Открытие закона сохранения и превращения энергии — этого основного закона физики, как указывал неоднократно Энгельс, оказало решающее влияние на последующее развитие не только физики, но и всего естествознания. Энгельс относит это открытие к числу тех великих естественнонаучных открытий XIX в., благодаря которым был обоснован, по существу, диалектико-материалистический взгляд на природу.

Для того чтобы лучше выяснить значение названного открытия, следует остановиться на его предшествующей истории. У Энгельса исторический подход к естественнонаучным проблемам никогда не отрывался от логического подхода к ним, так же как и логический подход не исключал, а предполагал их историческое рассмотрение. Показать, как возникло то или другое современное физическое представление, значит сделать яснее самое его содержание, ибо в последнем, как правило, резюмируется вся история предшествующего проникновения человеческой мысли в данную область явлений природы.

Но было бы ошибочно полагать, будто Энгельс в вопросах истории науки ограничивался только тем, что подыскивал примеры для иллюстрации положений диалектики, диалектической логики. В действительности Энгельс гораздо глубже понимал задачи марксистской диалектики в области истории науки. Энгельс рассматривал законы диалектики не как сумму примеров, а как законы познания и как законы самого объективного мира — природы и обще ства. Исходя из такого, единственно правильного понимания сути диалектических законов, Энгельс конкретно применял метод материалистической диалектики к анализу одной из важнейших проблем истории физики, связанной с открытием и разработкой закона сохранения и превращения энергии.

Историю этого закона Энгельс рассматривал в связи с общим ходом развития человеческого познания в трех различных логических разрезах:

во-первых, в разрезе развития и совершенствования общего метода познания, общего подхода к явлениям природы, который развивался от непосредственного созерцания, через анализ, к синтезу;

во-вторых, с точки зрения раскрытия отдельных сторон движения, совершающегося в природе, сначала качественной его стороны, а затем количественной, и, наконец, единства обеих сторон, или меры, движепия;

в-третьих, в свете последовательной смены различных категорий и форм суждения, начиная с единичности, переходя к особенности и кончая всеобщностью.

Для древних греков было чем-то само собою разумеющимся признание неразрывности материи и движения. Раз все находится в непрерывном изменении, все течет, как говорил Гераклит, то пет и не может быть мертвой, неподвижной материи, лишенной внутренней активности, т. е. движения. Признавая несотворимость и неразрушимость материи, древние натурфилософы должны были, естественно, признавать несотворимость и неразрушимость неразрывно связанного с материей движения. Но это признание принимало часто очень наивную форму: например, Фалес утверждал, что магнит обладает душой, а потому способен притягивать железо.

В этом натурфилософском утверждении Энгельс видел первый намек на основной закон физики потому, что с понятием «души» связано представление о чем-то неотделимом от ее носителя, в данном случае от материи.

Вот почему Энгельс в «Диалектике природы» дважды цитирует следующее место из «Истории философии» Гегеля, в котором дается оценка отмеченной идее Фалеса. «Лучше сказать, что магнит» (как выражается Фалес) «имеет душу, чем говорить, что он имеет силу притягивать: сила — это такое свойство, которое, как отделимое от материи, мы представляем себе в виде предиката; душа, на против, есть это движение самого себя, одно и то же с природой материи»

Приводя это положение, Энгельс показывает, что по общему своему пониманию взаимной связи материи и движения Фалес стоит ближе к современному учению о движении (энергии), чем те естествоиспытатели, которые пользовались вместо понятия «энергия» понятием «сила», поскольку «сила» предполагает нечто такое, что действует на материю извне, будучи отделимо от нее1 2.

Неразрывность материи и движения Энгельс отмечает и у тех древних атомистов, у которых атомы мыслились движущимися вечно и безостановочно. Так, например, Энгельс выписывает утверждение Эпикура, что «атомы непрерывно движутся» 3.

Такова первая стадия подготовки открытия закона.

