В СВЕТЕ РАЗВИТИЯ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ

 

Мы рассмотрели категории в той последовательности, в какой, на наш взгляд, познавались отражаемые ими всеобщие стороны и связи объективной действительности (отношение — взаимодействие — движение и покой — единичное и общее — качество и количество — причина и следствие — необходимое и случайное (параллельно: содержание и форма) — основа и обоснованное — противоречие — отрицание отрицания — сущность — возможность и действительность).

Указанную закономерность движения познания от одной категории к другой можно проследить на развитии научных знаний. Поскольку категории являются необходимыми ступенями (опорными пунктами) развития общественного познания, движение от одной из них к другой неизбежно должно проявиться в любой области знания. Возьмем для примера историю развития познания электрических явлений.

Известно, что в далекой древности был обнаружен янтарь в виде отдельных, самостоятельно существующих предметов. При обработке янтаря, из которого делали украшения, люди обратили внимание на то, что он при натирании приобретает способность притягивать легкие тела. Первое, что было замечено в данном явлении, представляет собой связь способности янтаря притягивать другие тела с трением и связь его с другими телами через притяжение, а вместе с этим и обусловливаемые этими связями (взаимодействиями) изменения, т. е. движение. Все это сначала являлось лишь единичными наблюдениями, касающимися отдельных случаев шлифовки янтаря. Затем, по мере повторения указанного явления, У людей выработалось общее представление о янтаре как веществе, способном при натирании проявлять электрические свойства. Дальнейшее развитие познания электричества шло по линии обнаружения все новых и новых

тел, способных при трении о другие тела проявлять электрические свойства, и формирования,таким образом, все более и более общих представлений об электричестве. Например, в Греции в IV в. до и. э. свойство притягивать легкие тела после натирания было замечено у одного из видов драгоценных камней, так называемого линкуриона. Несколько позже арабы открыли аналогичное свойство у гагата. В конце XVI в. английский ученый Вильям Джильберт обнаружил это свойство у алмаза, сапфира, аметиста, горного хрусталя, серы, смолы и других веществ. Впоследствии было установлено, что способность притягивать другие (более легкие) тела тем или иным веществом после его натирания принадлежит всем телам, не проводящим электричество. Наконец, в начале XVIII в. (в 1729 г.) английский физик Грей открыл эту способность и у тел, проводящих электричество. Он установил, что, если эти тела поместить на изолированную подставку, они могут быть наэлектризованы трением.

В ходе этого движения осуществлялось также выявление качественных и количественных характеристик электрических явлений. В самом деле, обнаружив неизвестное ранее единичное свойство натертого янтаря притягивать легкие тела, люди, естественно, прежде всего стремились понять, что собой представляет это явление, т. е. выяснить его качественную сторону. С этой целью они сравнивали его с другими явлениями. Сопоставляя электрические явления с магнитными, Джильберт (1600), например, отметил, что электрическая сила возникает благодаря трению, что она исчезает при соприкосновении с некоторыми телами, притягивает самые различные тела и т.д. Несколько позже Герике (1672) установил, что наряду с электрическим притяжением существует электрическое отталкивание. В 1729 г. Стефан Грей, обобщая ряд проведенных им опытов с электричеством, сделал вывод о том, что все тела делятся на проводники и изоляторы. Спустя некоторое время (1730) Дюфе установил, что электричество качественно неоднородно, что существует два рода электричества. Джон Кантон открыл способность тела, находящегося на изолированной подставке, наэлектризовываться в результате приближения к нему заряженного тела. Джованни Беккариа заметил способность электричества разлагать воду и т. д. Так, выявляя одно за другим свойства элек-

тричества, ученые составляли себе все более и более полное представление о его качестве.

