Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации

«Есть много процессов, которыми форма силы изменяется так, что происходит видимое превращение одной силы в другую, - писал Майкл Фарадей. - Так можно превратить химическую силу в электрический ток или наоборот. Изящные опыты Зеебека и Пельтье показывают взаимную обратимость электричества и магнетизма¹¹.

Но ни в одном случае... нет чистого творения силы без соответствующего исчезновения чего-либо взамен ее».

Чего-либо... Но чего же? Силы? Да нет же, не силы - энергии! Не хватает одного только шага, чтобы превратить общие соображения в строгий и точный закон. Но закона все нет и нет.

Словно волна о камень, бьется мысль ученых о неуловимый «закон сохранения движущей силы природы». Но не может волна сдвинуть с места этот камень: хотя слово «энергия» и произнесено Юнгом в начале века, никто из ученых пока не смог уяснить себе его смысл.

А техника поступает гораздо проще. Она не мучается вопросом о том, почему тепло двигает поршень. Она просто заставляет тепло делать нужное и полезное дело с помощью невиданных доселе паровых машин. В этих машинах тепло рождает новые силы. Откуда они берутся? И что же в конце концов представляет собой тепло?

До середины прошлого века человечество не волновал этот вопрос. Его вполне устраивало объяснение, родившееся в умах античных ученых больше 2 тысяч лет назад. Тепло - это вещество, невесомое и прозрачное, оно может свободно проникать в «поры» любого тела, оттого и происходит при нагревании расширение тел. Именно в таком виде живет в сознании ученых со времен Аристотеля и до середины прошлого века так называемый «теплород».

Но вот рождается тепловая машина, и спокойно прожившая тысячелетия теория теплорода вдруг начинает расползаться по швам. Она не может вместить в себя тех явлений, которые рождены новой техникой, для этого ее ветхие рамки стали узки.

Наблюдая процесс сверления медных стволов орудий, английский ученый Румфорд задумывается над вопросом: чем разогревается обрабатываемый металл? Теплородом? Если верить этой теории, теплород не может возникнуть. Неизменное количество этой таинственной «жидкости» испокон веков отпущено богом природе, а нам остается лишь перегонять ее с места на место путем разогрева и охлаждения тел. Но вот Румфорд смотрит на медные пушки, и тени сомнений шевелятся в его душе. Откуда взялся в таком огромном количестве этот таинственный теплород? Ствол был холодным, сверло - тоже, но вот вращающееся сверло погружается в толщу металла и выбрасывает стружку, раскаленную чуть ли не докрасна. И тут впервые рождается мысль о том, что нет в природе пресловутого теплорода, а металл нагревается потому, что движение сверла, вгрызающегося в стволы орудий, превращается в теплоту. Как близок был Румфорд к открытию мирового закона! И все же не ему суждено было найти ту меру, которая позволила свести воедино все виды движения. Ее установил Роберт Майер, предложивший опыт определения механического эквивалента тепла.

Опыт был чрезвычайно прост: падающая гиря заставляет вращаться специальные лопасти, расположенные в цилиндре с водой. Остается лишь точно измерить, какую работу совершает падающая гиря, на сколько градусов разогрелась вода за счет трения, а затем убедиться, что определенному количеству расходуемой механической энергии соответствует строго определенное количество выделяющегося тепла.

Трудно переоценить значение этого эксперимента: ведь он впервые в истории утвердил для различных видов энергии единство и неразрывную связь. Энергия не исчезает. Она может менять свою форму, переходить от системы к системе, но если в одной из систем энергии стало меньше, значит ровно на столько же возросла энергия взаимодействующих с ней систем. Превратившись в ряд точных формул, этот закон стал фундаментом всех последующих открытий и на Земле, и во вселенной, и в сложном мире элементарных частиц. Вот почему простой опыт, описанный немецким медиком Робертом Майером, занял почетное место среди великих открытий всех стран и эпох.

Обратите внимание: не физик, а медик сумел оказать науке такую услугу. Что же удивляться тому, что современная физика изо всех сил старается вернуть медикам и физиологам этот давнишний долг! Физике бывает очень обидно, когда какой-нибудь наш современник не желает допускать кибернетику к изучению организмов, считая, что это «механицизм». Нет, мир, несмотря на удивительное многообразие существующих в нем явлений, отличается глубочайшим единством, и лишь тот, кто умеет видеть это единство, способен открыть в нем новый закон. И не случайно мысль о связи тепла и механической работы зародилась у Роберта Майера еще в то время, когда он служил корабельным лекарем, а предметом его исследований был человеческий организм.

С тех пор как опыты, предложенные Робертом Майером, дали науке единую меру энергии, тепло перестало быть теплородом, потому что тепло - это только движение, и бесполезно искать в нагретом физическом теле мифическое «тепло-вещество». Теплород ушел из науки так же безропотно, как ушел, уступив место локомотиву, неуклюжий и медлительный дилижанс.