Говоря про физические учения о движении, Энгельс отмечает, что первоначально возникающий в истории науки взгляд, пусть даже самый наивный, оказывается в основном более верным, чем следующий за ним взгляд, который обычно является односторонним.

Метафизик, искусственно расчленяя природу в целях познания ее частностей, трактует границы между различными областями природы не как относительные, а как абсолютные; вещи и явления он рассматривает как совершенно обособленные, не связанные между собой, а потому не в движении, а в неподвижном состоянии.

По мнению метафизика, материя сама по себе вовсе не обладает внутренним движением; движение ей не присуще, а сообщается откуда-то извне, со стороны. Материя и движение оказываются абсолютно оторванными друг от друга. Поэтому материя выступает как нечто недеятельное по своей природе, мертвое, лишенное всякой внутренней активности, всякого самодвижения.

Теперь такой взгляд кажется странным. Но лет 200— 300 назад он был совершенно закономерным, так как в то время получила более пли менее полное развитие только механика (земная и небесная), а механика толковала движение именно «механически», как нечто внешне сообщен ное и переданное телу извне (например, путем толчка или удара). Будучи распространен на всю природу, такой взгляд неизбежно приводил к тому одностороннему пониманию материи, которое мы только что охарактеризовали.

Исаак Ньютон в своих «Математических началах натуральной философии» заложил фундамент классической механики. Имя Ньютона Энгельс отмечает, когда говорит, что в первом периоде развития естествознания в области механики и математики «были совершены великие дела» 4. По словам Энгельса, открытые Кеплером законы движения планет Ньютон сформулировал под углом зрения общих законов движения. Но, разрабатывая и систематизируя тогдашнюю механику, Ньютон не мог избежать такой трактовки взаимоотношения материи и движения, которая, естественно, навязывалась ему самим методом механики.

«Врожденная сила материи,— говорит Ньютон,— есть присущая ей способность сопротивления...» 5.

Эту «врожденную силу» Ньютон именует дальше «силой инерции». Следовательно, термин «сила» употреблен здесь в смысле инерции материи.

Движение, по Ньютону, оказывается чем-то внешним по отношению к материи. Оно превращено в особую «силу», действующую на тело извне и сообщающую ему движение. «Сила проявляется единственно только в действии, и по прекращении действия в теле не остается» 6.

С помощью представления о силах естествоиспытатели, следуя за Ньютоном, расчленили всю природу на отдельные области, в каждой из которых действовала своя неизменная сила, не связанная с другими силами.

Отдельные формы движения материи были превращены в XVIII в. в особые вещества или невесомые жидкости — теплород, электрические и магнитные жидкости и т. п. Все тепловые явления, в отличие от остальных физических явлений, объединялись вместе на основании того, что они вызываются одной постоянной причиной — теплородом. Когда химик Блэк, изучая процесс плавления льда, обнаружил явление «скрытой теплоты», он сделал вывод: «Следовательно, некоторое количество тепла или теплорода, переходящего в тающий лед, идет на превращение льда в жидкость, без какого-либо заметного повышения температуры последней. При этом тепло как бы поглощается водою или скрывается в ней таким образом, что термометр не обнаруживает его присутствия» 7. Позднее возникло объяснение, согласно которому теплород может вступать в более тесное химическое соединение с частицами воды и «скрываться», образуя вокруг них весьма плотную оболочку.

Эти взгляды в корне отличались от первоначальных представлений, что теплота есть род движения. Такие представления существовали еще в XVII в. Лишь в XVIII в. выступил на сцену теплород.

Но значит ли это, что учение о теплороде, будучи ложным, не принесло науке никакой пользы? Нет, не значит. Энгельс говорит об этом так: «Старый метод исследования и мышления, который Гегель называет «метафизическим»... имел в свое время великое историческое оправдание» 7 8.

