Евгений Елизаров - Сколько будет 2+2? Страница 23

Пример со сменой агрегатных состояний воды, о котором мы уже упомянули, на самом деле не доказывает вообще ничего. Обращение к нему способно подтвердить только одно – полное непонимание существа сложных явлений.

На самом деле в неявной форме там, где говорится о температурных накоплениях, в наших рассуждениях фигурирует вовсе не понятие воды, а принципиально другая категория, относящаяся к совершенно иному кругу явлений, – химическое соединение, которое обобщает в себе и характеристики воды, и свойства пара, и определенность льда. Поэтому в контексте смены агрегатных состояний мы говорим вовсе не воде, но о градации свойств, присущих именно этому обобщающему началу. (Точно так же в первой главе мы пользовались сначала обобщающей категорией «домашнего скота», затем – «материального предмета».)

Таким образом, допуская возможность перехода в какое-то новое измерение физической реальности за счет последовательного накопления незначительных количественных изменений, мы допускаем порочный логический круг. Иными словами, уже в самые предпосылки рассуждений нами в неявной форме закладывается то, что еще требует своих доказательств. Мы с самого сначала обращаемся к специфическому «количеству» какого-то более высокого (более «общего») начала. Именно в нем обязано проявляться действие некоторой уже заранее известной нам «дельты качества». Между тем мы уже установили, что каждому «качеству» соответствует своя шкала градации его характеристик, свое «количество». Поэтому своя шкала количественной дифференциации есть, разумеется, и у этого обобщающего начала. Следовательно, в действительности мы оказываемся в состоянии доказать возможность чисто линейного перехода одного агрегатного состояния в другое лишь обращаясь к совершенно иному «количеству», а вовсе не к «количеству» той физической субстанции, с которой мы начинали. На самом деле мы совершаем переход лишь в рамках шкалы, которая градуирует свойства совершенно иной субстанции. Ну, а доказать что бы то ни было, протащив в предпосылки все то, что его обусловливает, уже не трудно.

Но попробуем все же разорвать этот порочный круг и ввести два принципиальных ограничения: а) мы еще ровно ничего не знаем о самой возможности существования других агрегатных состояний воды, b) в нашем распоряжении нет решительно никаких средств, способных нагреть воду до 100 градусов, или, напротив, охладить ее до нуля.

Как только мы сделаем эти допущения, мы тут же обнаружим два фундаментальных обстоятельства.

Первое: сама температурная шкала, которой мы пользуемся в ходячих иллюстрационных примерах, свойственна отнюдь не воде и даже не обобщающим характеристикам того химического элемента (H2 O), которое имеет несколько различных агрегатных состояний. Она принадлежит куда более широкому классу физических явлений. Ведь здесь мы сталкиваемся с таким началом, как кинетическая часть внутренней энергии любого вещества, и эта энергия определяется хаотическим движением составляющих его молекул и атомов. Мерой интенсивности движения молекул как раз и является температура.

К слову сказать, вплоть до конца XVIII века теплоту считали вполне самостоятельной материальной субстанцией, и полагали, что температура тела определяется количеством содержащейся в нем «калорической жидкости», или «теплорода».

Большой вклад в развитие представлений о теплоте был сделан немецким ученым, врачем Георгом Шталем (1660-1734). К слову сказать, его авторитет был настолько высок, что в 1716 году он стал лейб-медиком прусского короля (в те годы, как, впрочем, и во все времена вообще, на такие должности случайных людей не назначали), а в 1726 году приглашался в Петербург для лечения князя Меншикова, русского генералиссимуса и некоронованного правителя России.

Именно Шталь в 1703 году сформулировал знаменитую флогистонную теорию. Узнав, что при прокаливании многих окисей с угольным порошком получаются чистые металлы, он предположил, что в угле содержится некое горющее начало – флогистон. Соединяясь с тем или иным веществом, флогистон передает ему свои горючие свойства, а при сгорании получившегося продукта снова выделяется из него в виде огня. Пытаясь объяснить увеличение веса металлов при прокаливании на воздухе, когда флогистон должен изгоняться из них, Шталь не побоялся даже предположить, что флогистон наделен отрицательным весом.

