Принцип дальнодействия

Но как это обычно бывает, большинство последователей Ньютона нередко отходили от его подлинно глубоких идей, забыв или вовсе не зная о его осторожных и тонких замечаниях. В XVIII в. они крайне упростили ту физическую картину мира, которая проступала перед мысленным взором Ньютона. Так, например, утвердилось представ­ление о существовании бесконечного пустого межпланетного и меж­звездного мирового пространства, между тем как Ньютон склонялся к идее крайней разреженности мировой материи, не вызывающей заметного торможения планет. Утвердился также и жесткий прин­цип дальнодействия как передачи действия тяготения через пустоту и мгновенно, т.е. с бесконечной скоростью. Принцип дальнодействия гласит, что если тело А, находящееся в точке а, действует на другое тело В, то тело В, находящееся в точке b, испытывает это воздействие в тот же момент.

Ньютон же считал необходимым наличие некоего передатчика этого действия, «агента», правда, допуская его, быть может, немате­риальную природу. Но подобные тонкости уже не вдохновляли физи­ков века Просвещения, когда научная революция закончилась и набирало темпы развития экспериментальное естествознание. Крите­рии к результатам научных исследований на эволюционном этапе развития физики (по сравнению со временем ньютонианской революции) изменились — они стали более упрощенными, стандартизованными; при этом были нужны немедленный эффект и простейшее обоснование.

Принцип дальнодействия утвердился в физике еще и потому, что гравитационное взаимодействие макроскопических объектов незаметно, поскольку притяжение слишком слабо, чтобы его ощутить. Лишь высокочувствительные устройства в состоянии уловить грави­тационные эффекты. Только в 1774 г. английский ученый Н. Маскелайн обнаружил незначительное отклонение отвеса от вертикали, вызванное гравитационным притяжением находящейся поблизости горы. В 1797 г. Г. Кавендиш поставил знаменитый эксперимент по измерению едва уловимой силы притяжения между двумя шариками, прикрепленными на концах горизонтально подвешенного деревян­ного стержня, и двумя большими свинцовыми шарами; это было первое лабораторное наблюдение гравитационного притяжения между двумя телами.

Теория теплорода

Если силы тяготения действуют между всеми материальными телами, то магнитными силами обладает только железо в намагниченном состоянии, а электрические силы присущи многим телам, но только в наэлектризованном состоянии. Поэтому физики стали приписы­вать эти силы не частицам вещества, а якобы находящимся в порах обычных материальных тел неким тонким жидкостям, или «матери­ям». Между этими жидкостями и частицами вещества действуют оп­ределенного рода силы.

Так объясняли и природу теплоты. Нагревание тела связывали с присутствием некой жидкости — теплорода, частицам которого также присущи определенные силы. Например, между частицами теплорода действуют отталкивающие силы, а между частицами теп­лорода и частицами материальных тел — силы притяжения.

Тепловые явления изучали вне связи с другими физическими яв­лениями, не затрагивая процессы превращения теплоты в работу. Физики имели дело главным образом с явлениями перераспределе­ния теплоты и ее передачей, когда общее количество теплоты оста­ется неизменным. Они полагали, что теплота переходит от одного тела к другому, сохраняя свое общее количество, подобно жидкости, переливаемой из одного сосуда в другой. Они также считали, что теплота «перетекает» по телу, например стержню, без потерь, подоб­но воде по трубам. Это хорошо укладывалось в представление о теп­лоте как о веществе. С помощью вещественной теории теплоты объ­яснялось наличие теплового баланса при калориметрических изме­рениях, явление теплопроводности и т.п.

Первые серьезные сомнения в теории теплорода принадлежат американцу Румфорду. Он обратил внимание на выделение тепла при свержении пушек и пришел к выводу (1798), что количество выделяе­мой теплоты не зависит от объема вещества, из ограниченного коли­чества материи может быть получено неограниченное количество теплоты. Это опровергало теорию теплорода (теплота как субстан­ция, вещество) и прокладывало дорогу для понимания теплоты как формы движения.

Теория теплорода, будучи весьма простой, удовлетворяла эмпи­рическим и формалистическим тенденциям физиков и химиков, общей направленности ньютонианской физики и была исторически необходимым этапом в развитии физики. Она сыграла и положитель­ную роль, объединив целый ряд накопленных фактов и частных тео­рий, и позволила их систематизировать с единой точки зрения. Хотя и в искаженной форме, эта теория отражала некоторые действитель­ные закономерности тепловых явлений. Поэтому она продержалась более столетия, так как не тормозила развитие физической науки и не сразу пришла в противоречие с действительностью.