в каждом спае термоцепи прямо пропорциональна его абсолютной температуре» (Wiedemann, III, S. 482), т. е. опять-таки пропор­циональна имеющемуся в каждом спае измеренному в абсолют­ных единицах количеству теплоты. Закон этот, как доказано, применим и к электричеству, получающемуся из химической энергии. Но здесь дело не так просто, —по крайней мере с точки зрения ходячей в наше время теории. Поэтому присмотримся не­сколько внимательнее к этому случаю.

Фавру принадлежит одна из прекраснейших серий опытов касательно тех превращений форм движения, которые могут быть осуществлены при помощи гальванической батареи (1857— 1858 гг.)⁹. Он ввел в один калориметр батарею Сми из пяти эле­ментов; в другой калориметр он ввел маленькую электромагнит­ную двигательную машину, главная ось и шкив которой высту­пали пару?ку для любого механического использования. Всякий раз при получении в батарее одного грамма водорода, respective [соответственно] при растворении 32,6 грамма цинка (выражен­ного в граммах прежнего химического эквивалента цинка, рав­ного половине принятого теперь атомного веса 65,2) имели место следующие результаты:

А. Батарея в калориметре замкнута на себя, с выключе­нием двигательной машины: теплоты получено 18 682, respective 18 674 единицы.

{91}

B. Батарея и машина сомкнуты в цепь, но машина затормо­жена: теплоты в батарее —16 448, в машине—2 219, вместе — 18 667 единиц.

C. Как В, но машина находится в движении, не поднимая, однако, груза: теплоты в батарее—13 888, в машине—4 769, вместе —18 657 единиц.

Б. Как С, но машина поднимает груз п производит при этом механическую работу, равную 131,24 килограмметра: теплоты в батарее—15 427, в машине — 2 947, вместе—18 374 единицы; потеря по сравнению с вышеприведенной величиной в 18 682 еди­ницы составляет 308 единиц теплоты. По произведенная механиче­ская работа в 131,24 килограмметра, помноженная на 1000 (что­бы перевесш граммы химического результата в килограммы) и разделенная на механический эквивалент теплоты, равный 423,5 ки­лограмметра¹⁰, дает 309 единиц теплоты, т. е. в точности выше­приведенную разницу, как тепловой эквивалент произведенной механической работы.

Таким образом, и для электрического движения убедительно доказана — в продолах неизбежных погрешностей опыта — экви­валентность движения при всех его превращениях. И точно так же доказано, что «электродвижущая сила» гальванической цепи есть не что иное, как превращенная в электричество химическая энергия, и что сама цепь есть не что иное, как приспособление, аппарат, превращающий освобождающуюся химическую энергию в электричество, подобно тому как паровая машина превра­щает доставляемую ей теплоту в механическое движение, причем в обоих случаях совершающий превращение аппарат не приба­вляет еще от самого себя какой-либо добавочной энергии.

Но здесь перед традиционными воззрениями возникает неко­торая трудность. Эти воззрения приписывают цепи, на основании имеющихся в ней отношений контакта между жидкостями и ме­таллами, некоторую «электрическую разъединительную силу», которая пропорциональна электродвижущей силе и которая, сле­довательно, представляет для некоторой данной цепи определен­ное количество энергии. Как же относится этот источник энергии, присущий, согласно традиционным взглядам, цепи как таковой, помимо всякого химического действия, как относится эта электри­ческая разъединительная сила к энергии, освобождаемой хими­ческим действием? И если она является независимым от химиче­ского действия источником энергии, то откуда получается доста­вляемая ею энергия?

Вопрос этот, поставленный в более или менее неясной форме, образует пункт раздора между основанной Вольтой контактной теорией и вскоре вслед за этим возникшей химической теорией гальванического тока.