После определенного уяснения качественной стороны электрических явлений внимание исследователей стало переключаться на количественную сторону, на выявление количественных характеристик этих явлений. Решающий шаг в сторону исследования количественной стороны электричества был сделан Кулоном. Используя созданный им прибор для измерения сил электрического воздействия (крутильные весы), он в 1784 г. установил ряд существенных количественных характеристик электричества. Вместе с этим он дал единицу измерения электричества и тем самым способствовал исследованию количественной стороны электричества и ее связи с качественной стороной.

Начиная с XIX в. наблюдается переход к исследованию взаимосвязи качественной и количественной сторон электричества. Так, в 1802 г. русский физик В. В. Петров установил, что электрический ток при достижении определенной силы, проходя через угольные электроды, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга, превращается в свет (порождает «вольтову дугу»). В 1826 г. немецкий физик Ом выявил зависимость сопротивления проводника от длины проводника, площади его поперечного сечения и природы вещества, из которого сделан проводник. Несколько позже (1853) немецкий физик Рисе открыл зависимость выделяющегося в проводнике тепла от количества электрического заряда. Русский академик Э. X. Ленц и английский физик Джоуль установили зависимость количества выделявшегося при прохождении электрического тока по проводнику тепла от сопротивления проводника и времени и т. д.

Итак, история развития знания об электричестве свитедельствует о том, что познание начинает свой путь с выявления связей, взаимодействия и движения отдельных материальных образований и идет от единичного к общему и в то же время от качества к количеству и к их взаимосвязи.

В ходе анализа взаимосвязи качественных и количественных характеристик электрических явлений стали предприниматься попытки установления причинно-следственной зависимости этих явлений, выявления причин, их обусловливающих; Так, в начале XIX в. Вольт объяснил причину появления электрического тока в ре-

зультате соединения различных металлов, разделенных влажной прокладкой; в 1821 г. Араго выявил причину отклонения магнитной стрелки под воздействием проходившего по проводнику электрического тока; в 1831 г. Фарадей объяснил причину отклонения магнитной стрелки в момент вращения медного круга и т. д.

По мере открытия одной за другой причинно-следственных связей, объяснения одного за другим различных свойств, характеризующих электричество, в частности, способности возникать в результате трения, в результате соединения некоторых различных веществ, помещенных в тот или иной раствор (гальванический ток), в результате разности температуры различных металлов, образующих замкнутую цепь, в результате вращения замкнутого проводника в магнитном поле, способности давать искру, превращаться в теплоту, в свет, в механическое движение, Создавать магнитное поле и т. д., формировалось понятие о содержании электричества. Вместе с этим шаг за шагом нащупывалась и воспроизводилась в сознании относительно устойчивая система связей, структура этих явлений, с которой были связаны, которой в той или иной степени обусловливались и в которой протекали указанные и другие электрические явления (электрические процессы), т. е. форма.

Выявляемые причинно-следственные связи, касающиеся электрических явлений, представлялись как необходимые, неизбежно наступающие при соответствующих условиях. Как необходимую Араго, например, представил причинно-следственную связь между прохождением по проводнику электрического тока и возникновением вокруг него (проводника) магнитного поля; как необходимая была осознана связь магнитного поля с отклонением магнитной стрелки и т. д. Вслед за осознанием необходимого характера причинно-следственных связей начинают выявляться необходимые связи и отношения, которые не являются причинно-следственными. Так, Ампер в 1821 г., исследуя взаимодействие двух проводников с током, выявил ряд необходимых связей, не являющихся причинно-следственными. В частности, он установил, что: (1) два параллельных проводника, по которым проходит ток в одном и том же направлении, притягиваются; (2) два параллельных проводника, в которых ток имеет противоположные направления, отталкиваются; (3) два непараллельных проводника притягиваются, ес-

ли ток в них идет к месту их пересечения или в обратном направлении, и отталкиваются друг от друга, если в одном из них ток направлен к месту пересечения, а в другом — наоборот. В это же время Био, Савара и Лаплас открыли и такую необходимую сторону магнитного поля, как равенство его силы сумме сил, характерных для малых участков тока, и т. д.

