Впрочем, сам вопрос об идентификации количества теплоты именно как количества движения (импульса) несколько сложнее, чем может показаться на первый взгляд, ибо требует для своего окончательного разрешения переосмысления ряда ключевых моментов уже непосредственно самой механики. Но этим мы займемся только в следующих специальных статьях, ибо полноценное освещение молекулярно-кинетической теории выходит в целом за рамки настоящей. Пока же нам важен просто сам вывод о том, что нагрев тел при трении, по крайней мере, в принципе, не противоречит самой идее о сохранении заряда, и потому количество теплоты тоже вполне может идентифицироваться в качестве такового. Тот самый вывод, между прочим, который, не смотря на всю его простоту и очевидность, вообще умудрились не заметить сами создатели современной термодинамики! Объяснить же этот совершенно удивительный факт можно только стечением целого ряда злополучных обстоятельств, о которых мы еще будем говорить подробно в упоминавшемся выше историко-научном приложении. Но на начальном этапе, несомненно, сыграл свою немаловажную роль следующий известный факт, о котором лучше всего можно сказать опять же словами Эйнштейна и Инфельда: “Удивительно, что почти все фундаментальные работы о природе теплоты были сделаны не физиками-профессионалами, а людьми, которые рассматривали физику исключительно как свое любимое занятие… Был среди них и английский пивовар Джоуль, проделавший в свободное время ряд наиболее важных экспериментов, касающихся сохранения энергии. Джоуль экспериментально подтвердил предположение [немецкого врача Майера] о том, что теплота – это форма энергии, и определил меру превращения” [6, С.44].
Вот с этих самых экспериментов “пивовара” Джоуля по установлению так называемого механического эквивалента теплоты, т. е. якобы принципиально одинакового во всех возможных случаях числового коэффициента, устанавливающего однозначную зависимость между созданной теплотой и затраченной механической энергией, и началась истинная история идеи о том, что теплота есть якобы непосредственно сама энергия. И хотя искомого жесткого соответствия установить ему в целом так и не удалось (оно невозможно в принципе, т. к. на самом деле здесь действует совершенно иная количественная закономерность, подробному рассмотрению каковой и будет посвящена упоминавшаяся уже выше следующая наша статья), многие все-таки поверили в саму эту идею. А имевшиеся все же существенные расхождения в значениях злополучного “механического эквивалента теплоты” были отнесены ими, к сожалению, просто к погрешности самих экспериментов. С тех пор абсолютное большинство физиков (не исключая, в том числе, и самих Эйнштейна с Инфельдом в период их творчества) так и пребывает в этом злополучном заблуждении, хотя в трудах ряда непосредственных знатоков данной проблемы можно иногда встретить и прямо противоположные утверждения.
Вот что пишет, например, в данной связи автор отечественной двухтомной “Истории и методологии термодинамики и статистической физики” Я. М. Гельфер: “Важно отметить, что во всех случаях, когда механический эквивалент [теплоты] определялся по НЕПОСРЕДСТВЕННО И ОДНОВРЕМЕННО измеряемым количествам теплоты и механической работы, система неизменно совершала круговой процесс, после окончания которого она возвращалась в начальное состояние. Такой процесс мог совершаться любой системой, если она обменивалась теплотой и работой с другими системами. В ОБЩЕМ же СЛУЧАЕ, если бы в системе протекал некруговой процесс, то ОТНОШЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА РАБОТЫ К СООТВЕТСТВУЮЩЕМУ КОЛИЧЕСТВУ ТЕПЛОТЫ НЕ РАВНЯЛОСЬ БЫ МЕХАНИЧЕСКОМУ ЭКВИВАЛЕНТУ”! [2, С.174]
Основной смысл этого высказывания – в общем случае жесткой взаимосвязи между выделившимся количеством теплоты и совершенной работой НЕ СУЩЕСТВУЕТ! Не случайно поэтому сам Джоуль постоянно получал различные значения упомянутого пресловутого механического эквивалента, о чем свидетельствует, например, следующее высказывание еще одного специалиста: “Полученные Майером и Джоулем значения механического эквивалента теплоты составляют в кГм/ккал соответственно: 1842 г. – 365; 1845 г. – 425 и 1843 г. - 460; 1849 – 424, что близко к ПРИНИМАЕМОМУ теперь значению 427 кГм/кал” [4, С.62]. Иначе говоря, наукой просто “принято” сегодня за истинное некоторое определенное значение описанного сейчас числового коэффициента, которое и положено затем в основу всей термодинамики! Но на подобной искусственной основе могла в конце концов развиться, понятно, только принципиально искусственная же теория, каковой и стала на самом деле официальная термодинамика. Причем решающую роль здесь сыграл, как отмечалось в исходной статье, Рудольф Клаузиус, решительно выступивший в защиту Джоуля даже вопреки многочисленным тогда возражениям абсолютного большинства других физиков. Основная же суть совершенной им при этом базовой логической ошибки хорошо видна из следующего специального рассуждения Клаузиса в его главном научном труде - вышедшей в 1867 г. трехтомной монографии “Механическая теория тепла”.
