при высоких температурах в организме человека сгорает меньше пищи, поскольку тело в этих условиях требует меньше тепла, получаемого за счет питания. Поэтому в венозной крови остается больше кислорода. Таким образом, Майер фактически высказал мысль, что химическая энергия, содержащаяся в пище, превращается в теплоту (подобно тому, как это происходит с механической энергией мышц).
Только в 1842г., после некоторых неудач, Майеру удалось опубликовать свою идею в статье «О количественном и качественном определении сил», а в 1845 г. вышла его книга «Органическое движение в его связи с обменом веществ, вклад в естествознание». В этих работах Майер показал, что химическая, тепловая и механическая энергии могут превращаться друг в друга и являются равноценными.
Выводы Майера с недоверием были восприняты в научных кругах того времени как недостаточно обоснованные. Но опыты, проведенные одновременно и независимо от Майера английским исследователем Джеймсом Прескоттом Джоулем (1818—1889), подвели под идеи Майера прочную экспериментальную основу. Джоуль показал себя искусным и вдумчивым экспериментатором. На основе хорошо поставленного эксперимента он пришел к выводу, что теплоту можно создавать с помощью механической работы, используя магнитоэлектричество (электромагнитную индукцию), и эта теплота пропорциональна квадрату силы индуцированного тока. Вращая электромагнит индукционной машины с помощью падающего груза, Джоуль определил соотношение между работой этого груза и теплотой, выделяемой в цепи. В работе «О тепловом эффекте магнитоэлектричества и механическом эффекте теплоты» (1843 г.) Джоуль в качестве среднего результата своих измерений указывал, что «количество тепла, которое в состоянии нагреть один фунт воды на один градус Фаренгейта, может быть превращено в механическую силу, которая в состоянии поднять 838 фунтов на вертикальную высоту в один фут».
Результаты, полученные в экспериментах, привели Джоуля к следующему обобщенному выводу: «… Во всех случаях, когда затрачивается механическая сила, получается точное эквивалентное количество теплоты». В работе 1843 г. Джоуль также утверждал, что животная теплота возникает в результате химических превращений в организме, т. е. фактически делал те же выводы, к которым несколько ранее пришел Майер.
В первой половине 40-х годов XIX в. и некоторые другие ученые претендовали на приоритет в открытии закона сохранения и превращения энергии. Например, в том же 1843 г. датский инженер Людвиг Август Колъдинг (1815—1888) доложил в Королевском Копенгагенском обществе о результатах своих опытов по определению отношения между механической работой и теплотой, которые позволили считать его одним из сооткрывателей указанного закона.
В отстаивании данного закона и его широком признании в научном мире большую роль сыграл один из наиболее знаменитых физиков XIX в. Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821—1894). Будучи, подобно Майеру, врачом, Гельмгольц, так же как и он, пришел от физиологии к закону сохранения энергии. Признавая приоритет Майера и Джоуля, Гельмгольц пошел дальше и увязал этот закон с принципом невозможности вечного двигателя.
Доказательство сохранения и превращения энергии утверждало идею единства, взаимосвязанности материального мира. Вся природа отныне предстала как непрерывный процесс превращения универсального движения материи из одной формы в другую.
Свой вклад в диалектизацию естествознания внесли и некоторые открытия в химии. К числу таковых относится получение в 1828 г. немецким химиком Фридрихом Вёлером (1800—1882) искусственного органического вещества—мочевины. Это открытие положило начало целому ряду синте¬зов органических соединений из исходных неорганических веществ. Антиметафизическая направленность формирующейся органической химии проявилась прежде всего в том, что эта отрасль науки положила начало разрушению представления об отсутствии связи, о полной независимости двух огромных сфер природы—неорганической и органической. Как отмечал Ф. Энгельс, «благодаря получению неорганическим путем таких химических соединений, которые до того времени порождались только в живом организме, было доказано, что законы химии имеют ту же силу для органических тел, как и для неорганических, и была заполнена значительная часть той якобы навеки непреодолимой пропасти между неорганической и органической природой…».