Наиболее важные необходимые связи осмысливаются через категорию закона. Например, зависимость сопротивления проводника от состава проводника, его длины и площади поперечного сечения, выявленная Омом, в физике сформулирована в виде закона. Как законы вошли в физику выявленные в 1847 г. Кирхгофом такие необходимые отношения, как: (1) равенство в замкнутом контуре тока алгебраической сумме произведений величин токов на сопротивления отдельных участков цепи и (2) равенство в каждой данной точке проводника алгебраической суммы токов нулю. Законом была названа открытая Э. X. Ленцем и Д. Джоулем необходимая зависимость количества тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока по проводнику, от сопротивления проводника и времени. В виде закона было представлено установленное Био, Саваром и Лапласом необходимое отношение силы магнитного поля и сил, вызываемых отдельными малыми участками тока, а также силы взаимодействия каждого такого участка с магнитным полюсом и т. д. Рассмотренная здесь закономерность движения познания от одной ступени к другой характерна как для познания объекта в целом, так и для познания отдельных его сторон, отдельных связанных с ним явлений.

Например, не только познание электричества в целом началось со связей, движения и шло от единичного к общему, всеобщему и т. д., вплоть до выявления необходимого и открытия законов. Эти же ступени имели место и в развитии познания отдельных областей электричества, отдельных его свойств и явлений. В частности, они довольно четко различаются в исследованиях гальванического тока, электромагнетизма, термоэлектричества, электромагнитных волн, в открытии электрона, протона и т. п.

Для примера рассмотрим историю познания гальванического тока. Исследование гальванического тока началось с того, что итальянский ученый Гальвани в 1786 г. случайно заметил, что в момент прикосновения концом скальпеля к внутреннему бедренному нерву препариро-

ванной лягушки все мускулы этого сочленения сокращались, т. е. с выявления связи между двумя отдельными предметами, обусловливающей определенное изменение в последних. Данное явление Гальвани сначала воспринял как нечто необычное, ранее неизвестное, единичное. Потом, проводя целый ряд исследований, он выделил некоторые общие моменты указанного явления, в частности тот факт, что сокращение мускул происходило лишь тогда, когда нерва касались каким-либо проводником. Налицо движение познания от единичного к общему. В рамках этого движения имело место и движение от качества к количеству. В самом деле, проводя свои опыты с сокращением мускул лягушки при прикосновении к ее внутреннему бедренному нерву, Гальвани прежде всего ставил своей целью уяснить, что собой представляет это явление, т. е. стремился понять его качественную сторону. Рассматривая указанное явление с этой стороны, он, в частности, заключил, что оно представляет собой не что иное,, как своеобразный электрический разряд, который получается в тот момент, когда мускулы и нервы соединяются металлическим проводником. Составив себе представление о качестве наблюдаемого явления, Гальвани стал исследовать его количественную сторону. Он брал проводники из различных веществ и, прикасаясь ими к лягушке, заметил, что сила реакции была различна. В частности, он установил, что особенно сильными и энергичными сокращения мускул бывают тогда, когда прикосновение осуществляется проводником, составленным из двух различных металлов, например из железа и меди или из железа и серебра, когда проводник соединялся с землей.

Выяснив некоторые качественные и количественные характеристики гальванического тока, названного им «животным электричеством», Гальвани не смог определить причину его появления. Причину возникновения гальванического тока открыл, спустя некоторое время, Вольт. Он соединил металлической проволокой листочек фольги с серебряной монетой и, прикоснувшись ими к языку, ощутил кисловатый вкус. Ощущение продолжалось до тех пор, пока металлы были соединены между собой проволокой. После этого Вольт соединил между собой медную и цинковую пластинки, разделенные влажной бумагой, и опять заметил появление электрического тока. Электричество наблюдалось и при соединении про-

водником целого ряда других металлов, разделенных влажной прокладкой. Из этих своих опытов Вольт заключил, что источником электричества здесь и в случае прикосновения различными проводниками к препарированной лягушке является не животный организм, как думал Гальвани, а соприкосновение двух различных металлов. Он писал: «Когда соприкасаются два металла, то в месте соприкосновения возникает электродвижущая сила, которая перемещает электричество в пластинках так, что получается известная разность напряжений, зависящих от природы металлов»1.