Над это теорией впоследствии многие потешались, но отрицать тот факт, что она внесла весьма существенный вклад в развитие научных представлений, нельзя.

Со временем Б. Румфорд, Дж. Джоуль и другие физики того времени (среди которых, кстати, был и наш великий соотечественник М.В. Ломоносов) путем остроумных опытов и рассуждений опровергли «калорическую» теорию, доказав, что теплота невесома и ее можно получать в любых количествах просто за счет механического движения. Было установлено, что теплота сама по себе не является веществом – это всего лишь энергия механического движения его атомов или молекул. Именно такого понимания теплоты и придерживается современная физика. Словом, точная систематизация знаний о тепловых состояниях вещества была получена только благодаря выходу в какое-то новое «качество», только благодаря проникновению на более фундаментальный уровень строения материи. Поэтому и вновь сформированная количественная шкала объединяла собой уже не агрегатные состояния воды, но явления, принадлежащие именно этому уровню. Между тем здесь, в круге физических явлений, обнимаемых этой шкалой, различия между водой и любыми другими химическими соединениями по существу исчезают, ведь что бы ни попало в сферу нашего внимания, в контексте температуры мы будем видеть только движение неких абстрактных материальных частиц и не более того. Иными словами, частиц, которые лишены всякой химической определенности. Все качественные отличия молекул и атомов в этом контексте полностью исчезают из поля нашего зрения, точно так же, как все индивидуальные особенности новобранцев исчезают из поля зрения того ротного старшины, который начинает строить их по ранжиру.

Второе: на самом деле скачкообразный переход в иное агрегатное состояние вещества обеспечивается преобразованиями, которые происходят в совершенно иной сфере, а именно – в сфере развития материальных средств нашей познавательной и практической деятельности. (Ну, и, конечно, в совершенствовании метода познания.) Действительно, пока в нашем распоряжении имеются только такие средства температурного воздействия, которые не позволяют достичь ни нуля, ни ста градусов, ни о каких новых состояниях воды мы не узнаем; лишь появление новых практических средств делает возможным прорыв в область принципиально нового знания. Но этот прорыв происходит лишь однажды, поэтому о нем, как правило, очень скоро забывают. До тех же пор, пока этот прорыв не свершится, мы имеем дело не с качественными преобразованиями, но с круговращением в рамках одних и тех же качественных форм.

Таким образом, качественные характеристики воды определяются вовсе не особенностями теплового движения ее молекул, но чем-то иным. Ведь все ключевые ее свойства описываются вовсе не в терминах теплофизики, а в терминах совершенно иной научной дисциплины – химии. Что же касается собственно температурной шкалы, то она привносится нами лишь «задним числом», иными словами, только после того, как действительный переход в другое качество (в область более глубоких и развитых знаний о мире физической реальности) уже совершился.

Сама по себе температурная шкала не дает никакой возможности получить принципиально новое знание о природе воды, это новое знание обретается в первую очередь с помощью тех же средств познания, которые позволяют нам сформировать и само представление о полном диапазоне температуры. Температурная же шкала помогает упорядочивать, систематизировать и классифицировать полученную ранее информацию. Между тем в науке переход в иное качество – это всегда открытие, это всегда изменение сложившегося способа «форматирования» наших знаний о мире. Складывающаяся на каждом этапе познания классификация научной информации обеспечивает систематическое воспроизводство предсказываемых любой теорией результатов. Но в мире науки подлинный переход от одного «качества» к другому происходит вовсе не там, где мы получаем возможность систематически воспроизводить какой-то результат, но только там, где он совершается впервые. Различие состоит примерно в том же, чем отличается, скажем, изобретение велосипеда от его серийного производства.

Что же касается нашего примера, то впервые переход в иное агрегатное состояние, иными словами, обнаружение нового «качества» произошло тогда, когда человеком было открыто новое средство практической деятельности. Вероятно, это было открытие огня.