Статьи и речи - Максвелл Джеймс Клерк

Цейнер также указывал на то, что учёные, которые пишут по теории света, обычно начинают со сложных гипотез, между тем как те, которые пишут труды о теплоте, «редко начинают с предположения о специфическом роде теплового движения... Вообще в математических разработках избегали определённых предположений относительно природы движения, которое мы называем теплотой» [27].

Тиндаль в лекции от 1862 г. указывал, что «...идея относительно газовых частичек, которая в настоящее время о успехом поддерживается, это — идея, что частицы летят по прямым линиям сквозь пространство» [28].

В сноске он ссылается на Джоуля, Крёнига, Максвелла и Клаузиуса. Он рассматривает диффузию какого-либо благовония в комнате с точки зрения кинетической теории и производит эксперимент для иллюстрации поведения газов.

Но в 1863 г. в другой статье он, по-видимому, игнорирует кинетическую теорию: «...среда, таким образом, охватывает наши атомы; внутри нашей атмосферы находится вторая, более тонкая атмосфера, в которой атомы кислорода и азота как бы подвешены в виде зёрен... Мы не только должны представлять себе наши атомы, подвешенными в этой среде, но должны представлять себе их совершающими колебания в этой среде. В этом движении атомов и состоит то, что мы называем их теплотой. ...Мы должны представлять себе, что это движение сообщается среде, в которой атомы совершают колебания» [29].

Беркс в 1862 г. опубликовал книгу «О материи и эфире или тайна законов физического изменения». Рецензент «Philosophical Magazine» цитирует из этой книги следующий абзац:

«Теплота представляет собой просто атомную или молекулярную живую силу. Ощущаемая теплота зависит от колебаний твёрдых атомов, переносимых через отталкивания составляющего их или прилежащего эфира к соседним атомам... Теплота жидкости состоит из живой силы каждого атома при вращении его вокруг собственной оси с наибольшим моментом, причём полярность соседних атомов ослабляется или нарушается. Теплота парообразования состоит из живой силы, расходуемой или поглощаемой на отталкивание химических атомов на большее среднее расстояние за пределы максимальной силы сцепления».

Несмотря на подобие кинетической теории и других атомных теорий, которые были рассмотрены на страницах «Philosophical Magazine» прежде, рецензент говорит:

«Конечно, все эти многочисленные утверждения могут рассматриваться только как выражение личных представлений, соответствие которых физическим реальностям не доказано пи непосредственными объяснениями явлений, ни объяснениями, полученными путём математических рассуждений» [30].

Но в 1863 г. ещё два учёных поддержали кинетическую теорию. В Англии Томас Грехэм, указывая, как кинетическая теория объяснила его эксперименты по диффузии, писал:

«В соответствии с общепринятой теперь физической гипотезой газ состоит из твёрдых и идеально упругих сферических частичек или атомов, которые движутся во всех направлениях и наделены различными степенями скорости в различных газах» [31].

В Германии Стефан применил кинетическую теорию к вычислению скорости звука, решив, что как теплота, так и звук, передаются в газе с одинаковой скоростью, но что количество тепла, переносимое путём теплопроводности, относительно мало потому, что, как он думал, в каждом соударении скорости молекул усредняются. Таким образом, только половина разности температур переносится от одного слоя следующему [32].

Кинетическая теория также рано получила признание в Америке; так, в 1861 г. Ньюком докладывал на собрании Американской академии искусств и наук в Бостоне: «Одна из наиболее изящных гипотез, когда-либо предложенных в физике, это гипотеза, которая позже была известна под названием «динамической теории газов» [33].

Он ссылается на статьи Максвелла и упоминает о разногласиях по вопросу об удельных теплотах, заключая:

«Учитывая количество и разнообразие явлений в газах, которые объясняются этой теорией, и, в частности, точность, с которой она объясняет необъяснимые до сих пор явления диффузии, можно считать, что эта теория имеет значительную вероятность в её пользу. Небольшие разногласия между наблюдённым и рассчитанным отношением удельных теплот (1,42 и 1,33), возможно, объясняются некоторым свойством частиц, не принятым во внимание в математическом анализе» [34].

Другой американец, Леконт, рассматривал различные теории скорости звука в статье, написанной в 1861 г. и опубликованной в «Philosophical Magazine» в 1864 г. Он ссылался на формулу Герапата для скорости звука, которая, «по-видимому, являлась выводом из замысловатых спекуляций по молекулярной физике, основу которых составляют атомные соображения». Он также говорил, «что тот факт, что развитие динамической теории теплоты пролило столько света на теорию распространения звуковых волн в атмосфере, служит, наряду со многими другими, иллюстрацией связи между отдельными разделами физической науки» [35].

Поттер, отвечая на эту статью, не соглашался с такой оценкой динамической теории:

«Что касается взаимной поддержки, которую оказывают друг другу теория звука и механическая теория теплоты, как утверждает доктор Леконт, то чем меньше будет об этом сказано, тем лучше» [36].

Леконт и Поттер не сумели принять во внимание кинетическую теорию Клаузиуса и Максвелла.

Густав Фехнер также игнорировал кинетическую теорию. Он писал: «Со времени появления предыдущего издания настоящего труда (1855) положение физической атомистики не изменилось существенно, она только развивалась дальше и дальше и тем самым все крепче укоренялась — подобно дереву, которое по мере того, как оно выпускает больше ветвей, крепче укореняется» [37].

В 1864 г. Кролль критиковал теорию излучения Тиндаля, основанную на «движениях» атома поперёк центров равновесия, внешних по отношению к нему. Он утверждал, что «... атом сам по себе по существу упруг. В самом деле, если тепловые колебания не состоят из движений атома, тогда теплота должна состоять из попеременных расширений и сжатий самого атома. Это, в свою очередь, противоречит обычному представлению о том, что атом по существу твёрд и непроницаем. Но это благоприятствует современному представлению о том, что материя состоит из силы сопротивления, действующей из некоторого центра» [38].

Нортон, американец, предлагает подобную же теорию атома, в котором теплота зависит от молекулярного притяжения и отталкивания [39]. Ни Кролль, ни Нортон не ссылаются на кинетическую теорию, хотя Кролль в позднейшей статье разработал свои взгляды на атом:

«Общее понятие материи, однако, начинает отрицаться многими ведущими физиками и химиками, а именно то, что материя состоит из атомов, по существу твёрдых, неделимых и непроницаемых и бесконечно жёстких. Излишне, пожалуй, говорить, что это представление полностью гипотетично... Все, что следует по необходимости подразумевать в материи, поскольку это касается свойства, которое называется жёсткостью или твёрдостью, это — то, что это свойство либо является силой сопротивления в пространстве, либо веществом, которое проявляет сопротивление, как свойство... Наиболее философским способом выражения будет — утверждать вместе с Фарадеем («Phil. Mag.», февраль 1844 и май 1846 г.), что атом есть просто центр силы...» [40].

Следующей из многих атомных теорий была теория Чаллиса, которая основывалась на гидродинамических исследованиях. Чаллис говорит о своей теории:

«Я предполагаю, что упругая жидкость состоит из инертных сферических атомов постоянной величины, каждый из которых, благодаря отражению эфирных колебаний от его поверхности, становится центром отталкивательной силы, причём колебания по необходимости таковы, что их динамическое действие удерживает атомы на расстоянии друг от друга» [41].

В другой статье в 1865 г. он рассматривает математически возможность того, что колебательные движения эфира создают «перманентные трансляционные движения атомов» и намекает на то, что силы теплоты, агрегации и гравитации объясняются этим явлением [42]. Однако он нигде не ссылается на кинетическую теорию.