Вскоре, однако, было обнаружено, что соединенные проводником различные металлы, изолированные один от другого влажной прокладкой, обусловливают электричество лишь до определенного времени, после чего оно исчезает. Необходимо было объяснить все это. Имеющиеся наблюдения и представления Вольта о причине появления гальванического тока не объясняли данного явления. Нужны были дополнительные исследования, новые данные о процессе возникновения гальванического электричества. Эти данные вскоре были получены. Так, Антони Карлейль и Вильям Никольсон, проводя опыты с вольтовым столбом, установили, что при соединении проводником различных металлов, разделенных прокладкой, смоченной водой, происходит разложение воды на ее составные части: водород и кислород. Заменив прокладку, разделяющую металлы, водой, они заметили, что при замыкании проводника происходит изменение не только воды (она разлагается на водород и кислород), но и металла, который окисляется. Французский физик Готро обратил внимание на то, что при соединении проводом в замкнутую цепь металлических пластинок, извлеченных из действующего вольтова столба (гальванического элемента), появляется электрический ток. Это же явление было замечено и Риттером. Он, в частности, определил, что подобное электричество наблюдается, когда пластинки (полюса) сделаны из золота, серебра, меди и висмута.

Обобщая эти новые наблюдения, Вольт раскрыл причину ослабления и исчезновения электрического напряжения по мере действия так называемого зарядного столба (гальванического элемента). Суть его объяснения данного явления заключается в следующем.

' П. Лакур и П. Аппель. Историческая физика. Одесса, 1908, стр.286.

Во время действия зарядного столба вода, находящаяся во влажных прокладках, разлагается на водород и кислород. Кислород идет к одному полюсу, водород—к другому. По мере накопления кислорода на одном полюсе, водорода — на другом между самими пластинками (полюсами) и жидкостью появляется электродвижущая сила, противоположная по направлению той, которая возникла вследствие соединения различных, разъединенных влажной прокладкой металлов. С возрастанием этой противоположной по направлению электродвижущей силы (названной впоследствии электродвижущей силой поляризации) действие зарядного столба ослабевает, а затем и прекращается полностью. И если теперь ликвидировать зарядный (вольтов) столб и соединить полюса (пластинки) проводом, то в цепи появится ток обратного направления, а водород и кислород, скопившиеся на пластинках (полюсах), будут перемещаться в обратном направлении и при столкновении друг с другом будут образовывать воду. Действие тока в данном случае будет наблюдаться до тех пор, пока кислород и водород не исчезнут с полюсов и не превратятся полностью в воду.

За открытиями Никольсона, Карлейля и Риттера, которые обобщил и объяснил Вольт, последовали новые открытия. В частности, было обнаружено (начало XIX в.), что растворы солей подобно воде разлагаются электрическим током. Причем на отрицательном полюсе выделяется металл, а на положительном полюсе— кислород. Впервые причину данного явления попытался выяснить Гроттгус. Ее исследованию также большое внимание уделили Дэви, Берцелиус и др. Однако решающий шаг в этом деле был сделан Клаузиусом. Согласно его теории, в растворе солей молекулы соли находятся в состоянии хаотичного движения. При взаимном столкновении они распадаются на ионы, которые при встрече снова соединяются в молекулы. Но когда через жидкость проходит ток, ионы начинают двигаться к полюсам: положительно заряженные—к катоду, отрицательно заряженные—к аноду, вследствие чего и собираются на погруженных в жидкость электродах. Точка зрения Клаузиуса получила некоторое дальнейшее развитие у Аррениуса и Оствальда.

