恩格斯写自然辩证法恩格斯原文试图解决的问题是什么?还有对解决问题的思考

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恩格斯 自然辩证法(节选)*(之三)
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自然辩证法pdf
作者:恩格斯
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内容简介:《自然辩证法》是恩格斯写于年,年作了个别补充,第一次全文发表于1925年《马克思恩格斯文库》第2卷。原文是德文,中文根据《马克思恩格斯全集》德文版第20卷并参照俄文版译出。
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    电
  [注:本章中的事实材料,我们主要是依据维德曼的《流电说和电磁说》,两卷三册本,年不伦瑞克第2版[338]。
  在日的《自然界》杂志中,曾指出这一“令人钦佩的著作——在这一版中增补了静电学——是现有电学中最杰出的实验的著述”[339]。]
  电和热一样,也具有某种无处不在的性质,只不过方式不同而已。地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的现象。水蒸发,火燃烧,两种不同的金属或两种温度不同的金属相接触,或者铁和硫酸铜的溶液相接触,以及诸如此类的现象发生的时候,除了明显的物理现象和化学现象,同时还有电的过程发生。我们愈是精密地研究各种极不相同的自然过程,我们就愈多地发现电的踪迹。尽管电是这样无处不在的东西,尽管它在近五十年愈来愈多地被拿到工业里面来为人类服务,电这种运动形式的性质却仍然是一个最大的谜。电流的发现比氧的发现大约晚二十五年,而前者对于电学同后者对于化学至少是一样重要的。可是就在今天,这两个领域中的差别还是多么大呵!在化学中,特别是由于道尔顿发现了原子量,现已达到的各种结果都具有了秩序和相对的可靠性,已经能够有系统地、差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻,就象计划周密地围攻一个堡垒一样。在电学中,只有一堆陈旧的、不可靠的、既没有最后证实也没有最后推翻的实验所凑成的杂乱的东西,只有许多孤立的学者在黑暗中胡乱摸索,从事毫无联系的研究和实验,他们象一群游牧的骑者一样,分散地向未知的领域进攻。的确,在电学的领域中,一个象道尔顿的发现那样能给整个科学创造一个中心并给研究工作打下巩固基础的发现,现在还有待于人们去探求。电学还处于这种支离破碎的状态,暂时还不能建立一种无所不包的理论,正是这一情况使得片面的经验在这一领域中占有优势。这种经验竭力要自己禁绝思维,正因为如此,它不仅是错误地思维着,而且也不能忠实地跟着事实走或者只是忠实地叙述事实,结果就变成和实际经验相反的东西。
  如果对那些痛骂德国自然哲学的荒诞的先验主义思辨的自然科学家先生们,应当劝他们去读一读他们同时代的以及更晚一些的经验派理论物理的著作,那末特别是对电学说来,就更应该如此。就拿1840年出版的托马斯·汤姆生所著的《热学和电学概论》来说吧。老汤姆生在当时是一个权威;加之他又掌握了到现在为止的最大电学家法拉第的绝大部分著作。但是他的著作仍然含有至少是和老早以前的黑格尔自然哲学的有关章节同样荒谬的东西。例如,关于电花的记述,可能就是直接从黑格尔著作的相应的段落翻译来的。他们两人都列举了有关电花的各种各样的奇迹,这些奇迹都是人们在不认识电花的真正性质和各种各样形式以前想要在电花中发现的,而现在已经证明多半是一些特殊情况和错误。此外,汤姆生还在第416页上十分郑重其事地叙述戴赛尼的无稽之谈,说什么在气压计上升而温度计下降时,把玻璃、松香、蚕丝等浸入水银就发生阴电,反之,在气压计下降而温度计上升时,就发生阳电;在夏天把黄金和其他几种金属加热就发生阳电,冷却就发生阴电,在冬天则相反;在气压计上升而吹北风的时候,气温上升这些金属就发生很强的阳电,气温下降就发生很强的阴电,如此等等。汤姆生关于事实的叙述就是这样的。至于说到先验主义的思辨,汤姆生所给予我们的下列关于电花的叙述,也不过是来自法拉第本人的东西而已:
