khimie.ru

В химии нет и никогда не было вечных и неизменных истин, законов, представлений. Многое из того, что сейчас изучается в школе, через 30-40 лет изменится почти до неузнаваемости. Изменится химический язык; появятся новые понятия и выйдут из употребления старые; более точными и более общими станут основные законы.

Развитие науки — вовсе не безмятежный процесс накопления новых знаний, навыков, производств. В отдельные моменты истории неотвратимо происходит бурная, революционная перестройка всего здания науки, включая фундамент этого здания.

Когда-то медленно тронувшись с нуля, наука постепенно набирала скорость, спотыкаясь о религиозные и философские догмы; медленно, но неуклонно темп накопления новых данных возрастал, что временами приводило к «катастрофическим» переворотам в воззрениях. Уже сегодня скорость научно-технического прогресса может показаться головокружительной, но завтра она будет еще выше, и коренные перестройки в фундаменте наук будут происходить все чаще.

Так как же из неполного, приблизительного знания рождается более полное и более точное? Давайте в качестве примера возьмем какой-нибудь фундаментальный закон, сущность которого легко выразить; математическим языком, например закон Бойля—Мариотта: для данной массы газа произведение давления (р) на объем (V) есть величина постоянная, т. е. рV = соnst. Это уравнение, конечно, нужно всегда помнить. Однако не менее важно помнить и другое — этот закон носит приближенный характер, а справедлив только в ограниченном интервале давлений. При высоких (или, наоборот, слишком низких) давлениях он не соблюдается.

Я. Д. Ван-дер-Ваальсу пришлось для более общего случая ввести в первоначальное уравнение две поправки (а и b):

(р+а/V²) (V-b) = соnst.

Если объем газа достаточно велик, то членами а/V² и b можно пренебречь (а/V² ≈ 0, b ≈ 0), и тогда имеет место закон Бойля—Мариотта, если же газ сжат до малого объема, то закон этот не применим. Так, при давлениях порядка 100 МПа азот сжимается в два с лишним раза меньше, чем это получается по формуле рV = соnst, а при 1500 МПа — уже в шестнадцать раз!

Значит ли это, что Я. Д. Ван-дер-Ваальс опроверг закон Бойля—Мариотта? Конечно, уравнение Ван-дер-Ваальса явным образом несет в себе какое-то отрицание уравнения Бойля. Но это не голое, «зряшное» (говоря словами В. И. Ленина) отрицание, а отрицание диалектическое, т. е. развитие. Ван-дер-Ваальс развил и усовершенствовал первоначальный приближенный закон, сделал его более общим; новое уравнение включает в себя закон Бойля— Мариотта в качестве частного случая.

Вспомним теперь закон Гей-Люссака. С ним дело обстоит точно так же. Уравнение V = V₀(1+T/273) приблизительно соблюдается только при не слишком низких температурах. Из приведенной формулы следует, что при понижении температуры на 1 °С объем газа уменьшается на 7273 часть; получается, что при —273 °С (абсолютный нуль температур) газ исчезнет вовсе. Это, конечно, нелепость: любой реальный газ задолго до ‒ 273 °С превращается в жидкость или даже затвердевает, однако еще раньше перестанет «работать» закон Гей-Люссака.

Да что говорить о газовых законах, когда вся классическая механика со всеми «незыблемыми» законами Ньютона после работ Эйнштейна оказалась лишь частным случаем более общей теории, да и сам Ньютон был прав не всегда. Скажем, сложение коллинеарных, т. е. направленных в одну и ту же сторону или в противоположные стороны, скоростей по Ньютону — совершенная очевидность: V=V₁+V₂. В действительности, как показал А. Эйнштейн, это справедливо только для скоростей, несоизмеримых со скоростью света (с):

V = (V₁ + V₂)/(1 + V₁∙V₂/c²)

При малых V₁ и V₂ членом V₁∙V₂/c² можно пренебречь; тогда получим V=V₁+V₂. Если же V₁ и V₂ велики (например, приближаются к с), «очевидная» классическая формула становится просто неверной, В частности, классическая механика непригодна для описания движения элементарных частиц, обладающих высокими (субсветовыми) скоростями.

А вечна ли сама теория относительности? А. Эйнштейн так не думал. «Нет ни одной идеи, в отношении которой я был бы уверен, что она выдержит испытание временем»,— сказал он в день своего семидесятилетия.

В каждый момент времени наука дает какой-то приближенный «снимок» с действительности, однако в дальнейшем эти снимки постоянно улучшаются, становятся все более полными и детальными, все лучше и точнее отражают свойства материального мира, который в целом остается неисчерпаемым.