По мере выявления отдельных причинно-следственных связей, касающихся гальванического тока, складывалось определенное представление о содержании дан-

ных процессов и о форме их протекания. Вместе с этим происходило отделение необходимого от случайного и формулирование на этой основе отдельных законов. Так, установив необходимую связь выделяющегося на электродах вещества с проходящим через раствор электричеством, Фарадей сформулировал закон, согласно которому масса вещества, выделенного на электроде, пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит. Далее, заметив необходимое соотношение выделяющихся при прохождении тока через различные электроды веществ, он выразил это в законе, по которому вещества, выделяющиеся за определенный промежуток времени, пропорциональны грамм-эквивалентам этих веществ.

Развитие познания от установления связей и изменений исследуемого объекта через движение от единичного к общему, от качества к количеству и их взаимосвязи, к причинности, содержанию и форме, необходимости и закону здесь, в исследовании гальванического тока, особенно заметно.

Итак, развитие познания объекта в целом и отдельных его сторон начинается с выявления связи, движения и идет от единичного к общему, от качества к количеству, затем к причинности, необходимости и закону.

Что касается дальнейшего движения познания, восхождения его на новую, более высокую, следующую за познанием необходимости и законов ступень, то оно не может осуществиться применительно к познанию отдельных сторон исследуемого объекта, отдельных, связанных с ним явлений, а возможно только применительно i? предмету как целому, как совокупности свойственных ему сторон и связей. Это обусловливается тем, что дальнейший этап движения познания связан с воспроизведением в сознании в системе понятий всех сторон и законов исследуемого целого в их необходимых соотношениях, в их естественной взаимозависимости. Воспроизведение всех необходимых сторон и законов исследуемого целого в их естественной взаимосвязи и взаимозависимости представляет собой познание сущности.

Примером данного этапа движения познания может служить период развития познания электрических явлений, начинающийся с открытия электрона и протона. С открытием электрона—носителя отрицательного электрического заряда, а затем и протона, имеющего положи-

тельный заряд, атом стал рассматриваться как материальное образование, состоящее из определенного равного количества электронов и протонов. Заряженность атома теперь объяснялась тем, что в нем в силу тех или иных причин число электронов не соответствовало числу протонов. Если электронов было меньше, чем протонов, атом считался положительно заряженным, если же в нем электронов было больше, чем протонов, он считался заряженным отрицательно. Электризация тел в свете этих воззрений представляла собой не что иное, как создание в них недостатка или излишка электронов путем передачи их другим телам или заимствования у последних. Это объясняло, почему появление определенного электрического заряда на одном теле неизбежно влечет за собой появление такого же количества противоположного заряда на другом теле. Исходя из взаимодействия между электронами и протонами легко объяснялось и распределение заряда между заряженным и незаряженным телами при их соприкосновении, исчезновение заряда при соединении между собой заряженных разноименными зарядами тел, электрическая индукция и т. д. Открытие электрона как составной части атома любого вещества позволило также понять, почему одни тела являются проводником электричества, другие не являются. Это явление оказалось связанным со строением электронной оболочки атомов. Исходя из электронного строения вещества стала понятна суть и таких электрических явлений, как гальванический ток, термоэлектричество, электромагнитная индукция и т. д.

Так электрон оказался основой — основным, решающим звеном, исходя из которого можно объяснить всю массу электрических явлений, представить их как единое взаимосвязанное целое, как единую цепь проявлений так называемой электронной природы вещества. На этой стадии своего развития познание достигло знания сущности электричества, знания электрических свойств (явлений) в их внутренней необходимой взаимосвязи и взаимозависимости.

Анализ категорий с точки зрения развития познания можно было бы продолжить, но сделать это нам не позволяют рамки данной работы. Вместе с этим уже рассмотренных фактов достаточно, чтобы убедиться в том, что категории необходимо связаны с определенными стадиями процесса познания и являются его ступенями.