Kritikai észrevételek a tudományos gondolkodásról

a termodinamika előtörténete kapcsán

Szakdolgozat

Anyiszonyan Artúr

ANAEAHT.ELTE

ELTE TTK fizikatanári MA

témavezető: Pályi András adjunktus

Budapest

2012

Tartalomjegyzék

Előszó……………………………………………………………………………………2

I. Univerzum és hőjelenségek az antik természetfilozófiában

Bevezető megjegyzések…………………………………………………………3

I/1. A hőjelenségek elméleti megragadása Arisztotelész és Epikurosz

természetfilozófiájában…………………………………………….…………..4

I/2. Természetszemlélet és társadalom az ókorban…………………………..8

II. A modern termodinamika kezdeteiről

Bevezető megjegyzések………………………………………………………..11

II/1. A hőanyagról……………………………………………………………..13

II/2. A kinetikus h őelmélet kezdeteiről………………………………………16

II/3. A hő mint energia………………………………………………………..18

II/4. Természetszemlélet és társadalom ma………………………………….20

Tanulságok…………………………………………………………………………….24

Bibliográfia…………………………………………………………………………….26

2

Előszó

A természettudományok eredményeinek oktatása során nagyon csekély

figyelmet fordítanak e tudományok keletkezésének történetére. Utóbbinak valódi

ismertetése helyett rendszerint csupán néhány olyan felfedezés megemlítésére

szorítkoznak, amelyeknek a hivatalos tudománytörténet-írás különös jelentőséget

tulajdonít. Ezáltal a tudomány története úgy jelenik meg, mint az emberi történelem

meglehetős önállóságot élvező sajátos területe, a tudomány maga pedig olyan ismeretek

halmazaként, amelyek objektív tükröződései a természeti folyamatoknak, és ezek

passzív megfigyelése vagy rafinált kísérletek nyomán alakultak ki egyik-másik lángeszű

kutató fejében.

A tudomány valódi története azonban egészen más. Nem örök és objektív

természettörvények felfedezéseinek láncolata, hanem az ember természethez való

viszonyulásának története ez, amely nem választható külön az általános emberi

történelemtől. Ellenkezőleg, ember és természet kapcsolata folyamatosa

kölcsönhatásban áll és együtt változik az emberi társadalommal. Ily módon keletkezik

Nyugat-Európában a szó szűk értelmében vett természettudomány a feudalizmusból

kapitalizmusba való átmenet során.

Ebben a dolgozatban kísérletet teszünk rá, hogy a „hőjelenségekről” alkotott

tudományos felfogások történetét nyomon követve feltárjuk tudomány és társadalom

kapcsolatának néhány vonatkozását, és bemutassuk azt a módot, ahogyan a polgári

társadalom immanens korlátai a tudományos elméletekben visszatükröződnek. Ezáltal a

tudományos tételek is történelmivé változnak: feloldódnak az emberi történelem

általános folyamatában, amelynek immár csak átmeneti – kialakuló, változó, majd

elmúló – mozzanatai.

Vázlatunkat két ókori természetfilozófiai rendszer vizsgálatával kezdjük, abban

bízva, hogy ezeknek fényében élesebben rajzolódnak majd ki a modern

természettudomány tartalmi és módszertani sajátosságai, amelyeknek kritikájához ez az

írás hozzá akar járulni.

3

I. Univerzum és hőjelenségek az antik természetfilozófiában

Bevezető megjegyzések

Vizsgálódásunk kezdetén két ókori görög gondolkodó természetfilozófiáját

vesszük szemügyre a választott téma szemszögéből. Náluk azonban – mint az összes

antik filozófusnál általában – a totalitás, a világ-egész megértéséről van szó, így a

természeti jelenségeket nem elkülönültségükben, hanem egyetemes összefüggésükben

vizsgálják. És ennyiben – összes hibás elméletük ellenére – felette állnak a valamennyi

későbbi korszak tudományának, beleértve a jelenkor tudományát is. „A görögöknél –

éppen mert még nem haladtak előre a természet széttagolásához, elemzéséhez – a

természetet még egészként, nagyjában és egészében szemlélik. A természeti jelenségek

egyetemes összefüggését még nem mutatják ki egyesben-részletben, ez az összefüggés a

görögök számára a közvetlen szemléletnek eredménye. Ebben rejlik a görög filozófia

elégtelensége, melynek folytán később más szemléleti módoknak kellett átengednie a

helyét. Ebben rejlik azonban fölénye is valamennyi későbbi metafizikai ellenfelével

szemben. A metafizikának igaza volt a görögökkel szemben egyesben-részletben, a

görögöknek meg igazuk volt a metafizikával szemben nagyban és egészben.”1

Ha tehát az antik filozófusoknak a hőjelenségek mibenlétéről alkotott

gondolatait meg akarjuk érteni, ehhez előbb természetfilozófiájuk általános vázát kell

megismernünk. Az ő tudományuk határozottan nem-utilitarista: „Világos tehát, hogy ezt

a tudományt nem valami más haszonért keressük, hanem azért, mert ahogy szabadnak

azt az embert mondjuk, aki önmagáért van és nem másért, úgy a tudományok közül is

egyedül ez a szabad, mert egyedül ez van önmagáért.” 2 – írja Arisztotelész. Milyen

messze van ez korunk haszonelvű tudományától, amely szinte mindenestül a termelés

szükségleteinek, utóbbi pedig a gazdasági nyereség szempontjainak van alávetve!

Ennyi bevezetés után térjünk rá Arisztotelész és Epikurosz

természetfilozófiájának vizsgálatára.

1 F. Engels: A természet dialektikája. 345. o. 2 Arisztotelész: Metafizika. 40. o. Az idézetben a végokokat kutató tudományról van szó.

4

I/1. A hőjelenségek elméleti megragadása Arisztotelész és Epikurosz

természetfilozófiájában

A keletkezésről és a pusztulásról valamint Az égről szóló műveiben kísérli meg

Arisztotelész, hogy megtalálja azokat az elemeket, amelyekből a tapintható anyag

felépül. Olyan elemekről van tehát szó, amelyeknek egyesüléséből a tapintható dolgok

keletkeznek, és amelyek szétválása jelenti utóbbiak megszűnését, de amelyek maguk

nem keletkezhetnek további elemekből, csakis egymásból. A tapintható dolgokat mint

ilyeneket a tapintással megállapítható minőségeik jellemzik. Utóbbiak ellentétpárokat

alkotnak, melyek a következők: hideg – meleg, száraz – nedves, nehéz – könnyű,

kemény – puha, nyúlós – rideg, érdes – sima, durva – finom: ezek azok a pólusok,

amelyek között a tapintható testek mint olyanok mozognak.3 Ezek közül a „nehéz –

könnyű” ellentétpárt Arisztotelész kizárja az elemeket meghatározó minőségek közül,

mert az „nem képes sem hatni, sem hatást elszenvedni: a testeket nem azért nevezik

nehéznek vagy könnyűnek, mert más testekre hatnak vagy hatást szenvednek el tőlük. Az

elemeknek viszont hatniuk kell egymásra és hatást kell egymástól elszenvedniük, mivel

összevegyülnek egymással és átalakulnak egymásba.”4 Ezután Arisztotelész hozzáfog a

„kemény – puha”, „nyúlós – rideg”, „érdes – sima”, „durva – finom” ellentétpárok

vizsgálatához, és arra a következtetésre jut, hogy ezek mindegyikében csupán a „száraz

– nedves” ellentétpár nyilvánul meg valamilyen módon. Az elemi tehát a száraz és a

nedves ellentéte, a többi ebből levezethető. Hideg és meleg ellentéte viszont önálló, a

„száraz – nedves” ellentétpártól független ellentét, így a tapintható anyag elemeit e két

ellentétpár egy-egy tagja jellemzi.5

Az elemek száma tehát négy: a föld hideg és száraz, a víz hideg és nedves, a

levegő meleg és nedves, a tűz meleg és száraz.6 A hideg, száraz stb. azonban

minőségek, és mint ilyenek, csak akkor léteznek, ha létezik valamilyen dolog, ami

hideg, száraz stb., vagyis szükségük van egy hordozóra. És mivel „Diogenésznek igaza

3 Arisztotelész: A keletkezésről és a pusztulásról. II. könyv, 2. fejezet. 4 Uo. Ki fog derülni, hogy Arisztotelésznél a könnyű – nehéz az elemek természetes mozgását

meghatározó ellentétpár. 5 Nincs szó arról, hogy Arisztotelésznél az elemeknek ne lennének a már felsoroltakon kívül további

tulajdonságai, így színük, szaguk stb. Ez utóbbiak azonban nem mint tapintható dolgokat jellemzik az elemeket, ezért pusztán járulékos tulajdonságai az elemeknek mint a tapintható dolgok összetevőinek.

6 Kézenfekvőnek tűnik, hogy az elemeket azonosítsuk a szilárd, folyékony, légnemű és plazma halmazállapotokkal. Hogy ez több vagy kevesebb pongyolasággal megtehető-e, azt Arisztotelész írásának részletesebb vizsgálatával dönthetnénk el. A kérdés azonban nem olyan izgalmas, hogy ezzel tovább foglalkozzunk. Megjegyezzük még, hogy Arisztotelész szerint az elemekkel a valóságban nem találkozunk tiszta formában, így pl. a tapasztalatból ismert föld nem azonos a földdel, mint elemmel.