Создание в 40-х годах XIX в. учения о гомологии, т. е. закономерном изменении свойств органических соединений в зависимости от их состава, также способствовало диалектизации естествознания, ибо укрепляло идею взаимосвязи и единства химических веществ. По утверждению одного из создателей этого учения, французского химика Шарля Фредерика Жерара (1816—1856), «… достаточно знать химическую историю одного какого-нибудь члена в гомологическом ряду, чтобы a priori вывести историю других членов».
Еще одним поистине эпохальным событием в химической науке, внесшим большой вклад в процесс диалектизации естествознания, стало открытие периодического закона химических элементов. 1 марта 1869 г. выдающийся ученый-химик Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907) разослал русским и иностранным химикам сообщение, которое он озаглавил «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». В этом сообщении было изложено великое открытие Менделеева: существует закономерная связь между химическими элементами, которая заключается в том, что свойства элементов изменяются в периодической зависимости от их атомных весов. Качественные свойства элементов зависят от их количественных свойств, причем это отношение меняется периодически, скачками. Обнаружив эту закономерную связь, Менделеев расположил элементы в естественную систему, в зависимости от их родства.
В результате появилась также возможность предвидеть свойства ряда новых, еще не открытых элементов, для которых Д. И. Менделеев оставил в таблице пустые места. Первым элементом из предсказанных Менделеевым был элемент галлий, открытый в 1875 г. За этим последовали открытия и других элементов. В 1954г. был открыт «элемент 101», названный «менделеевиумом» в честь великого русского химика.
Из всего вышесказанного следует, что основополагающие принципы диалектики—принцип развития и принцип всеобщей взаимосвязи — получили во второй половине XVIII и особенно в XIX вв. мощное естественнонаучное обоснование.
Это означало крушение прежних метафизических представлений о мире и возвращение к диалектическому его пониманию, основы которого были заложены еще в античной натурфилософии. Вместе с тем, как подчеркивал Ф.Энгельс, отказ от метафизики и возврат к диалектическому мышлению в естествознании «может совершиться различным образом. Он может проложить себе путь стихийно, просто благодаря напору самих естественнонаучных открытий, не умещающихся больше в старом метафизическом прокрустовом ложе. Но это – длительный и трудный процесс, при котором приходится преодолевать бесконечное множество излишних трений… Он может быть сильно сокращен, если представители теоретического естествознания захотят поближе познакомиться с диалектической философией в ее исторически данных формах».
Третья научная революция, наряду с диалектизацией естествознания, явившейся ее сутью, включала и начавшийся в конце XVIIIв. процесс очищения науки от натурфилософских понятий и представлений.
Первым из таких представлений, подвергшихся пересмотру в свете новых научных данных, явилась теория флогистона. Ученые второй половины XVII—XVIII вв. для объяснения процесса горения привлекали некоторую субстанцию, своеобразное «начало горючести» — флогистон (от греческого «флогистос» — воспламеняемый, горючий). Считалось, что хорошо горят те тела, которые содержат много флогистона, и наоборот, тела, содержащие мало флогистона, должны гореть плохо. Натурфилософское учение о флогистоне занимало господствующее положение в химии более ста лет.