Выделение тепловой формы движения в особое «вещество» (теплород) и позволило физикам XVIII в. изучить особенности тепловых явлений. Хотя взгляд на тепло как род движения был в общем правильнее, однако он не давал возможности приступить к конкретному изучению частностей. А так как очередная задача физики XVIII в. состояла именно в изучении этих частностей, в изучении различных форм тепловых явлений, то взгляды на тепло как на особое движение вначале могли только затруднить выполнение этой задачи. Вот почему Энгельс говорит: «Открытие, что теплота представляет собой некоторое молекулярное движение, составило эпоху в науке. Но если я не имею ничего другого сказать о теплоте кроме того, что она представляет собой известное перемещение молекул, то лучше мне замолчать» 9.

Действительно, опираясь на абстрактную механическую концепцию теплоты, физики не смогли бы открыть «скры тый теплород», составивший основу всего учения о теплоте в XVIII в.

Такова вторая стадия подготовки открытия закона.

Вместе с тем Энгельс со всей резкостью подчеркивает значение тех взглядов, которые уже в этот метафизический период естествознания, будучи высказаны в натурфилософской форме, предвосхищали позднейшее открытие закона сохранения и превращения энергии. В то время как большинство естествоиспытателей выдумывало всевозможные «силы» и «невесомые жидкости», облегчавшие расчленение природы, философ Декарт впервые высказал в общефилософской форме положение о неуничтожаемости движения 10 11.

С этой точки зрения Энгельс подходил к оценке некоторых положений о природе движения, высказанных позднее Гегелем. Конечно, Гегель был идеалистом, и как идеалист он в корне извращал общий взгляд на природу. Природа для него была только инобытием мистической абсолютной идеи. В ходе «саморазвития» эта идея достигает той стадии, в которой она превращается якобы в природу, творит природу, причем творит ее сразу во всех ее формах и проявлениях. Поэтому, с точки зрения Гегеля, природа и, следовательно, материя, созданная духом (идеей), неспособна была развиваться; все ее формы только сосуществовали в пространстве как данные, а не возникали одна из другой, более сложные из более простых, высшие из низших. «...Натурфилософия, особенно в ее гегелевской форме, грешила в том отношении, что она не признавала у природы никакого развития во времени, никакого следования «одного за другим», а признавала только сосуществование «одного рядом с другим»» п,— писал Энгельс.

В другом месте он говорил: «У Гегеля природа, как простое «отчуждение» идеи, не способна к развитию во времени; она может лишь развертывать свое многообразие в пространстве, и, таким образом, осужденная на вечное повторение одних и тех же процессов, она выставляет одновременно и одну рядом с другой все заключающиеся в ней ступени развития».

И эту бессмыслицу развития в пространстве, но не во времени, добавляет Энгельс, Гегель навязывал природе тогда, когда уже достаточно были разработаны естественные науки, чтобы можно было предвидеть новейшую теорию развития.

Однако коренные пороки гегелевской системы не заслоняли от Энгельса того факта, что у Гегеля в его «Натурфилософии» было немало верных и гениальных выводов относительно взаимной связи некоторых отдельных явлений; хотя эти выводы были нередко выражены Гегелем в извращенной форме, тем не менее Энгельс вскрывает у Гегеля зачатки диалектического подхода к природе и противопоставляет эти зачатки воззрениям некоторых естествоиспытателей того времени. Отыскивать у Гегеля паралогизмы и передержки — это работа школьника, пишет Энгельс Шмидту 1 ноября 1891 г. «Гораздо важнее отыскать под неправильной формой и в искусственной связи верное и гениальное» 13.

Вот почему Энгельс выписывает то место из гегелевской «Натурфилософии», где говорится: «Подобно тому как нет движения без материи, так нет и материи без движения» 14.

