Философские проблемы тепловой энергии в работах Л. Больцмана

     Именно Больцман больше всего сделал для  утверждения  атомистики. В 1897 г. он закончил свою  научную  статью  словами:  “Я  думаю,  что  могу уверенно сказать о молекулах: а все-таки они движутся!”⁴

     Больцман, проводя определенную аналогию между  гипотезой  о  звездах  и гипотезой  об  атомах,  признавал  за  гипотезой  ведущую  роль  в   научном познании. Он подчеркивал важную роль и значение гипотез в физическом  знани: “…Без них физика немыслима, феноменология непреодолима, а  один  эксперимент при всем его решающим значении науки не достаточен для  прогнозирования”.  В то же время ему был  чужд  узкий  догматизм.  Выступая  против  максизма,  он восклицает: ”Прочь с  любой  догматикой,  как  в  атомистическом,  так  и  в антиатомистическом смысле!”. В настоящее  время  нам  трудно  понять,  каким образом в XIX, тем более в XX столетии, наряду с допущением атомов в  химии, могли уживаться отрицание их в физике. Ведь еще Джон Дальтон в  первые  годы XIX столетия помог утвердиться атомной теории в химии. На основе  атомистики Менделеев построил свою периодическую  систему  элементов.  Целые  поколения химиков писали для молекул атомистические химические  формулы,  в  то  время как в физике главенствовало отрицание атомов. По-видимому,  это  объяснялось тем,  что  еще  в  период  промышленной революции от  химиков требовалось рациональное объяснения процессов, происходящих в сернокислотном, содовом  и сахарном производстве,  а  также  в  доменных  печах.  Отрицание  атомистики должно было привести к  непониманию  химических  процессов  и  тем  самым  к материальным убыткам. Связь между физикой  и  промышленностью  долгое  время была  значительно  менее  тесной,  вследствие  чего  враждебные   атомистике течения в физике смогли удержаться дольше.

     Больцман  пришел к философии как физик.  В  этом  заключается одна  из причин особой ценности четко сформулированных  взглядов  Больцмана  для  его современников и для будущих поколений. Он рассматривал философские учения с точки зрения ученого, ведущего теоретическую или  экспериментальную  работу.

     Философские  теории,  по  убеждению  Больцмана,  должны  быть   подтверждены практикой. Вместо  распространенной  точки  зрения,  что  не  существует   ничего реального, кроме данного чувственного восприятия  индивидуального  человека, Больцман указывает, что этот взгляд, будучи проведен последовательно,  ведет к “старому заблуждению”, к “причудам” солипсизма.  “Имя  Беркли  принадлежит весьма  уважаемому  английскому  философу,   которому   даже   приписывается изобретение самой  большой  глупости,  измышленной  когда-либо  человеческим умом,  философского  идеализма,  отрицающего   существование   материального мира”, пишет он в университет имени Беркли в Калифорнии.⁵

     Больцман  признает себя сторонником  “реализма”.  “Идеалист  сравнивает утверждение, что материя существует наравне с нашими ощущениями,  с  мнением ребенка, что побитый камень ощущает боль;  реалист  сравнивает  утверждение, что невозможно себе  представить,  как  психическое  может  быть  изображено материальным и  даже  игрой  атомов,  с  мнением  необразованного  человека, утверждающего, что солнце не может находиться  на  расстоянии  20  миллионов миль от земли, так как он не может себе  этого  представить.  Как  идеология является картиной Вселенной  лишь  для  одного  человека,  а  не  для всего человечества, так, если мы распространим наши рассуждения также на  животный мир и даже Вселенную, способ выражения  реализма  представляется  мне  более целесообразным, чем способ выражения идеализма”.

     В докладе, прочитанном Больцманом в  Философском обществе в Вене в 1905 г., т. е. незадолго до  смерти,  мировоззрение,  сторонником  которого  себя признал  автор,  прямо  названо  материализмом:  “Идеализм  утверждает  лишь существование своего “я”, существование различных  представлений  и,  исходя из этого, пытается объяснить материю. Материализм исходит  из  предположения о существовании материи и отсюда пытается объяснить ощущения”.

     Необходимо  подчеркнуть, что Больцман своей  теорией  обосновал  второй закон термодинамики, исходя из атомной  теории,  так же  как это до  него удалось  другим  физикам   в   отношении   первого   закона   термодинамики.

     Предпосылкой  для объяснения, данного  Больцманом,  послужили  математические рассуждения о том, сколько  энергии  в  среднем  содержит  каждый  отдельный атом. Таким образом, с точки зрения Больцмана, к  триллионам  атомов  должны быть применены статистические методы совершенно так же как  и  для  подсчета рождаемости  и  смертности,  например,  семимиллионного  населения  Австрии.

     Объяснение  второго закона термодинамики  закона об абсолютной  невозможности создания вечного двигателя второго рода  —  являлось  объективно  не  только наивысшим достижением Больцмана, но и занимало первое место в его  мышлении. Эта проблема волновала ученого с молодости, когда в 22 года  он  опубликовал свои первые рассуждения в этой области, и до самой старости. Снова  и  снова его мысли возвращались  к  этому  вопросу,  все  глубже  охватывая  сущность проблемы. По мнению великого немецкого физика Арнольда  Зоммефельда, никто, в том числе  и  Максвелл  и  Гиббс,  не  проникал  так  глубоко  в  сущность возникающих здесь проблем, как Больцман. Новые экспериментальные  открытия  вызвали  среди  ученых  раздумья  о ценности  знаний,  даваемых  наукой.   Вот  как  Больцман  говорил  о  своем восприятии науки: “Как бы ни кичилась наука возвышенностью своих целей и  ни взирала с пренебрежением на технику и практику, нельзя все же отрицать,  что ее  источником  является  стремление  к  удовлетворению  чисто  практических потребностей.   С   другой   стороны,    победное    шествие    современного естествознания никогда не было бы столь блестящим, если бы оно  не  нашло  в лице деятелей техники замечательных творцов нового”.