5

van, mikor azt mondja, hogy ha nem volna minden egyből, akkor lehetetlen volna, hogy

a dolgok hassanak egymásra és hatást szenvedjenek el egymástól”7, így a fenti

minőségek hordozója közös. A felsorolt négy minőség a hordozó elemi jellemzői, azaz

e minőségek nem vezethetők vissza semmi másra, a hordozónak pedig nincs tőlük

független létezése. Az elemek egymásba alakulásának folyamata tehát annyit jelent,

hogy a hordozónak egy vagy két minősége ellentétébe megy át.

Arisztotelésznél tehát a „hideg” és a „meleg” a tapintható dolgok elemeinek mint

ilyeneknek meghatározó és másra nem visszavezethető minőségei, másrészt csak mint

tapintással összefüggő minőségek léteznek, ezért a velük kapcsolatos elemzés ezen a

ponton végéhez ér, és a világban található testek hőmérsékletének8 magyarázata a négy

elemre való felbontásukat a jelenti.

Az arisztotelészi véges és gömb alakú kozmoszban az Holdon inneni szféra (az

Univerzum centruma) elválik az azon túlitól (a perifériától). Előbbit a négy elem és

ezek vegyülékei népesítik be. A négy elem természetes mozgása egyenes vonalú: kettő

– a föld és víz – nehéz, ezért a centrum felé mozog, másik kettő – a tűz és levegő –

könnyű, így a centrumtól távolodva mozog. A centrumhoz legközelebb a föld jut, mert

ez nehezebb a víznél, a centrumtól legtávolabb pedig a tűz, mert az könnyebb a

levegőnél. Az elemek azonban hatnak egymásra és hatást szenvednek el egymástól:

ezek a hatások okozzák, hogy az elemek eltérnek természetes mozgásuktól és egymásba

alakulnak át. Végső soron azonban nyugalomba kellene jutniuk, ha nem lenne egy

örökösen visszatérő külső hatás, amely rendjüket felbolygatja: ez pedig a Nap mozgása.

A Holddal megnyíló égi szféra az éteré: ez körpályákon mozog, tehát nem

könnyű és nem nehéz. Nem keletkezik, nem szűnik meg és nem alakul át, nem hideg és

nem meleg. Nem szenved el hatást semmitől, de ő maga hatást fejt ki a Hold alatti

szféra elemeire, ha érintkezik velük: „…a mozgás képes ritkítani és lángra lobbantani a

levegőt; valóban gyakran látjuk megolvadni a mozgó testeket. A hőség és a meleg

megjelenéséhez tehát elegendő magának a Napnak a mozgása: hiszen ehhez a

mozgásnak gyorsnak kell lennie, a Földtől való távolságnak pedig kicsinek. A csillagok

gyorsan mozognak, de messze vannak, a Hold pedig, noha alacsonyan van, lassan

mozog. A Nap mozgása viszont kellő mértékben teljesíti mindkét feltételt. A meleg

7 I. m., I. könyv, 6. fejezet. 8 A hőmérséklet fogalma Arisztotelésznél természetesen még nem létezik.

6

növekedését a Nap jelenlétének függvényében nagyon könnyű megmagyarázni, ha

összehasonlítjuk azt a mi földi világunk történéseivel. Hiszen itt is erősen felmelegszik a

levegő az elhajított test körül. Ezt könnyű megmagyarázni: a sűrű test mozgása

különösen erősen ritkítja a levegőt, és ezért a meleg eléri a földi szférát; a másik ok

pedig az, hogy a mozgás gyakran szétszórja a levegőt körülvevő tüzet, és süllyedésre

kényszeríti azt.”9 Itt tehát megtalálhatjuk annak a helyes gondolatnak a sajátos

kifejtését, hogy a földi mozgások fennmaradása a Napnak köszönhető. Maga a

felismerés egyidős az emberiséggel. Kifejezésre jut minden kultúrában, az inkáknál a

vérszomjas napisten tiszteletének, Ehnaton fáraónál Aton kultuszának formájában.10

Arisztotelész fantasztikus étere tisztán mechanikai úton hozza mozgásba a földi

elemeket.

Epikurosznál – a görög ókor másik két atomista gondolkodójához,

Leukipposzhoz és Démokritoszhoz hasonlóan – a világot atomok és a köztük lévő üres

tér alkotják. De míg Démokritosznál az érzéki jelenség csupán szubjektív látszat,

vélemény, Epikurosznál az érzéki jelenség, a tapasztalás „a valódi hírnöke”.11

Epikurosz atomjai megváltoztathatatlanok, teremthetetlenek és

elpusztíthatatlanok. Azonos sebességgel zuhannak lefelé a térben, időnként azonban

spontán módon letérnek az egyenes pályáról. Az eltérések okozzák azt, hogy az atomok

ütköznek egymással: Epikurosznál az ütközés az atomok kölcsönhatásának egyetlen

formája.

Az atomok nem egyformák: méretben, alakban és súlyban különböznek

egymástól. Méretük nem lehet tetszőleges, mert mindegyik elég kicsi ahhoz, hogy

önmagában az emberi szem számára észrevétlen maradjon. A sokféle ütköző atom

változatos kombinációkat alkot, ez okozza a világ kimeríthetetlen gazdagságát. Az

emberi lélek is atomok kombinációjaként alakul ki a testen belül, ily módon test és lélek

egységben létezik: a test felbomlása szabaddá teszi az őt alkotó valamennyi atomot, így

a lélek a testtel együtt enyészik el. 9 Meteorológia: I. könyv, 3. fejezet. 10 S. Freud szerint utóbbi a monoteista vallások prototípusa nem csak logikai, de történelmi értelemben is.

(Lásd ezzel kapcsolatban Mózesről szóló tanulmányait.) A monoteizmus fejlődésével a Nap tisztelete egy absztrakt istenbe vetett hitté alakul át, ezzel a napkultusz racionális tartalma is részben feledésbe merül.

11 Démokritosz és Epikurosz természetfilozófiájának összehasonlításával Karl Marx doktori értekezése foglalkozik. Aki utóbbit elolvassa, azt is látni fogja, hogy Simonyi mekkorát téved, amikor azt állítja, hogy Epikurosz ismeretelmélete szenzualizmusa révén „közvetlenül csatlakozik Démokritosz ismeretelméletéhez” (lásd Simonyi K.: A fizika kultúrtörténete. 103. o.).

7

A fentiekből következik, hogy Epikurosznál minden érzet alapja atomok

mozgása: érzések akkor keletkeznek, ha az emberi test atomjai felbolydulnak, vagy ha a

külvilágból érkező atomok ütköznek nekik.12 A látást a látott tárgy felszínéről leváló és

a szemnek ütődő atomrétegek keltik, az ízeket a nyelvnek csapódó atomok okozzák. Az

atomok maguk nem pirosak és nem édesek. A „piros” és az „édes” – érzetek, nem pedig

az atomok vagy a belőlük álló testek tulajdonságai. „Ámde ne gondold, hogy az

őselemek csak a színnek / Vannak híjával, mert éppúgy mentek a hőtől / És a hidegtől,

vagy valamely langy pára hevétől, / S hangjuk sincs, és nem lelsz nedvességre se

bennük, / Ugyszintén külön illatokat se bocsát ki a testük” – írja költeményében az

epikureista Lucretius Carus.13 Az atomok, melyek nekiütköznek valamely

érzékszervnek, alakjuk szerint váltanak ki ilyen vagy olyan érzést: „Könnyen

rájöhetünk ebből, hogy sima, kerekded / Magvakból áll minden test, mely kellemesen

hat / Izlésünkre, viszont a csípős, keserű anyagok meg / Szögletes és érdes formáktól

lettek ilyenné”14, és így tovább.

Ami a hőérzetet illeti, arra a fent leírtak érvényesek: a hő vagy a hideg „magvai”

keltik, amelyek maguk nem melegek vagy hidegek, csupán formájukban különböznek:

„Itt van végül a forró tűz s a hideg fagy, amelyek / Szurdalják ugyan érzékünket,

azonban az élük / Eltérő, mint azt a tapintás is bizonyítja.”15 Ha az érzet keletkezésével

tisztába jöttünk, továbbléphetünk a természeti dologhoz. Lucretius így ír a tűzről:

„Tudnivaló, hogy azért tűz nem lappanghat a fákban, / Pusztán csak sok magva a

hőnek, s hogyha a súrlás / Egybeterelgeti őket, meggyúl tőlük az erdő. (…) Látod-e már,

amiről föntebb szólottam előtted: / Mily sok múlik azon gyakran, hogy az őselemek mely

/ Testekkel s mily helyzetben keverednek az űrben, / S egymás közt mily mozgást tesznek

s vesznek a részek?”16 Az atomok mozgása felelős minden egyéb változásért.

12 Epikurosz számára az érzetek által ismerjük meg a valóságot, a létezőt. Az érzések eredetéről vallott

nézetei alapján világos, hogy maguknak az érzeteknek a léte a létezés más kategóriájába tartozik, mint az atomoké. Ennek a problémának a részletes vizsgálata nem tartozik ide.