Особенно много внимания Энгельс уделил критике ограниченного учения о «силах». Эмпирики первой трети XIX в. «думали, что объяснили все необъясненные еще явления, подставив под них какую-нибудь силу — силу тяжести, плавательную силу, электрическую контактную силу и т. д., или же, где это никак не подходило, какое-нибудь неизвестное вещество: световое, тепловое, электрическое и т. д.» 15. По сравнению с такими грубо метафизическими воззрениями взгляды Гегеля на природу при всей идеалистичности их философской основы оказывались все же более прогрессивными, так как они содержали зачатки подлинно диалектического подхода к пониманию неразрывности материи и движения, чего не было в метафизическом учении о силах и невесомых материях.

Теплота, электричество и т. д. для Гегеля не являются «силами» или «веществами», отдельными от материи, а суть формы ее движения, ее состояния. Энгельс показывает, что в этом отношении позиция Гегеля принципиально совпадает с позицией Фарадея, который был непосредственным предшественником Майера и Грова. Физики-эмпирики, такие, как Томас Томсон, не понимали смысла фара-деевского учения, так же как и смысла гегелевской натурфилософии; они лишь пожимали плечами, когда, например, читали у Гегеля, что «в электрической искре «особенная материальность напряженного тела еще не входит в процесс, а только определена в нем элементарно и как проявление души» и что электричество — это «собственный гнев, собственное бушевание тела», его «гневная самость», которая «проявляется в каждом теле, когда его раздражают»» 16.

Это рассуждение, приведенное Энгельсом в «Диалектике природы», весьма напоминает идею Фалеса о магните, обладающем душою.

Узкому эмпирику такое рассуждение должно было казаться сплошной натурфилософской спекуляцией, подобной приписыванию души магниту. Энгельс же вскрывает глубокое рациональное содержание этой, далекой от физики по форме, мысли Гегеля. Не случайно Энгельс цитирует ее в одной из наиболее специальных своих статей, посвященной электричеству. «И все же основная мысль у Гегеля и Фарадея тождественна. Оба восстают против того представления, будто электричество есть не состояние материи, а некоторая особая, отдельная материя» 17.

Следовательно, философ Гегель, так же как и физик Фарадей, нащупывает в области электрических явлений единство материи и движения — вот вывод, к которому приходит Энгельс.

Энгельс останавливается на работах Гегеля и Декарта в связи с основным законом физики XIX в. и показывает, как философская мысль опережала фактическое развитие физики; если бы естествоиспытатели в своем огромном большинстве не ощущали страха перед теоретическим мышлением, то они могли бы извлечь для себя из философии такие следствия, которые осветили бы путь для конкретного экспериментального исследования.

В самом деле, познание природы не исчерпывается ее расчленением на отдельные области. Чем глубже познается каждая ее область в отдельности, чем полнее изучается каждая форма движения материи в ее отрыве от других форм, тем резче обнаруживается односторонность такого способа изучения и необходимость перехода к изучению форм движения в их взаимной связи. Уже тот факт, что при трении можно получить неограниченное количество тепла, в корне противоречил идее вещественного теплорода, запасы которого в теле должны были мыслиться строго ограниченными.

Приходилось допускать, что механическое движение при трении совершенно уничтожается, превращается в ничто, а теплород в этот же самый момент появляется из ничего. Достаточно было сопоставить оба факта, чтобы обнаружить между ними связь: сразу же становилось ясно, что причиной появляющейся теплоты является исчезающее механическое движение. Тем самым физики логически приходили к необходимости изучать различные формы движения не разорванно, а в их связи. Это значит, что познание, изучившее порознь отдельные частности, вновь возвращалось к первоначальной концепции, согласно которой природа рассматривается как нечто единое, целое. Однако теперь это представление было обосновано предварительным изучением частностей, а потому было строго научным, тогда как у греков оно было результатом непосредственного созерцания природы.

