обладает инерцией (утверждение, имеющее приблизительно столько же смысла, как и фраза: скорость не имеет удельного веса), то этого уже никак нельзя сказать относительно учения об электричестве.
* * *
До сих пор мы рассматривали гальванический элемент как такое приспособление, в котором благодаря установившимся контактным отношениям химическая энергия — неизвестным нам пока образом — освобождается и превращается в электричество. Точно так же мы рассматривали электролитическую ванну как такой аппарат, в котором происходит обратный процесс, а именно электрическое движение превращается в химическую энергию и потребляется как таковое. Мы должны были при этом выдвинуть на первый план столь пренебрегавшуюся электриками химическую сторону процесса, ибо только таким путем можно было избавиться от хаоса представлений, перешедших от старой контактной теории и от учения о двух электрических жидкостях. Покончив с этим, мы должны обратиться к вопросу о том, происходит ли химический процесс в цепи при тех же самых условиях, как и вне ее, или же при этом наблюдаются особые, зависящие от электрического возбуждения явления.
В любой науке неправильные представления (если не говорить о погрешностях наблюдения) являются в конце концов неправильными представлениями о правильных фактах. Факты остаются, даже если имеющиеся о них представления оказываются ложными. Если мы и отбросили старую контактную теорию, то всё еще существуют те установленные исследователями факты, объяснению которых она должна была служить. Рассмотрим же эти факты, а вместе с ними и собственно электрическую сторону процесса в цепи.
Нет спора по поводу того, что при контакте разнородных тел вместе с химическими изменениями или без них происходит возбуждение электричества, которое можно обнаружить при помощи электроскопа или гальванометра. В отдельных случаях как мы уже видели вначале, трудно установить источник энергии этих, самих по себе крайне ничтожных явлений движения; достаточно сказать, что всеми признается существование подобного внешнего источника.
Кольрауш опубликовал в 1850—1853 гг. ряд опытов, где он соединял попарно отдельные составные части цепи, определяя в каждом случае получавшиеся статически-электрические напряжения; электродвижущая сила элемента должна по его мысли составиться из алгебраической суммы этих напряжений. Так, например, принимая напряжение Zn/Cu = 100, он вычисляет относительные силы элементов Даниеля и Грова следующим образом.
Для элемента Даниеля:
Zn/Cu + amalg. Zn/H2SO4 + Cu/SЬ4Cu = 100 + 149 — 21 = 228.
Для элемента Грова:
Zn/Pt + amalg. Zn/H2SO4 + Pt/HNO3 = 107 + 149 + 149 = 405, что приблизительно согласуется с прямым измерением силы тока этих элементов. Но эти результаты отнюдь не являются надежными. Во-первых, сам Видеман обращает внимание на то, что Кольрауш приводит только конечный результат, «не давая, к сожалению, никаких числовых данных относительно результатов отдельных опытов» [кн. I, стр. 104]. А, во-вторых, сам Видеман неоднократно признается в том, что все попытки определить количественным образом электрические возбуждения, имеющие место при контакте металлов, а еще более при контакте металлов и жидкостей, по меньшей мере очень ненадежны из-за многочисленных неизбежных источников погрешностей. Хотя, несмотря на это, он не раз оперирует цифрами Кольрауша, мы поступим лучше, если не последуем за ним в этом, тем более, что имеется другой способ определения, против которого нельзя выдвинуть этих возражений.
Если погрузить обе возбуждающие электричество пластинки какой-нибудь цепи в жидкость и соединить их с концами гальванометра, замкнув таким образом цепь, то, согласно Видеману, «первоначальное отклонение магнитной стрелки гальванометра до того, как химические изменения изменили силу электрического возбуждения, является мерой для суммы электродвижущих сил в замкнутой цепи» [кн. I, стр. 62]. Таким образом, цепи различной силы дают различные первоначальные отклонения, и величина этих первоначальных отклонении пропорциональна силе тока соответствующих цепей.
Может показаться, что мы имеем здесь перед собой в осязательном виде «электрическую разъединительную силу», «контактную силу», вызывающую некоторое движение независимо от всякого химического действия. Так собственно и думает вся контактная теория. И действительно, здесь перед нами такое соотношение между электрическим возбуждением и химическим действием, которого мы в предыдущем изложении еще не подвергли исследованию. Чтобы перейти к этому соотношению, рассмотрим прежде всего несколько ближе так называемый закон электродвижущих сил; мы убедимся при этом, что и здесь традиционные контактные представления не только не дают никакого объяснения, но и опять-таки прямо преграждают путь для всякого объяснения.