13 Az idézet forrása Titus Lucretius Carus: A természetről, 68. o. Epikurosz saját műveiből a középkor végére alig maradt fenn valami, így aztán nézeteit jelentős részben ellenfeleinek, követőinek és interpretátorainak munkáiból kellett rekonstruálni. Lucretius Carusnak a továbbiakban többször idézett költeménye az epikuroszi világkép szépirodalmi összefoglalása és felmagasztalása. Hamis Simonyinak az az állítása, miszerint Lucretius Démokritosz elméletének propagálója stb. lett volna (A fizika kultúrtörténete, 67. o.), amint az Lucretius költeményéből egyértelműen kiderül.

14 Uo., 57. o. 15 Uo. 16 Uo., 39. o.

8

Mellőzzük azt a szőrszálhasogatást, hogy Arisztotelész és Epikurosz

természetfilozófiáját és azok „hőtani vonatkozásait” (amelyek ilyenként számukra nem

léteztek) egybevessük azzal a képpel, amit a mai természettudomány alkot az

Univerzumról, az anyagról és a „hőjelenségekről”. Ha egymással hasonlítjuk össze a két

ókori filozófus rendszerét, jóformán semmi közöset nem találunk bennük. Ha pusztán a

„hőjelenségek” értelmezésének kérdésére összpontosítunk, a következőt láthatjuk:

„hideg” és „meleg” Arisztotelésznél az anyag elemi minősége, Epikurosznál pusztán

érzet. A tűz Arisztotelésznél az elemek egyike, Epikurosznál bizonyos fajtájú atomok

kombinációja. Arisztotelésznél a természeti jelenségek, így a „hőjelenségeket” is a

véges térbe bezárt világ mozgástörvényeit passzívan elszenvedő elemek hozzák létre.

Epikurosznál ugyanezek a végtelen világban mozgó, pályájukról spontán módon letérő

atomok csoportosulásából születnek.

I/2. Természetszemlélet és társadalom az ókorban

Nem kell bizonygatni, hogy a mai tudomány álláspontjáról gyerekesnek tűnnek

azok a nézetek, amelyeket a görög ókor a hőjelenségekről alkotott. Valóban: felszínesen

szemlélve úgy látszik, közelebb állnak a gyermek öncélú játszadozásához, mint egy

technikai alkalmazásra szánt (és azt próbakövének tekintő) természettudományos

alkotáshoz. És ha a technika területére lépünk, megtaláljuk a hőerőgép ókori változatát

az aeolipil képében, amely nem termelőeszközként működött, hanem kizárólag a

szórakoztatás céljait szolgálta.

Az aeolipil a következőképpen készül: egy gömböt, amelyből kétoldalt görbe

csövek állnak ki, üreges tengelyre rögzítenek, amelynek végei egy vízzel töltött, zárt

edényhez csatlakoznak. Ha az edényben lévő vizet felforralják, a gőz a tengelyen át a

9

gömbbe jut, onnan pedig a csöveken át a külső légtérbe áramlik, forgásba hozva a

gömböt. Az eszközt Alexandriai Hérón az i. sz. I. században találta fel. A gőzgép mégis

csak másfélezer évvel később született meg.

Miért nem látta meg se Hérón, se bármely kortársa ebben a szerkezetben egy

potenciálisan rendkívül hatékony termelőeszköz kezdetleges formáját? A válasz

egyszerű: mert társadalmuk rabszolgamunkán alapult, és a rabszolgatartó társadalomnak

nem volt szüksége ilyen eszközökre.17 Ennek egyik oka, hogy a rabszolga nem kíméli a

gépet: ő maga nem számít embernek, de az igavonó állattal és a munkaeszközzel

érezteti, hogy ő nem egylényegű velük. „Ebben a termelési módban tehát gazdasági

alapelv, hogy csak a legdurvább, legnehézkesebb, de éppen esetlen otrombaságuk miatt

nehezen rongálható munkaszerszámokat használják.”18 Egy általánosabb ok pedig

abban rejlik, hogy az antik rabszolgatartás célja (kivételes esetektől eltekintve) nem a

maximális nyereség és a határtalan gazdagodás, ezért idegen ettől a termelési módtól a

termelőerők tébolyult fejlesztésére irányuló törekvés. Ez nem jelenti azt, hogy a

termelőerők ne fejlődnének, de fejlődésük a tőkés termelés korszakára jellemző

ütemhez viszonyítva lassú, és eredményei a kortársak előtt úgy jelennek meg, mint a

munka terhe alóli felszabadulás eszközei19, ami viszont a rabszolgatartó szemében nem

teszi őket vonzóvá.

Térjünk most vissza ahhoz a két filozófushoz, akiknek rendszereit az imént

megvizsgáltuk! Láttuk, hogyan rendezte be Univerzumát Arisztotelész és Epikurosz – a

hőjelenségek egy totalitás mozzanataiként jelennek meg mindkettőjüknél, a mozzanat

megragadásának módja azonban kezdetleges. Ha megállunk ezen a ponton, akkor

csupán két régen meghaladott elmélettel lettünk gazdagabbak, úgyhogy pusztán ezért

kár volt fáradni. Menjünk tehát tovább, és tekintsünk művükre egy más irányból,

visszahelyezve azokat keletkezésük idejébe, és szemügyre véve alkotóikat is! A

gondolatok ezáltal új jelentést kapnak, mélyebbet és gazdagabbat annál, mint amit eddig

találtunk: a természet általános képét akarva megalkotni, mindkét filozófus a maga

módján korának arculatát rajzolja meg. Van-e abban bármi meglepő, hogy

17 Simonyi az aeolipia mellett egy másik hőerőgépet is bemutat, amellyel egy szentély kapuját lehetett

kinyitni (ld. A fizika kultúrtörténete, 110. o.). A korszak meg nem értéséről tanúskodik az a megjegyzése, miszerint „a hellén mérnöki tudomány legszellemesebb gondolatai elkótyavetyélődtek a különböző szórakoztató vagy népámító automaták konstruálásával” (uo., 101. o.).

18 Marx:A tőke. I. könyv. MEM 23, 185. o. 19 Lásd ezzel kapcsolatban i. m. 380-381. o., ahol Marx Arisztotelészt és Antipatroszt idézi. Utóbbi a

gabonaőrlő vízimalom feltalálását a rabszolganők felszabadítójaként üdvözölte.

10

Arisztotelész, Nagy Sándor nevelője a klasszikus korszak végén másként filozofál, mint

a hellenizmus idején Epikurosz, aki szabadot és rabszolgát egyformán arra tanít, hogy

mindegyikük szolga, de szabadságuk karnyújtásnyira van?

Nem az államot fedezhetjük-e fel Arisztotelész véges és mégis önmagában

teljes, örökös körforgásában változatlanul fennmaradó isteni éterében, amely magába

zárja az elemeket, azokat az elemeket, amelyek egy részének fent, másoknak lent van a

helye kijelölve? Az elemeket, melyeket az örök éter folyton fel- és felbolygat, amelyek

összevegyülnek, szétválnak, egymásba alakulnak, de sohasem békülnek ki egymással,

mint a hierarchizált társadalom harcban álló osztályai?

És nem egy történelmi ciklusának végéhez ért, széthullóban lévő társadalom

egyéneit ismerhetjük-e fel Epikurosz atomjaiban, amelyek a végtelen térben mozognak?

Amelyek időnként spontán módon eltérülnek pályájuktól, és ezáltal képessé válnak

kombinálódni egymással, létrehozva a formák mindazon gazdagságát, amelyből az

érzéki világ áll? És amelyek azután ismét különválnak, felbomlasztva a már létrejöttet,

hogy aztán más módon kapcsolódjanak egybe újból? Az érzéki észleletek igazságát

hirdető Epikurosz a láthatatlan atomokból építi fel a világot. Vajon így jár-e el, ha nem

látja mégis az atomok örvénylő, pusztító és teremtő táncát?

11

II. A modern termodinamika kezdeteiről

Bevezető megjegyzések

Az a fogalmi struktúra, amellyel a mai fizika a hőjelenségeket megragadja, a XVIII.

században kezdett kialakulni. Közvetlen eredménye volt az Angliában ekkortájt

kibontakozó tőkés termelésnek, és egyúttal előmozdítója is, amennyiben eredményeivel

elősegítette az ipari forradalom megindulását és kiterjedését. A kor szervetlen anyaggal

foglalkozó természettudománya közvetlenül a gépek működésének tanulmányozásából

vette anyagát, és érdeklődésének középpontjában e gépek tökéletesítése állt.20 A

természettudomány fokozatosan termelőerővé változott.