В 1842—1845 гг. благодаря открытию Р. Майера, а также Грова и Джоуля был устранен метафизический разрыв между отдельными формами движения. Майер исходит из того, что если сила есть причина явления, то она равна действию. Далее он показывает, что все явления природы образуют единую цепь переходов форм единого движения. В установлении этого единства, вместо прежнего резкого обособления одних форм движения от других, Майер и видит главную цель своего исследования. «Выскажем великую истину: «Не существует никаких нематериальных материй»,— говорит он.— Мы прекрасно сознаем, что мы ведем борьбу с укоренившимися и канонизированными крупнейшими авторитетами гипотезами, что мы хотим вместе с невесомыми жидкостями изгнать из учения о природе все, что осталось от богов Греции».

Энгельс показывает, что открытие закона сохранения и превращения энергии прежде всего означает установление связи и единства явлений неорганической природы: «Из науки была устранена случайность наличия такого-то и такого-то количества физических сил, ибо были доказаны их взаимная связь и переходы друг в друга. Физика, как уже ранее астрономия, пришла к такому результату, движущейся материи как на последний вывод науки» 19.

В другом месте Энгельс говорит: «Теперь было доказано, что все бесчисленные действующие в природе причины, которые до сих пор вели какое-то таинственное, не поддававшееся объяснению существование в виде так называемых сил.., являются особыми формами, способами существования одной и той же энергии, т. е. движения» 20. И дальше: «Единство всего движения в природе теперь уже не просто философское утверждение, а естественнонаучный факт» 21.

Энгельс показывает, что в свете учения о превращении энергии природа стала рассматриваться как находящаяся в непрерывном движении и изменении. В мышлении естествоиспытателей материя вновь обрела активность и перестала играть роль недеятельной массы, какую отвел для нее Ньютон. Это обстоятельство Энгельс подчеркивает с особой силой. Отмечая, например, что «термин «энергия» отнюдь не дает правильного выражения всему отношению движения», Энгельс добавляет: «Кроме того, он допускает видимость того, будто «энергия» есть нечто внешнее для материи, нечто привнесенное в нее. Но во всяком случае этот термин заслуживает предпочтения перед выражением «сила»» 22.

Итак, Энгельс рассматривает открытие закона сохранения и превращения энергии как возврат к первоначальному диалектическому взгляду греческих философов на природу, но обогащенному изучением конкретных частностей.

Такова третья стадия в истории открытия закона.

Современные физические теории — квантовая механика, теория относительности и вся ядерная физика — бле стяще подтвердили, что развитие основного физического закона шло именно по пути раскрытия все более глубокой неразрывной связи между материей и движением. Зависимость массы электрона от скорости его движения, отсутствие «покоящейся» массы у кванта света (у фотона) свидетельствуют о неразрывности материи и движения. Покоящегося, остановленного фотона в природе не существует. Нельзя лишить фотон как материальную частицу присущего ему движения. Пока фотон существует, он движется со скоростью света, т. е. 300 тыс. км/сек.

Если, например, по гладкой поверхности катится шар, то мы можем его остановить, можем лишить его механического движения, которым он обладает. Но мы не в силах подобным образом остановить фотон. Ставя на пути движения кванта какое-либо препятствие, способное задержать его (поглотить его движение), мы не останавливаем фотон, но уничтожаем его как таковой, ибо движение фотона поглощается всегда неразрывно с его материальной основой. Выведенный Эйнштейном общий закон, устанавливающий неразрывность материи и движения в форме количественной соотносительности массы и энергии, явился триумфом физики: он блестяще подтвердил основное положение, что «энергия» не есть что-то внешнее для материи, что-то привитое ей, а есть определенный род движения. После смерти Энгельса положение о неразрывности материи и движения было развито Лениным в соответствии с новыми физическими открытиями, подтвердившими диалектический материализм.

Итак, исторический путь познания основного закона физики шел от непосредственного созерцания движущейся материи в ее целостности, через ее анализ — через расчленение движения и материи и через разобщение отдельных форм движения друг от друга — к синтетическому охвату движущейся материи вновь как единого целого, но уже не непосредственно, а на основе проведенного анализа ее отдельных сторон. История физики служит, таким образом, конкретным примером одного из элементов диалектики, отмеченного Лениным.