Наиболее полно это учение изложил в своей книге «Химические и физические опыты, наблюдения и размышления» немецкий химик Георг Эрнст Шталь (1660-1734). С его точки зрения флогистон – это легчайшая материальная субстанция земного происхождения, с помощью которой можно объяснить процессы горения, прокаливания, обжига и т.п. Развитие горного дела и металлургии, необходимость выплавки металлов и термической обработки изделий побуждало ученых и практиков уделять все больше внимания этим процессам. Считалось, что флогистон как особо легкая субстанция обладает способностью «отнять у вещества часть его веса» путем передачи своей летучести частицам этого вещества, которые затем осаждаются. Это типично натурфилософское, умозрительное представление подтверждало, как казалось, целый ряд общеизвестных фактов: осаждение сажи в дымовых трубах, серы в верхних частях реторты и т.п. Шталь полагал, что при медленном прокаливании металлов их плотность постепенно нарушается, и флогистон получает возможность свободно улетучиваться. Если этот процесс происходит быстро, то флогистон захватывает с собой отдельные мельчайшие частички вещества, в результате чего наблюдается их последующее осаждение.
Флогистонная теория находилась в согласии со многими укоренившимися старыми воззрениями и, прежде всего, с пониманием горения как процесса распада вещества, что характерно было еще для взглядов Аристотеля. Опровергнуть эту теорию удалось лишь к концу XVIII века благодаря исследованиям, которые провел выдающийся французский ученый Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794). Его внимание привлекла одна из самых актуальных проблем химии того времени—проблема горения, восстановления и окисления металлов.
В 1774 г. в своей книге «Небольшие работы по физике и химии» Лавуазье впервые выдвинул идею об участии атмосферного воздуха в процессах горения (кислород был тогда еще неизвестен). А три года спустя, в 1777 г., он развил эту идею в работе «0бщее рассмотрение природы кислот и принципов их соединения». Лавуазье указал на то, что хотя теория флогистона и объясняет кое-что в явлениях горения и кальцинации, но ее нельзя признать удовлетворительной и принять как научную; новая теория горения, выдвинутая Лавуазье, сводилась к следующим положениям:
1. Тела горят только в «чистом воздухе».
2. «Чистый воздух» поглощается при горении, и увеличение массы сгоревшего тела равно уменьшению массы воздуха.
3. Металлы при прокаливании превращаются в «земли», горящие сера или фосфор, соединяясь с «чистым воздухом» и водой, превращаются в кислоты.
Так было установлено очень важное положение: увеличение массы обжигаемого металла происходит вследствие присоединения к нему определенной составной части воздуха. Лавуазье сделал также обобщающий вывод о том, что все кислоты состоят из радикала и окисляющего кис¬лотообразующего начала—«оксигена», т.е. кислорода.
Несколько лет спустя Лавуазье окончательно выяснил главенствующую роль кислорода в своей теории. В трактате «Размышления о флогистоне», опубликованном в 1786 г., он решительно опроверг натурфилософскую флогистонную теорию. «Химики сделали из флогистона смутное начало,—писал он,—которое не определено в точной мере и которое поэтому пригодно для любых объяснений, в какие его хотят ввести… Моя задача была развить в этом мемуаре теорию горения, опубликованную мной в 1777 г., показать, что флогистон Шталя—воображаемое вещество, присутствие которого он без всяких к тому оснований допустил в металле, в сере, в фосфоре, во всех горючих телах. Все явления горения и обжига объясняются гораздо проще и легче без флогистона, чем с его помощью. Я не жду, что мои взгляды будут сразу приняты. Человеческий ум привлекает видеть вещи определенным образом, и те, кто в течение части своего жизненного пути рассматривал природу с известной точки зрения, обращаются лишь с трудом к новым представлениям».
Значительно позднее флогистона было изгнано из науки другое натурфилософское понятие —теплород; последнее долгое время играло важную роль в теории теплоты. Теплород мыслился в виде особой, фантастической «тепловой жидкости», которая, перетекая от одного тела к другому, обеспечивает процесс теплопередачи. Понимание теплоты, как особой субстанциии длительное время считалось общепризнанным в науке, и надо было иметь большое научное мужество, которое проявил наш соотечественник, выдающийся ученый Михаил Васильевич Ломоносов, чтобы противопоставить концепции теплорода совершенно иное понимание тепловых явлений.
В своей работе «Размышления о причине теплоты и холода», опубликованной в 1750г.,