A XVIII. század második felében Angliában kibontakozó gyáripar alapja a

gőzhajtású gép volt, a gőzt pedig szénégetéssel állították elő a vízből. Ugyanakkor

éppen a szénbányászat szükségletei kényszerítették ki magának a gőzgépnek a

születését is, ami aztán hamarosan az ipar minden területén nélkülözhetetlenné tette

magát.21

Noha a gőzerő ipari felhasználásának ötlete már a XVII. század első

évtizedeiben (sőt, azelőtt is) felbukkan különböző helyeken, a gőzszivattyú csak a

XVII-XVIII. század fordulóján jelent meg, válaszképpen az angliai és a skóciai

szánbányászat igényeire: a bányákat mentesíteni kellett a talajvíztől. Savary, majd

Newcomen és Calley gépei a gőzt közvetetten használták fel: kondenzálásával

vákuumot hoztak létre, és a vizet az atmoszférikus nyomás préselte ki a tárnákból.22

Az 1760-as években hozta létre J. Watt a gőzszivattyú új típusát, amelyben nem

csupán a gőzt tároló henger periodikus lehűtése vált szükségtelenné, hanem a víz

bányából való kipréselését is a magas nyomású gőz végezte el a légkör helyett. Watt a

20 Ez rányomta a bélyegét a természettudományos fogalomrendszerre is. A legjobb példa erre talán

magának a munkának a fizikai fogalma: Ezt G. Coriolis vezette be a XVIII. század húszas éveiben a gépek működésének elméleti leírására irányuló tanulmányában („Du Calcul de l'effet des Machines, ou Considérations sur l'emploi des Moteurs et sur Leur Evaluation”).

21 S. Carnot 1824-ben a gőzgépet látta Anglia világpiaci hegemóniája legfőbb tartópillérének: „Ha Angliát ma megfosztanák gőzgépeitől, azzal elrabolnák tőle szenét és vasát is, és ez a veszteség kiapasztaná gazdagságának forrásait és szétzúzná prosperitásának valamennyi eszközét; megsemmisítené ezt a kolosszális hatalmat. Még ha flottáját veszítené el – amelyet legerősebb támaszának tart –, az sem lenne talán ennyire végzetes.”

22 A gőzszivattyú I. Péter, a felvilágosult despota érdeklődését is felkeltette. A korabeli Oroszország gazdasági viszonyairól sokat elárul, hogy ő a találmányt a Nyári Palota kertjében a szökőkutak működtetésének céljára helyeztette üzembe.

12

későbbiekben társult M. Boulton gyárossal, aki hamarosan érzékelte, hogy a további

nyereség biztosítása érdekében a gőzgépnek új alkalmazási területet kell keresni. Watt a

80-as évek elejére forgómozgást létrehozó gőzgépet konstruál, és a gőzgép belép a

gyárakba.

Más, szintén gazdasági természetű okai is voltak annak, hogy a

természettudósok figyelme a XVIII. század folyamán a hőjelenségek felé fordult. Ja. G.

Dorfman szerint23 a gépgyártó iparnak és a vegyiparnak az állandó termékminőség

biztosítása érdekében szüksége volt olyan eszközökre, amelyek lehetővé tennék a hővel

kapcsolatos mennyiségek pontos mérését. A durva termoszkópokat és a kezdetleges

hőmérőket precízebb eszközök szorítják ki.24

Dorfman részletesen beszámol a vizsgált korszakban tevékenykedő kutatók

eredményeiről, majd rátér J. Black munkásságának ismertetésére. Black a XVIII. század

derekán orvostudományt és kémiát tanított a glasgow-i egyetemen, ahol a fiatal Watt

eszközkészítőként dolgozott. Hőtani vizsgálataiban Black éles fogalmi

megkülönböztetést tett hő(mennyiség) és hőmérséklet között, felfedezte és nevet adott

az olvadás és a forrás „látens hőjének”, megállapította, hogy a fajhő nem arányos a

sűrűséggel stb. Watt figyelmét felkeltette az a tény, hogy a Newcomen-féle gőzszivattyú

hengerében a gőz lecsapódásakor hatalmas mennyiségű, a szivattyú működtetése

szempontjából veszendőbe menő hő képződik: utóbbit Black a kondenzáció során

felszabaduló „látens hőként” azonosította. J. Robison, Black tanítványa és műveinek

posztumusz kiadója szerint Watt a gőzgép tökéletesítésében elért eredményeit a

Blacktől kapott útmutatásoknak és információknak köszönheti.25 Black pedig meg volt

róla győződve, hogy a gőzgép feltalálása közvetlenül a tudományos eredmények

technikai alkalmazásából eredt.26

23

Dorfman: A fizika világtörténete. 312. o. 24 Ugyanakkor az egész évszázad alatt egyre-másra születnek a hőmérsékleti skálák, melyek aztán

egyidejűleg használatban vannak a különböző kutatóknál. 25 Ld. Dorfman, 318. o. Ugyanitt Dorfman megjegyzi, hogy Robison szavaival Watt maga is egyetértett. 26 Uo. Megjegyezzük, hogy Dorfman túlzónak tartja Black vélekedését.

13

II/1. A hőanyagról

Black, mint a természettudósok általában, elválasztotta az érzéki jelenséget

annak kiváltó okától, utóbbi megismerését téve meg a tudományos vizsgálat igazi

tárgyának. Általános módszere a nem pusztán leíró természettudományoknak, hogy a

jelenségeken keresztül igyekeznek eljutni az anyaghoz, hogy annak egyszerű

tulajdonságaiból aztán új, még nem ismert jelenségekre következtessenek.

Blacknél a hőjelenségek kiváltó oka a „hőanyag” mozgása. Ezt nem a saját

fejéből varázsolta elő: „A legtöbb francia és német fizikus valamint H. Boerhaave

feltételezték, hogy a mozgás, melyből a hő áll, a részecskék remegése vagy rezgése, de

nem maga a felmelegített test részecskéié, hanem egy finom és nagyon rugalmas,

mindenbe behatoló folyékony anyag részecskéié, amely a felmelegített test pórusaiban

vagy a részecskéi közötti résekben található. Ez az anyag, elképzelésük szerint, eloszlik

az egész Univerzumban, és könnyen behatol a legsűrűbb testekbe is; ez az az anyag,

amely – egyes tudósok elképzelése szerint – különböző módosulások révén kiváltja a

fényt valamint az elektromosság, a mágnesség stb. jelenségeit.”27

P. Muschenbroek 1739-es kiadású könyvében („Essay de physique”) a

hőjelenségeket a tűz részecskéinek mozgásával magyarázza, amelyek mozgásba hozzák

annak a testnek a részecskéit, amelynek a pórusaiba behatolnak.28 Dorfman megjegyzi,

hogy az egész teória következetlen és ellentmondásos, mert nem tisztázza, hogy a testek

felmelegedése a bennük lévő hőanyag mennyiségétől vagy annak mozgásától függ-e,

illetve hogy utóbbi kettő milyen viszonyban áll egymással. Megjegyzi azonban, hogy

erre akkortájt senki sem fordított figyelmet.

A korszak természettudomány a hőanyag (és egyéb fikciók) mellett a

flogisztonnal is operált, amely (egyebek mellett) arra szolgált, hogy értelmezhetővé

tegye az anyagok égés közben bekövetkező változásait. Hőanyag és flogiszton

mindegyike teremthetetlen és elpusztíthatatlan anyagként jelent meg a természetkutatók

előtt, olyan démonokként, amelyek hol megszállják az anyagot, hol távoznak belőle. A.

Lavoisier a század végére kiűzte a flogiszton démonát a természetből, az égési

folyamatot a levegő egy részével29 való kölcsönhatásra vezetve vissza. Ugyanakkor

Lavoisier – hezitálva ugyan – megőrizte a hőanyagot. „Traité élémentaire de chimie”

27 Black: Lectures, idézi Dorfman, 310. o. Black könyvéhez nem sikerült hozzáférnem. Másodlagos

források alapján úgy tűnik, Black számára a hőanyag a felsorolt jellemzők mellett még súlytalan is. 28 Ld. Dorfman, 311. o. 29 Ennek a résznek adta aztán az oxigén elnevezést.

14

című, 1789-ben közzétett könyvében a legnagyobb óvatossággal vezeti elő ezt az

egyébként minden bájjal felruházott szereplőt: „Nehéz elképzelni ezeket a jelenségeket30

anélkül, hogy elismernénk, hogy ezek egy valós és anyagi szubsztancia hatásai, egy

nagyon finom fluidumé, amely áthatol minden test molekuláin és szétveti azokat; és még

ha el is fogadjuk, hogy e fluidum létezése csupán hipotézis, látni fogjuk, hogy nagyon

szerencsésen magyarázza meg a természet jelenségeit. (…) …a hő okát, az azt létrehozó

rendkívül rugalmas fluidumot a kalorikum névvel jelöltük. Függetlenül attól, hogy ez a

kifejezés célravezető azon a rendszeren belül, melyet magunkévá tettünk, megvan az az

előnye is, hogy képes alkalmazkodni bármiféle vélekedéshez, hiszen szigorúan véve még

arra sem kényszerülünk, hogy a hőt valódi anyagnak tekintsük, elegendő annyi –

ahogyan az érezhetővé válik majd a továbbiak elolvasása folyamán –, hogy ez annak a

taszításnak az oka, amely szétveti az anyag molekuláit, és hatásait így absztrakt és

matematikai módon vehetjük tekintetbe. (…)Minthogy ez a finom anyag áthatol minden

általunk ismert szubsztancia pórusain, mert nem létezik olyan edény, amelyen ne szökne