Если взять любой гальванический элемент из двух металлов и одной жидкости — например, из цинка, разбавленной соляной кислоты и меди — и поместить в него какой-нибудь третий металл, например платиновую пластинку, не соединяя ее проволокой с внешней частью цепи, то начальное отклонение гальванометра будет точно такое же, как и без платиновой пластинки. Таким образом, последняя не оказывает никакого воздействия на возбуждение электричества. Но на языке защитников представления об электродвижущей силе нельзя так просто выразить этот факт. У них мы читаем следующее:
«Вместо электродвижущей силы цинка и меди в жидкости, появилась теперь сумма электродвижущих сил цинка и платины и платины и меди. Так как от введения платиновой пластинки путь электричеств не изменился заметным образом, то из равенства показаний гальванометра в обоих случаях мы можем заключить, что электродвижущая сила цинка и меди в жидкости равна электродвижущей силе цинка и платины плюс электродвижущая сила платины и меди в той же жидкости. Это соответствовало бы выдвинутой Вольтой теории возбуждения электричества между металлами самими по себе. Результат этот, справедливый в применении к любым жидкостям и металлам, выражают следующим образом:
Металлы при своем электродвижущем возбуждении жидкостями следуют закону вольтова ряда. Этот закон называют также законом электродвижущих сил» (Видеман, кн. I, стр. 62).
Если говорят, что платина вообще не действует в этой комбинации возбуждающим электричество образом, то этим утверждается простой факт. Если же говорят, что она все же действует возбуждающим электричество образом, но в двух противоположных направлениях с одинаковой силой в том и другом направлении, так что действие ее остается равным нулю, то этим превращают факт в гипотезу только для того, чтобы воздать почести «электродвижущей силе». В обоих случаях платина играет роль какого-то статиста.
Во время первого отклонения стрелки гальванометра еще не существует замкнутой цепи. Пока кислота не начала разлагаться на свои составные части, она не является проводником; она может проводить электричество лишь посредством ионов. Если третий металл не действует на первоначальное отклонение, то это происходит просто оттого, что он еще изолирован.
Но как ведет себя этот третий металл после установления длительного тока и во время его наличия?
В вольтовом ряде металлов в большинстве жидкостей цинк располагается после щелочных металлов на положительном конце, платина — на отрицательном, а медь — между ними. Поэтому, если поместить платину, как это говорилось выше, между медью и цинком, то она отрицательна относительно их обоих; ток в жидкости, — если бы платина вообще действовала, — должен был бы течь от цинка и меди к платине, т. е. от обоих электродов к непри-соединенной платине, что представляет собой contradictio in adjecto [противоречие в определении, т. е. абсурдное противоречие типа «круглый квадрат», «деревянное железо». Ред.]. Основное условие для действенности нескольких металлов в цепи заключается как раз в том, что они вовне соединены между собой в замкнутую цепь. Неприсоединенный, сверхкомплектный металл в цепи является непроводником; он не может ни образовывать ионы, ни пропускать их, а без ионов мы не знаем проводимости в электролитах. Таким образом, этот металл не только играет роль какого-то статиста, но оказывается даже препятствием, ибо заставляет ионы обходить его.
То же самое получится, если мы соединим цинк с платиной, а медь поместим неприсоединенной посредине. Здесь медь, — если бы она вообще действовала, — должна была бы вызвать ток от цинка к меди и другой ток от меди к платине; следовательно, она должна была бы действовать в качестве какого-то промежуточного электрода и выделять на обращенной к цинку стороне газообразный водород, что опять-таки невозможно.
Если мы отбросим традиционный способ выражения сторонников представления об электродвижущей силе, то рассматриваемый нами случай примет крайне простой вид. Гальваническая цепь, как мы видели, есть такое приспособление, в котором химическая энергия освобождается и превращается в электричество.
Она состоит, как правило, из одной или нескольких жидкостей и двух металлов, играющих роль электродов, которые должны быть соединены между собой вне жидкости каким-нибудь проводником. В этом и состоит весь аппарат. Какое бы еще тело, не соединенное с внешней частью цепи, мы ни погрузили в электровозбуждающую жидкость — будет ли это тело металл, стекло, смола или что-нибудь иное, — оно не может принять участия в происходящем в цепи химико-электрическом процессе, т. е. в образовании тока, пока оно не вносит в жидкость химических изменений; самое большее, что оно может сделать, это помешать процессу. Какова бы ни была электровозбудительная способность третьего погруженного металла по отношению к жидкости и к одному или обоим электродам цепи, она не может действовать до тех пор, пока этот металл не соединен вне жидкости с замкнутой цепью.
Отсюда мы видим, что не только вышеприведенное выведение Видеманом так называемого закона электродвижущих сил является ложным, но ложен и тот смысл, который Видеман придает этому закону. Нельзя говорить о компенсирующейся электродвижущей деятельности не соединенного с цепью металла, так как эта деятельность заранее лишена того единственного условия, при котором она может осуществиться; и точно так же так называемый закон электродвижущих сил не может быть выведен из факта, находящегося вне сферы его компетенции.
Старик Поггендорф опубликовал в 1845 г. ряд опытов, в которых он измерял электродвижущую силу самых различных цепей, т. е. определял количество электричества, доставляемого каждой цепью в единицу времени. Среди этих опытов особенно ценны первые 27, в каждом из которых три определенных металла соединялись по очереди в одной и той же электровозбуждающей жидкости в три различные цепи, а эти цепи исследовались и сравнивались между собой с точки зрения доставлявшегося ими количества электричества. В качестве правоверного приверженца контактной теории Поггендорф помещал в цепь не включенным каждый раз также и третий металл и имел, таким образом, удовольствие убедиться, что во всех 81 цепях этот «третий в союзе»[356]