     Если   раньше  открытия  и,  высказываемые   на   их   основе   теории большинством   физиков   рассматривались   как   отражение   закономерностей объективного мира, то не укладывающиеся в привычную  картину  мира  новейшие факты давали повод усомниться в этом.  Французский  ученый  Пуанкаре  писал: “наука не может открыть нам природу вещей;  ничто  не  в  силах  открыть  ее нам”. Будучи не понятыми, эти явления, казалось бы,  укрепляли  позиции  тех ученых, которые утверждали, что не  сама  природа  дает  нам  законы,  а  мы устанавливаем их. Что наши законы есть ни что иное, как  упорядочение  наших ощущений.  Выступающий  в  защиту  материалистического  понимания   природы, отстаивающий объективность  полученных  человечеством  законов,  Больцман  в конце жизни остается практически в одиночестве. В 1899 году он  пишет:  “Но как с тех пор все изменилось! Воистину, когда я  оглядываюсь  назад  на  все эти изменения и перевороты, я кажусь себе стариком по отношению к  явлениям, происшедшим на научном поприще. Я даже  хотел  бы  сказать,  что  я  остался единственным из тех, кто, насколько он еще на это способен, за это  борется. Задачей   своей   жизни   я   считаю   путем   возможно   ясной,   логически систематизированной  разработкой  результатов  старой  классической  теории, способствовать тому, чтобы то многое хорошее и  всегда  пригодное,  что,  по моему убеждению, в ней содержится и не должно  быть  открыто  вторично,  что отнюдь не  было  бы  первым  случаем  подобного  рода  в  науке.  Поэтому  я представляю   себя   в   качестве   реакционера,   отсталого,   который    в противоположность  новаторам  мечтает  о  старом,  классическом;  однако,  я полагаю, что я не узко ограничен, что я не слеп к преимуществам нового…”.⁶

     Больцман  сыграл,  пожалуй,   главную   роль   в   борьбе   с   противниками материалистического  механико-атомистического  подхода  к  познанию  явлений природы. Он существенно изменил прежнюю механическую картину мира,  введя  в нее статистику (теорию вероятностей), подготовив таким  образом  возможность для преодоления классической физики  квантовой  физикой.  Больцман  понимал, что его главный вклад в фундамент физического знания  состоял  в  объяснении второго   закона   термодинамики,   построении   молекулярно-   кинетической атомистической  теории  газа  и  статистической  механики,  а отнюдь  не  в полемике (даже успешной) с Оствальдом и другими энергетиками.

Заключение

     Развитие  физики  блестяще  подтвердило  справедливость  научных  идей Людвига  Больцмана.  Нашли  убедительные   экспериментальные   подтверждения представления об  атомистическом  строении  материи.   Глубоко   прав   был современник Больцмана А.Зоммерфельд,  когда  писал,  что  “квантовая  теория была  бы  настоящим  полем  деятельности   для   атомистически   устроенного больцмановского  интеллекта”.  С  годами  росло  понимание  величия  вклада, сделанного Больцманом в развитие физики.

     Время “кризиса в физике” было трудным  для Больцмана.  Полемика  вокруг его работ превращалась в настоящую травлю ученого, отстаивающего  передовые, прогрессивные  взгляды.  Непрерывные  нападки  приводят  его  в  подавленное настроение. К тому же годы непрерывной работы не прошли  бесследно  для  его здоровья. Он заболевает тяжелой формой астмы и  сильно  страдает  от  болей. Долгие годы полемики сказываются и  на  состоянии  его  нервной системы,  в последние годы им все чаще  овладевает  душевная  депрессия.  Им  овладевала странное  чувство  боязни  друзей.  Временами  он   погружался   в   тяжелое длительное молчание, из  которого  его  долгое  время  не  удавалось  никому вывести. Возможно, причиной этих депрессий было ощущение  того,  что  учение об  атомах,  которому  он  посвятил  большую  часть   своей   жизни,   стало оттесняться на вторй план. Возможно, это было  вызвано  тем,  что  при  всем своем глубочайшем убеждении в справедливости  атомистической  теории  он  не дожил до проведения решающих опытов, доказывающих  реальность  существование атома. До тех пор,  пока  этих  доказательств  не  было,  все  споры  вокруг теорий, созданных им, велись более  в  философском  плане.  Гадать  об  этом можно долго, но мы  уже  не  узнаем,  что  заставило  величайшего  физика  в сентябре 1906 года покончить жизнь самоубийством.

     Борясь  за  утверждение  атомистики,  Больцман   способствовал   также пониманию процессов в атомных ядрах,  в  первую  очередь  пониманию  явлений радиоактивности, открытой в 1896 г.  Его  научные  труды  явились  важнейшим этапом развития  познания  мира,  внесли  существенно  новые  черты  в  наше миропонимание и влогику научного исследования; они  поставили  перед  наукой (и не только перед физикой) новые вопросы,  актуальность  которых неуклонно растет с развитием теоретической и прикладной физики. 

Список использованной литературы

1. Больцман Л. Статьи и речи.- М.: Наука. 1970г. 281с.
2. Брода Э. Людвиг Больцман //Вопросы  истории,  естесвознания  и техники. вып. 4. 1957г.
3. Полак Л.С. Людвиг Больцман. - М.: Наука. 1987г. 154с.
4. Спиридонов О.П. Л. Больцман.- М.: Просвещение. 1987г. 313с.
5. Стёпин В. С., Горохов В. Г., Розов М. А. Философия науки и техники. — Москва. 1995г. 435с.