át, és mert ily módon nincs olyan edény, amely veszteség nélkül tudná azt tárolni, nem

ismerhetjük meg tulajdonságait hatásai révén, melyek többnyire illékonyak és nehezen

megragadhatók. Az olyan dolgokkal kapcsolatban, melyeket sem látni, sem tapintani

nem tudunk, különösen fontos óvakodnunk attól, hogy tévútra vezessen minket a

képzelet, amely mindig arra törekszik, hogy túlszárnyalja a valóságot, és amely csak

nagyon nehezen képes a tények által neki előírt szűk körre szorítkozni.”31

A hőterjedés matematikai-analitikus elméletét J. Fourier dolgozta ki a XIX.

század elején. 1822-ben megjelent összefoglaló munkájában („Théorie analytique de la

chaleur”) immár nyoma sincs Lavoisier óvatosságának. A hőanyag-elmélet egy új

variánsát találjuk itt köntörfalazás nélkül odavetve, megtoldva azzal a megjegyzéssel,

hogy az elmélet helyessége ugyan nyilvánvaló, de a könyvben kifejtett matematikai

összefüggések attól teljesen függetlenek. A hősugárzásban mutatkozik leginkább önálló

anyagi entitásnak a hő. Fourier így a sugárzó hőt teszi a hő egyetlen formájává. Nála ez

a forma már egylényegű a fénnyel. „A hő hatásai semmiképpen nem hasonlíthatók egy

rugalmas folyadék hatásaihoz, amelynek molekulái nyugalomban vannak. Szükségtelen

lenne ebből a hipotézisből levezetnünk a hőterjedésnek azokat a törvényeit, melyeket e

műben kifejtünk, és amelyeket valamennyi kísérlet alátámaszt. A hő szabad állapota

azonos a fényével. Ennek az elemnek a viselkedése egészen különbözik a légnemű

30 A hőtágulásról és a halmazállapot-változásokról van szó. 31 A. Lavoisier: Traité élémentaire de chimie. I. kötet. 4-6. oldal.

15

anyagokétól. A hő egyforma módon viselkedik a vákuumban, a rugalmas fluidomokban

és a folyékony vagy szilárd tömegekben; csakis sugárzás által terjed, de érzékelhető

hatásai a testek természetének függvényében különbözőek. Kétségtelen, hogy a hő

hatásmódja – ugyanúgy, mint a fényé – mindig sugarak kölcsönös átvitelében áll, és ezt

az értelmezést a legtöbb fizikus mára elfogadta, de nem szükséges ilyen megvilágításba

helyezni a jelenségeket ahhoz, hogy megalkossuk a hő elméletét. A továbbiak során ki

fog derülni, hogy azok a törvények, melyek a sugárzó hő egyensúlyát és terjedését

megszabják a szilárd vagy folyékony testekben, bármiféle fizikai magyarázattól

függetlenül szigorúan bebizonyíthatók mint a közönséges megfigyelések szükségszerű

következményei.”32

Két évvel Fourier könyvének megjelenése után tette közzé S. Carnot „Réflexions

sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette

puissance” című tanulmányát, amelynek megírásához – ahogyan már a címből is kiderül

– az a kérdés adta a motivációt, hogy mekkora mértékben emelhető a hőerőgépek

hatásfoka. Carnot írása is anyagként kezeli a hőt, de Fourier fölényessége helyett itt a

kételkedés hangja csendül meg. „Bizonyításunkban kimondatlanul feltételezzük, hogy

ha egy test változáson megy át, és bizonyos számú átalakulás után pontosan eredeti

állapotába tér vissza, azaz a sűrűség, a hőmérséklet és a halmazállapot által

meghatározott kezdeti állapotba –ekkor tehát feltételezzük, hogy a test ugyanakkora

mennyiségű hőt tartalmaz, amekkorát kezdetben tartalmazott, vagy más szavakkal, hogy

az elnyelt és kibocsátott hő mennyisége az átalakulások során pontosan kiegyenlítik

egymást. Ezt a tényt soha nem vonták kétségbe; kezdetben minden megfontolás nélkül

feltételezték, és később sokszor igazolták kaloriméteres kísérletekkel. Ennek tagadása

egyenértékű volna az egész hőelmélet megdöntésével, amelynek alapját képezi. Futólag

megjegyezzük, hogy a leggondosabban meg kell vizsgálni azokat az alapelveket,

amelyeken az egész hőelmélet nyugszik. Több kísérleti tény is szinte

megmagyarázhatatlannak tűnik ezen elmélet jelenlegi állapotában.”33 Érdemes

összevetni az előbbi két idézetet, melyeknek eredetijét jóformán egy időben és egy

helyen vetették papírra! Fourier számára a hő magától értetődően anyag, amely

megmarad, de különös módon az elmélet számára ennek nincs semmilyen jelentősége.

Carnot-nál a hő anyagi mivolta már nem nyilvánvaló, és cáfolata ugyanezen elméletet

32 J. Fourier: Théorie analytique de la chaleur. 31. o., 52. paragrafus. 33 S. Carnot: „Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette

puissance”. 37. o.

16

romba dönti! A történelem iróniája a maga dialektikus módján mindkettőjükre rácáfolt:

a hőelmélet továbbfejlődése ugyan hamarosan kiűzte a világból a kalorikum-démont is,

de Fourier és Carnot kutatási eredményeit „megszüntetve-megőrizte”.34

II/2. A kinetikus h őelmélet kezdeteiről

Azon „kísérleti tények” egyike, amelyekre Carnot az imént idézett

szövegrészben utalt, minden bizonnyal B. Thompson ágyúfúrási kísérleteinek

eredménye volt. Thompsonnak, aki a XVIII. század végén hadügyminiszter volt

Bajorországban, feltűnt, hogy milyen forrón repülnek ki a fémforgácsok fúrás közben az

ágyúcsőből. Megengedhette magának, hogy különféle feltételek mellett ismételtesse

meg az ágyúfúrást, amelyekkel vélekedése szerint kizárta annak lehetőségét, hogy a hő

a környezetből jusson be az ágyúcsőbe, illetve amelyek lehetővé tették neki a megjelenő

hő nagyságának jobb megbecsülését. 1798-ban tette közzé a kísérleteket összefoglaló

írását („An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited

by Friction”), amelyben kijelenti, hogy a súrlódás révén korlátlan mennyiségű hő

vonható ki a testekből, ezért a hő nem lehet anyagi szubsztancia. Kísérleteinek

tapasztalatai alapján nem tud mást elképzelni, mint hogy a hő – mozgás.35

A súrlódással való hőtermelést az ember ősidők óta ismeri. Ez az eljárás a

tűzcsiholás alapja. Nem véletlen hát, hogy a súrlódással együtt járó hő központi szerepet

játszik az összes olyan elméletben, amely a hőt a testet alkotó részecskék mozgásából

eredezteti vagy azzal azonosítja. Fentebb láttuk, hogy a hőnek a meleg testet alkotó

részecskék mozgásával való összekapcsolása a hőanyag-elmélet egyes változataiban is

megjelent, de csupán mellékesen: a meghatározó mozzanat a testet megszálló hőanyag

volt. A hőanyagról szóló teóriák születését megelőzte a hőnek mint a részecskék

mozgásának képzete36, amely a démont aztán egész pályafutása során, még

dicsőségének csúcsán is folyamatosan üldözte.

34 Carnot későbbi jegyzetei állítólag arról tanúskodnak, hogy leszámolt a kalorikummal. Ld. ezzel

kapcsolatban az idézett műben Carnot életrajzi vázlatát. 35 Ld. B. Thompson: The Complete Works of Count Rumford, 490. o. Egyébként a felvilágosult és

filantróp Thompson nem csak vasrudakkal, hanem emberekkel is szívesen kísérletezett: München koldusoktól való „megtisztítása” érdekében ő szervezte meg Bajorországban a dologházak rendszerét. Ezért és egyéb szolgálataiért aztán a bajor választófejedelemtől grófi címet kapott.

36 Egyes szerzők szerint ez a felfogás már R. Baconnél felbukkan a XIII. században.

17

Nem fogjuk itt a kinetikus elmélet egész fejlődéstörténetét felvázolni, csupán

felvillantjuk annak néhány jelentősebb epizódját. F. Bacon „Novum Organum

Scientiarum”-ában (1620) a hő lényegének a mozgást tartja37, és a mozgás alanya maga

a tapintható test. R. Boyle a század második felében a hőt az anyag részecskéi által

végzett rendezetlen mozgásként írja le: a kovács által kalapált vasszög felforrósodása

Boyle szemében azt fejezi ki, hogy a kalapácsütés nyomán a vas részecskéi erős és

rendezetlen rezgésbe kezdtek.38 Ez az értelmezés megfelel Descartes nézetének,

miszerint a természetben lévő anyag és mozgás mennyisége állandó: a keletkező hő

nem anyagi természetű, hanem benne ölt új alakot az a lesújtó kalapács mozgása.

1750-ben publikált írásában („Elmélkedés a meleg és a hideg okáról”) M. V.