Контактная теория объясняла ток из электрических напряже­ний, возникающих в цепи при контакте металлов с одной или

{92}

несколькими жидкостями или же жидкостей между собою, и из их выравнивания, respective [соответственно] из выравнивания в замк­нутой цепи напряжений разделенных таким образом противопо­ложных электричеств. Возникающие при этом химические изме­нения рассматривались чистой контактной теорией как нечто со­вершенно второстепенное. В противоположность этому Риттер утверждал уже в 1805 г., что ток может возникнуть лишь в том случае, если возбудители его действуют химически друг на друга уже до замыкания цепи. В общем виде Видеман (т. I, стр. 784) резюмирует эту старую химическую теорию таким образом, что, согласно ей, так называемое контактное электричество «может появиться лишь в том случае, если одновременно с этим имеет место действительное химическое воздействие друг на друга со­прикасающихся тел или же некоторое, хотя бы и не непосредствен­но связанное с химическими процессами, нарушение химического равновесия, некоторая тенденция к химическому действию».

Мы видим, что вопрос об источнике энергии гальванического тока ставится обеими сторонами совершенно косвенным образом, что, впрочем, едва ли могло быть в те времена иначе. Вольта и его преемники находили вполне естественным, что простое соприкос­новение разнородных тел может порождать длительный ток, сле­довательно, совершать определенную работу без возмещения. Риттер же и его приверженцы столь же мало разбирались в во­просе о том, как химическое действие способно вызвать в цепи ток и его работу. Но если для химической теории пункт этот давно выяснен трудами Джоуля, Фавра, Рауля и других, то контактная теория, наоборот, все еще находится в прежнем положении. Поскольку она сохранилась, она в существенном все еще не поки­нула своего исходного пункта. Таким образом, в современном учении об' электричестве все еще продолжают существовать пред­ставления, принадлежащие давно превзойденной эпохе, когда приходилось довольствоваться тем, чтобы указывать для любого действия первую попавшуюся кажущуюся причину, выступающую на поверхности, хотя бы при этом получалось, что движение воз­никает из ничего, т. е. продолжают существовать представления, прямо противоречащие закону сохранения энергии. Дело ни­сколько не улучшается оттого, что у этих представлений отни­мают их наиболее предосудительные стороны, что их ослабляют, разжижают, оскопляют, прикрашивают, — путаница от этого должна становиться только хуже.

Как мы видели, даже старая химическая теория тока признает контакт в цепи совершенно необходимым для образования тока; она утверждает только, что этот контакт не способен никогда со­здать длительного тока без одновременного химического действия. И в наше время остается само собою разумеющимся, что контакт­ные приспособления цепи образуют как раз тот аппарат, при по­мощи которого освобождаемая химическая энергия превращается

{93}

в электричество, и что от этих контактных приспособлений зави­сит существенным образом то, перейдет ли действительно хими­ческая энергия в электрическое движение и какое именно коли­чество ее перейдет.

В качестве одностороннего эмпирика Видеман старается спасти от старой контактной теории все, что только можно. Последуем за ним по этому пути,

«Хотя действие контакта химически индиферентных тел, — говорит Видеман (т. I, стр. 799),—например металлов, не необ­ходимо, как это раньше думали, для теории гальванического стол­ба¹¹ и не доказывается тем, что Ом вывел из него свой закон,— который может быть выведен и без этого допущения, —и что Фехнер, который экспериментально подтвердил этот закон, также защищал контактную теорию, но все же нельзя отрицать, по край­ней мере при имеющихся теперь опытах, возбуждения электри­чества путем контакта металлов ¹¹, даже если бы получающиеся при этом результаты всегда страдали с количественной стороны неизбежной ненадежностью из-за невозможности сохранить в абсо­лютной чистоте поверхности соприкасающихся тел».

Мы видим, что контактная теория стала очень скромной. Она соглашается с тем, что она вовсе не необходима для объяснения тока, а также с тем, что она не была доказана ни теоретически Омом, ни экспериментально Фехнером. Она даже признает, что так называемые основные опыты, на которые она только и может еще опереться, с количественной стороны могут давать всегда лишь ненадежные результаты, и требует в конце концов от нас лишь одного: чтобы мы признали, что вообще благодаря контакту — хотя бы только металлов! — получается движение электричества.

