Происхождение небесных тел - [4]

I. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ

1. Неуничтожаемость вещества

Никогда мастер не создаёт своих изделий из ничего. Он только преобразует уже имеющийся материал. Например, гончар не создаёт горшок или кружку из ничего, а вылепливает их из глины, которую он откуда-нибудь взял.

Ни в одном явлении природы, ни в одном физическом или химическом опыте в лаборатории не наблюдалось случая, чтобы вещество возникало из ничего или чтобы оно совершенно исчезало.

Возьмём стакан горячего чая и растворим в нём кусок сахара. Сахар как будто исчез, — его не видно. Но вещество, составлявшее кусок сахара, не исчезло, а растворилось в чае. Если мы взвесим отдельно стакан чая и кусок сахара, то убедимся в том, что вместе они весят столько же, сколько стакан сладкого чая с растворённым в нём сахаром.

Химики могут, взяв 2 грамма невидимого, бесцветного газа — водорода и 16 граммов другого тоже невидимого газа — кислорода, заставить их химически соединиться и образовать 18 граммов воды. Они могут разложить воду на её составные части и тогда опять получат вместо 18 граммов воды 2 грамма водорода и 16 граммов кислорода.

Огородник бросает в почву мелкое зёрнышко — из нею вырастает огромная репа. Эта репа не возникла из ничего. Она выросла и приобрела свой вес за счёт усвоения растением воды и воздуха, за счёт усвоения питательных веществ из почвы. После долгого разведения овощей на одном и том же месте почва, как известно, истощается, и растущие на ней овощи дают всё меньший и меньший урожай.

Если мы сожжём в стеклянной закрытой банке вату, намоченную спиртом, то вата и спирт после сгорания не исчезают бесследно. Часть их превратится в копоть и золу, а часть — в газ, который смешается с воздухом, наполняющим банку. В банке останется столько же вещества, сколько было до горения. Разница будет лишь в том, что после сгорания часть вещества изменила свой вид.

Учёные проделали много других опытов, показывающих, что вещество неуничтожаемо, что оно вечно. Следовательно, и вселенная, состоящая из вещества, также вечна и неуничтожаема. Она никогда не могла быть созданной из ничего и никогда не сможет исчезнуть, хотя небесные тела, из которых она состоит, постоянно меняются.

2. Неуничтожаемость энергии и её превращения

Мы часто встречаемся с разными видами работы, которую могут производить те или иные предметы. Так, например, несущийся танк, налетев на дом, может его разрушить — он производит работу разрушения. Камень, падая на землю, вдавливает частички земли; порох при взрыве образует газ, который выталкивает снаряд из ствола орудия — он производит работу, выбрасывая снаряд. Пар, находящийся в котле паровой машины, содержит тепло, за счёт которого машина производит работу. Эта способность производить работу называется энергией. Энергия всегда связана с веществом и без вещества существовать не может. Всякое вещество обладает энергией в той или другой форме: энергией движения (как у танка и камня), химической энергией (как у пороха), тепловой энергией (как у горячего пара). Существуют и другие виды энергии.

Откуда же у предмета берётся энергия? Откуда, например, взялась энергия у танка? Эту энергию ему передал бензин, сгоревший в двигателе танка. Бензин, которым был заправлен мотор танка, содержал в себе в скрытом виде энергию. Скрытая энергия, содержавшаяся в бензине, при сгорании освободилась и перешла в энергию расширения, т. е. движения газов. Энергия расширения газов привела в движение танк, сообщив ему энергию движения. В порохе заключена скрытая химическая энергия. Она превращается при взрыве в энергию пороховых газов, передающуюся орудийному снаряду. Снаряд приобретает энергию движения; при ударе о преграду она переходит в энергию, идущую на разрушение вещества, в которое попадает снаряд, и частично на нагревание этого вещества.

Каждое тело обладает тем или другим запасом скрытой или явной энергии. Точными опытами установлено, что энергия может переходить от одного предмета к другому, но количество её остаётся неизменным. Энергия неуничтожаема так же, как и вещество; она может только превратиться из одного вида в другой. Так, например, тепловая энергия может быть превращена в световую энергию или в электрическую. На электростанциях уголь передаёт скрытую в нём химическую энергию в энергию тепловую, тепловая энергия переходит в электрическую, а электрическая переходит либо в энергию движения (например, в трамвае), либо в энергию опять-таки тепловую (в электронагревателях), либо в световую (в электрических лампочках и фонарях), либо в энергию радиоволн, посредством которых осуществляется радиопередача. Поднимая тяжёлый камень, мы затрачиваем энергию. Когда этот камень падает вниз, то его энергия уходит на вдавливание частичек земли и на небольшое их нагревание.

Количество энергии можно измерить и выразить в особой мере так же, как, например, расстояние можно измерить в километрах. Энергия всегда превращается из одного вида в другой, и точно установлено, что при всех этих превращениях общее количество энергии остаётся постоянным. Это — один из важнейших законов природы, называемый «законом сохранения и превращения энергии». Неуничтожаемость вещества и энергии при всех их превращениях является основным законом природы, показывающим их вечность. Этот закон был открыт нашим великим соотечественником М. В. Ломоносовым.