Lomonoszov a hőmozgás új változatával állt elő: szerinte „a hő a kötött anyag belső

forgómozgásából áll”39, azaz egy test annál melegebb, minél gyorsabban forognak

benne a részecskék. Teóriájával egész sor hőjelenséget (többek között a súrlódó testek

felmelegedését) igyekszik megmagyarázni, majd kijelenti, hogy a melegnek nincs

határa, mert a forgás gyorsasága korlátlanul nagy lehet, ugyanakkor a hidegnek van

határa – az a pont, ahol a részecskék forgása megszűnik. Ezután hozzáfog az ő idejében

már széles körben elterjedt hőanyag-elméletek cáfolatához. Különböző ellenvetései

közül egyet idézünk: „A napsugarak – ha befogják és üvegből készült gyújtótükrökkel

összegyűjtik őket – nagyon nagy forróságot és éles fényt adnak. Úgy vélik, ez

szemléletesen bizonyítja – és maga a Nap a tanú rá – hogy a Napból kilépett hőt keltő

anyag vagy elemi tűz összesűrűsödik a fókuszban, és ezzel megnő a forróság és

felerősödik a fény. Könnyű látni itt azt a feltételezést, hogy a fény anyaga úgy terjed a

Napból kiindulva, mint folyó a forrásból. De ez a hipotézis nagyon hasonló ahhoz, mint

ha azt kezdenénk bizonygatni, hogy a hangot adó testből levegő terjed mindenfelé

hangsebességgel. Nyilvánvaló, hogy itt összekeverik az étert a sugarakkal, amelyek épp

úgy különböznek egymástól, ahogyan mozgás és anyag különbözik. Nyilvánvaló, hogy el

kell vetni a tűzanyag sűrűsödését a tükör fókuszában, és hőt keltő mozgás sűrűsödésével

kell azt felváltani.”40 Lomonoszov egy másik, nem sokkal később közzétett írásában

ironikus hangon emlékezik meg azokról a természettudósokról, akik „finom

37 Ld. F. Bacon: Novum Organon. 157. o. 38 Ld. ezzel kapcsolatban Dorfman: A fizika világtörténete, 190-191. o. 39 Ld. M. V. Lomonoszov: „Elmélkedések a meleg és a hideg okáról”. In: Összes művei, 2. kötet, 21. o.

Lomonoszov a testek anyagát két részre osztja: kötött anyagnak azt a részt nevezi, ami a test egészével együtt mozog és fejt ki nyomást; a másik rész az előbbi pórusain átfolyó anyag (ld. uo., 11. o.)

40 Uo., 49., 51. o.

18

anyagokban bővelkedő korunk szokásához híven valamilyen vándorló folyadékhoz

folyamodnak, hogy így magyarázzák meg a természeti jelenségeket”41. Látható azonban,

hogy Lomonoszov sem tud megszabadulni az álanyagtól – szüksége van az éterre, mint

a fény és a hősugárzás közvetítőjére, de nála nem az éter terjed, hanem az éter mozgása.

Azt a tapasztalatot, hogy fény és sugárzó hő nem mindig járnak együtt, egy másik

írásában így magyarázza: „Az éter közvetíti a földi testeknek a Nap fényét és hőjét. Ezért

le kell szögezni, hogy mindkettőt ugyanaz az anyag hozza létre, de különböző mozgások

által. (…) …mikor az éter a földi testek hőjét, azaz forgómozgását hozza létre, neki is

így kell mozognia. Ezért ha az éter haladó mozgást nem végezhet, a forgómozgás pedig

a fény nélküli hő oka, akkor csak az éter harmadik mozgása, a rezgőmozgás marad –

ennek kell lennie a fény okának.”42 Ugyanebben a műből egyébként megismerhetjük a

Lomonoszov fejében tanyázó éter-fantom részletes anatómiáját és életmódját is.

II/3. A hő mint energia

Ha most visszatekintünk a két egymással rivalizáló, és külön-külön is számtalan

változatra felbomló hőelméletre, megláthatjuk különbségeik mögött közös jellemzőiket

is: mindkét elmélet valamilyen szilárdan és egyértelműen megragadható, és teljes

mértékben mechanikus „okot” keres a tapasztalati jelenségek mögött, valamilyen fiktív

minőséget konstruál, fantasztikus képet rajzol, ami az elméletalkotó hiúságának,

óvatosságának, teoretikusi ambícióinak vagy pragmatizmusának függvényében lesz

részletgazdagabb vagy szegényesebb. Ez a kor még nem tudta levetkőzni a

metafizikának azt a szintjét, ahol a minőség még dominál a mennyiség felett, vagy

legalábbis megőriz bizonyos önálló szerepet az utóbbi mellett. Az idők szele azonban e

szerep további lefokozódásának irányába fújdogált.

G. W. F. Hegel átlátta kora természettudományának metafizikus módszertanát,

és tiltakozott ellene. A testek „pórusairól” és az azokba beköltöző különböző

álanyagokról Enciklopédiájában így nyilatkozik: „Ahogy a likacsoknak (a szerves

testek, a fa, a bőr likacsairól itt nincs szó, hanem az úgynevezett matériák, mint

41 Ld. Lomonoszov: Elméleti próbálkozás a levegő rugalmasságának értelmezésére. In: Összes művei, 2.

kötet, 109. o. 42 Ld. Lomonoszov: Előadás a fény eredetéről. In: Összes művei, 3. kötet, 327. o. Mellesleg az éterrel

kapcsolatos spekulációkról – melyek a természettudósok körében több mint száz évvel Lomonoszov halála után is folytatódtak – könyvtárnyi anyagot lehetne összegyűjteni.

19

színanyag, meleganyag stb. vagy a fémek, kristályok és hasonlók likacsairól) nem a

tapasztalatban van az igazolásuk, úgy a matéria maga is, azután egy tőle elválasztott

forma, majd a dolog és ennek matériákból állása, vagy hogy maga fennáll és csak

tulajdonságai vannak – a reflektáló értelem terméke. Az értelem, miközben megfigyel és

állítólag azt adja elő, amit megfigyel, inkább metafizikát hoz létre, amely minden

irányban ellentmondásos; ez azonban rejtve marad előtte.”43 Ezeket a sorokat Hegel

akkor vetette papírra, amikor az általa bírált elméletek a természettudósok körében

közszájon forogtak. Ugyanakkor érzékelte, hogy a természetfilozófia pozíciója

megingott, és feladatának azt jelölte ki, hogy a fizika által felhalmozott anyagot

beillessze a világ dialektikus egységébe. „A kinemelégítőt a fizikai

gondolatmeghatározásokban mármost két pontra lehet visszavezetni, amely a

legszorosabban összefügg. α) A fizika általános mozzanata elvont, vagyis csak formális;

rendeltetése nem önmagában van, s nem megy át a különösségre. β) A meghatározott

tartalom éppen ezért az általánoson kívül van, így szétforgácsolt, feldarabolt,

elszigetelt, elkülönült, nincs szükségszerű összefüggése önmagában, épp ezért véges

csupán.”44 Amikor azonban Hegel megkísérli programjának végrehajtását, ragyogó

felismerései mellett számos erőszakolt összefüggést konstruál, és mindennek a tetejébe

a totalitás valódi szubsztanciáját a fogalomban jelöli meg, amelynek csupán „másléte” a

természeti világ. A hegeli filozófia ezen jellemzői sebezhetővé tették azt a metafizikus

bírálatok előtt, és ürügyet szolgáltatták arra, hogy annak racionális kritikai tartalmát is

semmibe vegyék.

A mechanika Lagrange-i, majd hamiltoni rendszere, noha Newton elméletének

nem mondanak ellent, az absztrakció terén túltesznek rajta. Központi szerephez jut

bennük az energia megmaradása – de csupán „konzervatív” mechanikai rendszerek

esetén.45 A XIX. század második negyedében többen is közeledtek ahhoz, hogy az

energiamegmaradás elvét a „disszipatív” folyamatokra is kiterjesszék. R. Mayernek ez

végül sikerült, noha eredményét csak később ismerték el. Mayerrel a teljesen

lecsupaszított metafizika aratott diadalt. Az ő konstrukciója a következő: A mozgás –

erő (energia). Az erő elpusztíthatatlan. Ha a mozgás megszűnik, más erő jelenik meg

43 Hegel: Enciklopédia, I. kötet, 130. paragrafus, 216-217. o. Hegel a kérdésre visszatér az Enciklopédia

II. kötetének 286., 304. és 305. paragrafusaiban is. 44 Hegel: Enciklopédia, II. kötet, 23-24. o. 45 Mellőzve a XIX. század végéig uralkodó terminológiai zűrzavar ismertetését, többnyire az „energia”

kifejezést használom arra a mennyiségre, amely körül a korszak itt tárgyalt tudományos eredményei forogtak, de amelyet az idézett szerzők különböző elnevezésekkel illettek.

20

helyette. Előfordul, hogy a mozgás megszűnte során hő keletkezik. Tehát a hő erő.46

Tudományos módszertanát ő maga következőképpen ismerteti: „Kevés szóval

összefoglalható az a szabály, ami szerint el kellett járni annak érdekében, hogy a

természetismeret alapjait az elgondolható legrövidebb időn belül lerakják. Nevezetesen:

a legközelebbi és leggyakoribb természeti jelenségeket az értelem eszközeinek

segítségével gondos vizsgálatnak kell alávetni, és ezt egészen addig kell folytatni, amíg

nem származnak belőle számokkal kifejezhető mennyiségi meghatározások. Ezek a

számok alkotják egy egzakt természetkutatás keresett alapjait.”47

Mayerrel a hő az energia formájává válik, egyenértékűvé a kinetikus és egyéb

energiákkal. J. P. Joule 1843-ban elvégzett kísérleteinek eredményei lehetővé teszik a

hőmennyiség és a mechanikai energia mennyiségének egymásba való átszámítását. R.