В первом параграфе первой главы первого тома названной работы, называющемся “Исходный пункт теории”, Клаузиус прямо подчеркивает следующие базовые для него здесь соображения, во многом основывающиеся как раз на ложных выводах Дж. П. Джоуля: “В прежнее время было почти всеобщим воззрение, что теплота представляет собой вещество, которое в большем или меньшем количестве находится во всех телах, чем и обусловливается большая или меньшая высота их температуры... Однако в новейшее время проложил себе взгляд на теплоту как некоторый род движения. При этом находящаяся в телах теплота, обусловливающая их температуру, рассматривается как некоторое движение весомых атомов... Итак, в нашем изложении мы будем исходить из предположения, что теплота представляет собой движение мельчайших частиц вещества… и что КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ ЯВЛЯЕТСЯ МЕРОЙ ЖИВОЙ СИЛЫ этого движения. Мы применим лишь к теплоте закон эквивалентности между живой силой и работой, справедливый для любого движения, и полученное отсюда предложение будем рассматривать как первое начало термодинамики” [3, С.441,442].
Ключевым в этом высказывании, обращаем внимание особо, является само “предположение” о том, что “количество теплоты является мерой живой силы” движения частиц вещества, из которого состоит тело. Это предположение - очень яркий пример иногда встречающейся в науке грубейшей логической ошибки (она называется “подмена тезиса”), состоящей в ошибочном выводе ученым из в целом верной научной предпосылки совершенно с нею не связанного и потому неизбежно ложного следствия. В данном случае - провозглашения на основании абсолютно справедливого тезиса о трактовке теплоты как “движения мельчайших частиц вещества”, что на тот момент было, подчеркнем, грандиозным научным прорывом, совершенно не связанного с ним утверждения о том, что само количество теплоты является якобы мерой именно “живой силы” этого движения! Т. е., по существу, их кинетической энергии, что совершенно не соответствует, подчеркнем теперь это обстоятельство особо, общепринятым сегодня положениям самой молекулярно-кинетической теории. Ведь согласно таковой мерой средней кинетической энергии молекулы идеального газа, например, является вовсе не содержащееся в нем количество теплоты, а собственно его температура! “Мы вынуждены рассматривать кинетическую энергию молекулы как меру температуры газа, если мы хотим создать последовательную… картину строения вещества” [6, С.51],- специально акцентируют этот факт в цитируемой здесь своей книге сами же Эйнштейн с Инфельдом. Так к чему же приводит тогда само рассматриваемое краеугольное утверждение Клаузиуса, закладываемое им, обратите внимание, в самый фундамент всей выстраиваемой им общей теории, как не к отмечавшемуся уже новому смешению двух главных тепловых понятий - количества теплоты и температуры?
Но Клаузиус, ослепленный видимостью полученных якобы Джоулем важных выводов, так и не заметил ущербности своей логики. И в результате уже прямо провозгласил исходным пунктом создаваемой им теории именно “принцип эквивалентности теплоты и работы”, окончательно закрепив тем самым в науке и сам описанный выше джоулев подход. “Мы можем высказать... следующим образом первое начало механической теории тепла, ...именуемое принципом эквивалентности между теплотой и работой,- прямо пишет он в названной уже выше своей книге: - Во всех случаях, когда из теплоты появляется работа, тратится пропорциональное полученной работе количество теплоты, и, наоборот, при затрате той же работы получается то же количество теплоты. Когда затрачивается теплота и вместо нее появляется работа, то можно сказать, что теплота превратилась в работу, и, наоборот, когда затрачивается работа и вместо нее появляется теплота, можно сказать, что работа превратилась в теплоту. Пользуясь этим способом выражения, можно предыдущему предложению придать следующий вид: ВОЗМОЖНО ПРЕВРАТИТЬ РАБОТУ В ТЕПЛОТУ И, НАОБОРОТ, ТЕПЛОТУ В РАБОТУ, ПРИЧЕМ ОБЕ ЭТИ ВЕЛИЧИНЫ ВСЕГДА ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫ ДРУГ ДРУГУ. Это положение подтверждается рядом известных уже ранее явлений, а также многими и разнообразными опытами, произведенными в новейшее время. Поэтому... его следует принять как принцип, вытекающий из опыта и наблюдения” [3, С.442].