Если бы контактная теория ограничивалась только этим, то против нее нельзя было бы возразить ни слова. Действительно, приходится безусловно признать, что при контакте двух металлов имеют место электрические явления, при помощи которых можно заставить вздрагивать препарированную ножку лягушки, зарядить электроскоп и вызвать другие движения. Вопрос только прежде всего в том, откуда получается потребная для этого энергия.

Чтобы ответить па этот вопрос, мы должны, по Видеману (т. I, стр. 14), «прибегнуть примерно к следующим¹² соображениям: если разнородные металлические пластинки А и В сблизить между собою до незначительного расстояния, то они начинают притяги­вать друг друга благодаря силам сцепления. При своем соприкос­новении они теряют живую силу движения, сообщенную им этим притяжением. (При допущении того, что молекулы метал­лов находятся в непрерывном колебании, здесь могло бы¹² иметь место также и изменение их колебаний с потерей живой силы, если при контакте разнородных металлов прикасаются друг к другу разновременно колеблющиеся молекулы.)Утрачиваемая живая сила в значительной своей части ¹²превращается в теплоту.

{94}

Незначительная же часть¹² ее уходит на то, чтобы перераспре­делить иным образом неразделенные до этого электричества. Как уже выше было упомянуто, сближенные между собою тела заря­жаются равными количествами положительного и отрицательного электричеств в силу, быть может¹³, неодинакового для обоих электричеств притяжения».

Скромность контактной теории становится все больше. Сперва она признает, что огромная электрическая разъединительная сила, которая призвана совершить впоследствии такую колос­сальную работу, не обладает сама по себе никакой собственной энергией и что она не может функционировать, пока ей не будет сообщена энергия извне. А затем для нее указывается какой-то карликовый источник энергии—живая сила сцепления, которая действует только на ничтожно малых, едва доступных измерению расстояниях и которая заставляет тела проходить столь же ма­лый, едва измеримый путь. Но это неважно: она бесспорно суще­ствует и столь же бесспорно исчезает при контакте. Однако и этот минимальный источник дает еще слишком много энергии для пашей цели: значительная часть последней превращается в теплоту и лишь незначительная доля ее служит для того, чтобы вызвать к жизни электрическую разъединительную силу. Хотя, как известно, в природе немало примеров того, что крайне ни­чтожные импульсы вызывают колоссальнейшие действия, но, по-видимому, и сам Видеман чувствует, что его едва сочащийся ка­пельками источник энергии здесь совершенно не достаточен, и вот он пытается отыскать второй возможный источник ее в гипо­тетической интерференции молекулярных колебаний обоих метал­лов на поверхностях их соприкосновения. Но, не говоря уже о про­чих встречающихся нам здесь трудностях, Гров и Гассио доказали, что для возбуждения электричества вовсе не необходим реальный контакт, как об этом нам рассказывает сам Видеман страницей раньше. Словом, чем больше мы вглядываемся в источник энер­гии для электрической разъединительной силы, тем больше он иссякает.

И все же до сих пор мы почти не знаем другого источника для возбуждения электричества при контакте металлов. По Науману («Allgemeine und physikalische Chemie», Heidelberg 1877, S. 675)¹⁴, «контактно-электродвижущие силы превращают теплоту в эле­ктричество»; он находит «естественным допущение, что способность этих сил вызывать электрическое движение основывается на на­личном количестве теплоты, или является, иными словами, функ­цией температуры», что доказано, дескать, также и эксперименталь­но работами Леру. Также и здесь нашим уделом остается полная неопределенность. Закон вольтова ряда металлов запрещает нам сводить вопрос к химическим процессам, в незначительной мере непрерывно происходящим на поверхностях соприкосновения, всегда покрытых тонким, почти неустранимым нашими средства­

---

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 78; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!