Clausius 1850-ben publikált dolgozatában megjelenik a később belső energiának

elnevezett mennyiség, hogy átvegye a hő fogalmától a testek „hőállapotának”

jellemzésében betöltött helyét.48 A hőközlés így az energiaátadás egy formájává, a

testek belsőenergia-változásának egyik forrásává vált.

II/4. Természetszemlélet és társadalom ma

Hőanyag, éter, flogiszton... Atomok, mezők, elemi részecskék... A tőkés

termelési mód korszakának tudománya ezeket a kis isteneket állítja az egyetlen

mindenható helyébe. Newton abszolút tere, erői... „Az anyag mint olyan”... Előbb

abszolút módon létezőknek tekintik őket, majd egyáltalán nem létezőknek, hogy más

abszolút létezőket állítsanak a helyükbe.

A természet – totalitás, ami ugyanakkor végtelen formagazdagságban,

ezerféleképpen mutatkozik meg. A fizika absztrakt és örök, megváltoztathatatlan (de

legalábbis elpusztíthatatlan, illetve csakis egymásba átalakuló) részecskék tömegére

akarja szétbontani, hogy az egységet aztán ezekből rekonstruálja.

A természetnek, az anyagnak története van, méghozzá kettős: objektív

fejlődéstörténete és szubjektív fejlődéstörténete a természetkutatók fejében. Létező és

46 Ld. ezzel kapcsolatban pl. „Die organische Bewegung” c. írását a „Die Mechanik der Wärme” c.

kötetben. 47 R. Mayer: Bemerkungen über das mechanische Aequivalent der Wärme. In: R. Mayer: Die Mechanik

der Wärme, 240. o. 48 R. Clausius: „Über die bewegende Kraft der Wärme”, 18. o.

21

nem-létező nem áll egymással abszolút módon szemben. A hőanyag létezik, de nem

abszolút módon, hanem mint elméleti konstrukció a fizikusok fejében, amelynek ők

abszolút realitást tulajdonítanak. Agyrém, de több is annál, mert anyagi erővé válik,

amikor a fizikusok az agyrémet és az arra épített elméleteiket a valóságra alkalmazzák.

És éppen ez az alkalmazás az, amely idővel agyrémként tünteti fel előttük az elméleti

kiindulópontot, és a szemétkosárba dobja azt. A fizikusok nem veszik észre, hogy

gyakorlatuk gondolkodási módszerük kritikáját adja – újabb agyrémeket gyártanak,

számukra ennyiben merül ki a tudományos gondolkodás fejlődése. Az abszolútat

hajszolják a partikularitásban, míg valójában az abszolút – a totalitás. A

természettudomány a partikularitásba száll alá, hogy annak maximális redukcióján (a

legelemibb tulajdonságokra bontásán) keresztül jusson el a totalitás rekonstruálásáig.

Eközben azonban ideológiát csinál, mert egy darabjaira széteső totalitást teremt, amit

változásnak alá nem vetett, örök monászok népesítenek be. A látszólagos monászokban

azonban csak a totalitás csillan meg. A partikularitás a természet ruhája, amit szeszélyes

kedvében hol ilyenre, hol olyanra cserél.

A kvantumfizika nyomán egyesek megsejtették a problémát. A „kvantumállapot-

összefonódásban” például saját elméletük szegezi szembe a fizikusokkal az állítást: a

világ oszthatatlan, mert a „sok részecske” nem „sokszor egy részecske”.49 Tegyünk

innen még egy lépést előre: ha az „egy részecske” csupán a „sok részecske” által

produkált partikuláris jelenség, ez önmagában is cáfolja a „részecske mint olyan”

elgondolást, ezért a „sok részecskét” is mint abszolút létezőt. Akik a

kvantummechanikát „statisztikus” és nem-determinisztikus elméletként (vagy azt akár

ezzel ellentétes módon értelmezve) mint a természet végső igazságát hirdetik, csak azt

árulják el, hogy maguk is szélmalmokkal, vagy még inkább fantomokkal hadakoznak. A

világ partikularitásokként bomlik elénk, de maga totalitás – semmilyen partikularitásnak

nincs a világ-egésztől független létezése, ezért nincsenek „egyformán preparált

részecskék”, amelyek mégis különbözőképpen és megjósolhatatlanul viselkednek.50

49 Más, de szintén pusztán az elméleti fizikából merített érvekkel állítja a világ oszthatatlan egységét D.

Bohm Quantum theory c. könyvében. Álláspontja így öntudatlan formában magában rejti a tudományos gondolkodás önkritikáját.

50 A fizikusok azzal menekülnek a problémától, hogy „modelleknek” minősítik elméleteiket – állításaik a modellekről szólnak, nem a valóságról. Ezzel pusztán elhárítják a világról való gondolkodást, amikor „mérési eredményeikkel” az axiomatizált matematika szilárd várfalai mögé húzódnak, hogy védve a kritika puskalövéseitől, eredményeiket harmonikus rendszerekbe szervezzék. A matematika a fizikusok utolsó menedéke. Fentebb láthattuk, hogyan böki ezt ki Lavoisier, hogyan kérkedik vele Fourier, majd hogyan jelenik meg egészen tiszta formában Mayernél. A szegényes filozófiai nézetek akkor bújnak ki a zsákból, amikor a fizikusoknak mégiscsak jóslatokba kell bocsátkozniuk vagy közvetlenül nem tapasztalt

22

Az elméletek nem abszolút helyesekre vagy helytelenekre oszthatók – az

elméletek valódi cáfolata az, ha rámutatunk forrásukra, és ezzel egyúttal kijelöljük

érvényességük határait is. A totalitásból kell megmagyaráznunk a totalitás tagadását is

az egyes gondolkodó fejében, és ezzel bebizonyítani a totalitás kategóriájának

jogosultságát – az egyedüli abszolút érvényes kategóriáét.

Láthattuk, hogy Hegel a maga filozófiai magaslatáról közönséges kitalációnak minősíti

a „lyukacsossági elméletet”, akkor, amikor a természetkutatók körében az még elterjedt

volt. Hegel jól látja, hogy az anyag szétválasztása különálló „hőanyaggá”,

„színanyaggá” stb., melyek külön-külön mind megmaradók, a totalitás metafizikai

szétbontása továbbfejlődésre képtelen merev kategóriákká, ezért elutasítja azt.

Ugyanakkor dialektikája a természetre alkalmazva sokszor egészen fantasztikus formát

ölt, ezért a részletekben a természetkutatók könnyedén megcáfolhatták, egyúttal

bűvészmutatványnak minősítve és kihajítva a dialektikus módszert is.

Honnan ered hát a világ végtelen szétforgácsolása, majd a forgácsokból való

állítólagos helyreállítása korunk tudományában? „Amit az ember az erdőbe kiált, azt

zúgja vissza az erdő.” 51 Nem az a kérdés hát, miért látszik – átmenetileg – igazolni a

természet a fizika folyton változó, de mindig öröknek és abszolútnak hitt elméleteit,

hanem hogy miért kiabálnak éppen ilyen vagy olyan elméleti tételeket a fizikusok a

természet sűrű erdejébe. Hogy erre választ adhassunk, meg kell vizsgálnunk

alapvonásaiban azt a társadalmat – a polgári társadalmat –, amely a fizikusokat és

elméleteiket nap mint nap létrehozza.

A polgári társadalom – árutermelő társadalom. Az áru már magán hordoz egy

absztrakt formát: a csereérték formáját. Ebben csupán egy másik absztrakció: az

absztrakt munka fejeződik ki. A pénzben az értékforma önállósul, és sajátos anyagi

létezésre tesz szert. A tőkében az értékforma autonómmá válik, önmozgásba kezd. Az

absztrakció továbbfejlődése itt nem áll meg, hanem végtelenül differenciálódik tovább a

fiktív tőke stb. formáiban. A folyamat éltető ereje az elválasztás: a termelő elválik előbb

munkájának termékétől, majd a munkaeszközöktől is, az ember elválik közösségi

lényegétől. Eredménye egy feje tetején álló világ, ahol az absztrakció uralkodik a

konkrét létezőn, és ahol a társadalmi viszonyok dolgok közötti viszonyokként jelennek

meg: a misztifikált totalitás vagy totális misztifikáció.

jelenségekről kell hipotéziseket alkotniuk – itt aztán többnyire kategorikusaknak és velejéig metafizikusoknak mutatkozhatnak (jó adag szakmai, „szakértői” gőggel fellépve). 51 Marx: A hegeli jogfilozófia bírálatához. Bevezetés. Marx Engels Művei, I. kötet, 380. o.

