Критика теории флогистона
Третья научная революция, кроме процесса диалектизации естествознания, примечательна еще и тем, что в этот период наука уходит от натурфилософских представлений и понятий.
Первым из натурфилософских представлений, которые подверглись пересмотру, является теория флогистона.
В конце 17-18 века ученые использовали флогистон для объяснения процесса горения.
Флогистоном называлась субстанция, представлявшая «начало горючести». Так, согласно этой теории, те вещества, которые содержат много флогистона, горят хорошо, и наоборот, тела, в которых содержание флогистона мало, горят плохо. Это натурфилософское представление было господствующим на протяжении более ста лет.
Наиболее развернуто учение о флогистоне было изложено немецким химиком Г.Э. Шталем, который считал, что флогистон – это материальная субстанция земного происхождения, с помощью которого происходят процессы горения, обжига, прокаливания и т.д. С развитием металлургии и горного дела возникало необходимость подробного изучения этих процессов. По мнению ученых, флогистон является легкой субстанцией и имеет способность забирать у вещества часть веса в процессе передачи частицам этого вещества своей летучести. Затем эти частицы осаждаются. Это натурфилософское представление объясняло такие явления, как осаждение сажи в дымоходах, серы в верхних частях реторты и т.д. Шталь считал, что в процессе медленного прокаливания металлов происходит постепенное нарушение их плотности, и флогистон свободно улетучивается. А если процесс прокаливания происходит быстро, флогистон захватывает и мельчайшие частички вещества, в результате чего они осаждаются.
Опровергнуть теорию флогистона удалось только в конце 18 века в результате исследований А.Л. Лавуазье. проблемы горения, окисления металлов и восстановления привлекла внимание ученого, и в 1774 году он впервые предположил, что в процессах горения участвует атмосферный воздух. Новая теория горения, предложенная им, сводилась к положениям:
- тела горят только в чистом воздухе
- при горении чистый воздух поглощается. Увеличение массы сгоревшего тела равно уменьшению массы воздуха
- металлы в процессе прокалывания превращаются в земли, а сера и фосфор – в кислоты.
Лавуазье пришел к выводу, что все кислоты состоят из радикала и оксигена (кислорода).
А в 1786 году Лавуазье окончательно опроверг теорию флогистона, окончательно выяснив роль кислорода в процессе горения.
Отказ от концепции теплорода. Критика витализма
Еще одно натурфилософское представление о теплороде было опровергнуто значительно позже. Понятие теплорода в натурфилософии играло ключевую роль в теории теплоты. Теплород представлялся тепловой жидкостью, которая обеспечивает теплопередачу путем перетекания из одного тела к другому. Представление о теплоте как об особой субстанции было общепризнанным.
Концепцию теплорода подверг критике М.В. Ломоносов, который обосновал кинетическую теорию теплоты. По мнению ученого, теплота – это форма движения корпускул, материальных частиц. Причина тепла заключается в их вращательном движении. Основные положения кинетической гипотезы:
- корпускулы имеют форму шара
- при увеличении скорости вращения частиц теплота увеличивается, и наоборот
- быстрее вращаются частицы горячих тел, частицы холодных тел вращаются медленнее
- при соприкосновении горячего тела с холодным горячие тела охлаждаются, холодные – нагреваются.
Однако кинетическая гипотеза Ломоносова в то время не стала популярной, а представление о теплороде существовало еще почти целый век. Закон сохранения энергии был открыт лишь в 19 веке, и только тогда теория теплорода была признана неверной, и наука вернулась к кинетической концепции теплоты.
Открытие закона сохранения и превращения энергии опровергло еще одно натурфилософское учение – витализм, представление о жизненной силе организма. Сторонники витализма считали, что в живом организме существует особая жизненная сила, благодаря которой он функционирует. Физиологические процессы объяснялись мифической силой. Это представление было опровергнуто Р. Майером, который доказал, что организм подчиняется естественным физико-химическим законам, в частности, законам сохранения и превращения энергии.
Работы в области электромагнетизма в 19 веке привели к опровержению таких понятий натурфилософии, как магнитная и электрическая жидкости. Первым к выводу об отсутствии в природе подобных жидкостей пришел А. Ампер.
Завершение эпохи натурфилософских представлений
Дольше всех просуществовало натурфилософское представление о мировом эфире. Понятие эфира присутствовало и в учении Ломоносова. Теорию эфира признавали все ученые 19 века. Эфир представлялся некой гипотетической средой, которая заполняла все мировое пространство. Утверждению этого представления способствовала и волновая теория света. Представление об эфире к тому же согласовывалось с механическими представлениями об окружающем мире, которые были характерны для науки того времени.
Дж. Максвелл указывал на возможность определения движения Земли относительно эфира при помощи высокочувствительного прибора, создание которого он считал невозможным. В 1881 году А.А. Майкельсон смог провести подобные опыты при помощи такого прибора. Однако обнаружить относительное движение не удалось. Свои опыты Майкельсон повторял неоднократно, применяя все более точную аппаратуру. Однако обнаружить эфир ему все равно не удавалось, предположения о существовании эфира не подтверждались. Попытки открытия свойств эфира приводили к противоречиям. И тогда физики пришли к выводу, что представление об эфире оказалось ошибочным.
С отказом от концепции мирового эфира закончилась эпоха натурфилософии, представления которой в течение долгого времени казались истинными и занимали ведущее положение в естествознании. Натурфилософия заменяла неизвестные связи явлений фантастическими связями, а недостающие факты дополняла вымыслами. Натурфилософия дала науке множество открытий, но вместе с тем было много ошибочных представлений.