23

A tudomány fejlődése ugyanezt az utat követi, és a polgári társadalom törvényeit

vetíti ki a kozmoszba. A konkrét, érzékileg észlelt testektől az absztrakt anyag felé

halad, amely idővel leveti mindazokat a meghatározásokat, amelyekkel valaha az

„anyag” fogalmát összekapcsolták. Ezt az anyagot jelenti ki aztán a világ legbenső

természetének. Az energia fogalmával megteremti az anyag minden mozgásának és

állapotának, végül pedig (a relativitáselméletben) magának az anyagnak is az általános

egyenértékét. A természettudomány vallássá válik, tárgya az absztrakt anyag

mozgástörvényei, eszköze a matematika. Ez a tőke vallása, amely a technika újabb és

újabb robbanásszerű átalakulásaiban találja meg a maga isteni kinyilatkoztatásait.

24

Tanulságok

A fentiekben megkíséreltük, hogy felvázoljuk azon elképzelések történelmi

fejlődésének néhány szakaszát és jellemző epizódját, amelyeket a különböző

nemzedékek a „hőjelenségek” mibenlétéről alkottak. Ideje feltenni a kérdést, mit

tanulhatunk és mit érdemes a következő nemzedéknek átadni mindebből.

Láthattuk, hogyan vált a „hőjelenségek” gondolati megragadása

természetfilozófiából kísértethistóriává, majd egy matematikai eszközökkel operáló

fizikai elméletté. Ennek a fejlődésmenetnek az ismerete hozzásegíthet ahhoz, hogy

felismerjük az eszmék – így a természetről alkotott eszmék – történelmi, változékony,

múlandó jellegét. Ahhoz pedig, hogy megértsük és mással is megértessük, miért éppen

ilyen utat járt ember és természet viszonya, fontos átlátni a következőket:

1. A természettudomány tárgya a természet, alanya az ember. Az elméleti

természettudomány az ember elméleti viszonyulása a természethez (a

természettudomány akkor válik termelőerővé, amikor az elméleti viszonyulás

gyakorlatba fordul).

2. Mivel az ember csinálja a tudományt, legalább annyira kifejezésre juttatja

benne saját magát, mint a természetet. A tudomány tehát olyanná válik, amilyen az

ember, a meghatározott feltételek között élő és tevékenykedő ember.

3. A természet totalitás, az ember a totalitás része. Az ember természethez való

elméleti viszonyulása a rész viszonya az egészhez. Már csak ezért sem ismerheti meg az

emberi ész a természetet annak egész gazdagságában.

4. A tőkés termelési módban az absztrakció diadalt arat a konkrétum felett (a

személyi függést felváltják a dologi burokba rejtett viszonyok, a munka absztrakt

munkára redukálódik, a csereérték leigázza a használati értéket stb.), és ez köszön

vissza e társadalom tagjainak gondolkodásában is. Az absztrakció mint az érzéki

jelenségek mögött munkáló tényleges valóság jelenik meg. A világ a feje tetejére áll, a

gondolkodás úgyszintén, és agyrémeket szül.

25

5. A tőkés termelés az absztrakciót úgy viszi sikerre, hogy a dolgokat elemeire

bontja, megszabadítva azokat komplex meghatározottságaiktól (munkamegosztás,

gépesített termelés). A tudomány végtelen fragmentálódása követi ezt a tendenciát. A

tudósok többsége kimondva-kimondatlanul abban bízik, hogy eljutnak a „végső”

elemekig, amelyekből aztán az egész világot fejben újrakonstruálhatják.

6. Ez a törekvés – légvárépítés, ami ugyanakkor szükségszerűen következik a

tőkés termelési módból és az arra jellemző társadalmi viszonyokból, amennyiben

csupán ez utóbbiak korlátozottsága jut benne kifejeződésre.

Az iskola több ok miatt sem a legalkalmasabb hely arra, hogy ott a

társadalomhoz és a tudományhoz való efféle kritikai hozzáállásra neveljék a gyerekeket.

Éppen ellenkezőleg, az iskolarendszer a társadalom újratermelésének fontos eszköze, és

fő feladata azoknak a magatartási normáknak, szakismereteknek illetve ideológiáknak

az átadása, melyek a következő nemzedéknek a társadalmi munkamegosztásba való

beilleszkedését lehetővé teszik. A tanulási folyamat szaktárgyi órákra hullik széjjel, és a

különböző tárgyak tananyagai között – amelyek rendszerint maguk is át vannak itatva

dogmatizmussal – szinte lehetetlen felfedezni bármilyen mélyebb összefüggést.

Mindennek ellenére talán érdemes lehet minden alkalommal rámutatni/ráébreszteni a

tanított összefüggések korlátozott érvényére, felidézni azokat a változó

jelentéstartalmakat, amelyeket egy-egy fogalomhoz különböző korokban társítottak, és

főképpen megpróbálni a tudomány fejlődését a történeti kontextussal együtt ábrázolni,

önálló és kritikai gondolkodásra inspirálva ezáltal.

26

Bibliográfia

– Arisztotelész: A keletkezésről és a pusztulásról. Orosz fordításban megtalálható a

http://www.astro-cabinet.ru/library/index.htm honlapcímen.

– Arisztotelész: Az égről. Orosz fordításban megtalálható a http://www.astro-

cabinet.ru/library/index.htm honlapcímen.

– Arisztotelész: Meteorológia. Orosz fordításban megtalálható a http://www.astro-

cabinet.ru/library/index.htm honlapcímen.

– Arisztotelész: Metafizika. Hatágú Síp Alapítvány. Budapest, 1992.

– Bacon, Francis: The Novum Organon. Oxford, 1855. Bacon könyvének ez az angol

nyelvű kiadása megtalálható a http://archive.org/details/novumorganonora00kitcgoog

honlapcímen.

– Bohm, David: Quantum theory. Prentice-Hall. Englewood Cliffs, 1951.

– Carnot, Sadi: Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à

développer cette puissance. Párizs, 1824. Megtalálható a

http://bibnum.education.fr/physique/thermodynamique/r%C3%A9flexions-sur-la-

puissance-motrice-du-feu-et-sur-les-machines-propres-%C3%A0-d%C3%A9#

honlapcímen

– Clausius, Rudolf: Über die bewegende Kraft der Wärme. Megtalálható a

http://archive.org/details/ueberdiebewegen00claugoog honlapcímen.

– Coriolis, Gustave: Du Calcul de l'effet des Machines, ou Considérations sur l'emploi

des Moteurs et sur Leur Evaluation. Párizs, 1829. Megtalálható a

http://archive.org/details/ducalculdeleffe00corigoog honlapcímen.

– Dorfman, Jakov Grigorjevics: A fizika világtörténete: A legrégibb időktől a XVIII.

századig. (Я. Г. Дорфман: Всемирная история физики: С древнейших времен до

конца XVIII века.) LKI Kiadó. Moszkva, 2010.

– Engels, Friedrich: A természet dialektikája. In: Marx Engels Művei, XX. kötet.

Kossuth Könyvkiadó. Budapest, 1963.

27

– Fourier, Joseph: Théorie analytique de la chaleur. Párizs, 1822. Megtalálható a

http://archive.org/details/uvresdefourier00natigoog honlapcímen.

– Freud, Sigmund: Mózes. Európa Könyvkiadó, 1987.

– Hegel, Georg Wilhelm Friedrich: A logika. Enciklopédia I. Akadémiai Kiadó.

Budapest, 1979.

– Hegel, Georg Wilhelm Friedrich: A természetfilozófia. Enciklopédia II. Akadémiai

Kiadó. Budapest, 1979.

– Lavoisier, Antoine: Traité élémentaire de chimie. I. kötet. Párizs, 1789. Megtalálható

a http://archive.org/details/traitlmentairede01lavo honlapcímen.

– Lomonoszov, Mihail Vasziljevics: Összes művei. 2. kötet. (М.В. Ломоносов:

Полное собрание сочинений.) A SZU Tudományos Akadémiájának Kiadója.

Moszkva-Leningrád, 1951. Megtalálható a www.lomonosov300.ru honlapcímen.

– Lomonoszov, Mihail Vasziljevics: Összes művei. 3. kötet. (М.В. Ломоносов:

Полное собрание сочинений.) A SZU Tudományos Akadémiájának Kiadója.

Moszkva-Leningrád, 1952. Megtalálható a www.lomonosov300.ru honlapcímen.

– Lucretius Carus, Titus: A természetről. De rerum natura. Kossuth Kiadó. H. n., 1997.

– Marx, Karl: A démokritoszi és epikuroszi természetfilozófia különbsége. Kossuth

Könyvkiadó. Budapest, 1969.

– Marx, Karl: A hegeli jogfilozófia kritikájához. Bevezetés. In: Marx Engels Művei, I.

kötet. Kossuth Könyvkiadó. Budapest, 1957.

– Marx, Karl: A tőke. I. könyv. Marx Engels Művei, XXIII. kötet. Kossuth Könyvkiadó.

Budapest, 1967.

– Mayer, Robert: Die Mechanik der Wärme. Stuttgart, 1867. Megtalálható a

http://archive.org/details/diemechanikderw00mayegoog honlapcímen.

– Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete. 3., átdolgozott kiadás. Gondolat Kiadó.

Budapest, 1986.

28

– Thompson, Benjamin: The Complete Works of Count Rumford. I. kötet. Boston,

1870. Megtalálható a http://archive.org/details/completeworksofc11870rumf

honlapcímen.