  “电花是放电,或者说,就是许多带电粒子的极化感应状态因这些粒子中少数占有极小极有限空间的粒子的特殊作用而减弱。法拉第认为,发生放电现象的这少许粒子,不仅互相排斥,而且暂时还有一种特殊的、十分活跃的〈highlyexalted〉状态;就是说,它们周围的所有的力都依次集中于它们,从而它们就进入一种强度也许和原子进行化学化合时的强度相当的状态;然后它们又以我们现在还不知道的某种方法把这种力放出来,就象原子放出自己的力一样,整个过程就这样结束了〈andsotheendofthewhole〉。这个最后的作用,正象以金属粒子代替放电的粒子时所看到的一样,而且要证明作用的原理在这两种场合下相同,也似乎不是不可能的。”[340]汤姆生又说:“我之所以用法拉第自己的话来叙述他的这个解释,是因为我对这个解释还不完全了解。”
  其他的人也一定会这样说,只要他们读一读黑格尔的下面这些话:在电花中,
  “带电的物体的特殊物质性还没有进到过程中,只是初步地和在精神上已经在过程中确定下来”,而且电是“物体固有的愤怒、固有的暴怒”,是“任何物体在被激怒的时候都会表现出来的”“愤怒的自我”(《自然哲学》第324节附释)[341]。
  黑格尔和法拉第的基本思想到底是相同的。他们两人都反对电不是物质的一种状态而是某种特殊物质这样的思想。因为在电花中电显然是离开了一切异己的物质基础而存在的、独立的、自由的东西,然而仍然是可以感知的东西,所以他们在当时的科学状态下,就必然会设想电花是一种在一瞬间离开了一切物质的“力”的瞬时即逝的现象形态。在我们看来,这个谜当然是已经解决了的,因为我们知道,在电花放电的时候,在两个金属电极之间是真正有“金属粒子”交互跳过去的,所以“带电的物体的特殊物质性”实际上“进入了过程中”。
  大家知道,电和磁象热和光一样,最初是被看作特殊的、没有重量的物质的。一提到电,大家知道,人们立刻就会想到两种相反的物质、两种“流体”,一种是阳性的,一种是阴性的,这两者在正常的状态下互相中和,直到它们被所谓“电的分离力”分开为止。于是可以使两个物体中的一个带阳电,一个带阴电;如果用第三个导电体把这两个物体联结起来,那末随着情况的不同,两个物体所带的电或者是突然变成相等的,或者是借一个恒值电流为媒介而变得相等起来。突然变得相等的现象似乎很简单而且很容易了解,但是要说明电流就困难了。有一个最简单的假说,即在电流中每一次都是只有纯粹的阳电或纯粹的阴电在运动,费希纳和韦伯反对这个假说,韦伯更把他的见解加以详细的发挥,他们都认为,在封闭电路中,每次有一对相等的阳电电流和阴电电流,以相反的方向在有重量的物体分子间的渠道中并列地流动着。韦伯用数学方法详细地研究了这一理论,最后达到了这样一种结果:一个在这里无关紧要的函数可以以1/r乘之,这个1/r指的就是“电的单位和毫克的比值”[注:着重号是恩格斯加的。——编者注](维德曼《流电说……》第2版第3册第569页)。对一个重量的量度的比值,自然只能是重量的比值。所以,片面的经验就这样因计算而忘记思维,竟至把没有重量的电当作有重量的东西,并且把它的重量导入数学计算中去。
  韦伯推算出来的公式只在一定的范围内才是充分的,而赫尔姆霍茨还在几年以前就根据这些公式计算出和能量守恒原理相冲突的结果。卡·诺伊曼于1871年提出另一个假说来反对韦伯关于两种电流以相反方向流动的假说,这个假说就是:电流中只有一种电,例如阳电,在运动;而另一种电,例如阴电,则和物体的质量固结在一起。维德曼对这个假说作过下列的评论:
  “如果在韦伯所假定的以相反的方向流动而电量为±1/2+e的两个电流上,再加上一个使±1/2+e这一电量以阳电流的方向流动而对外部不起作用的中性电流[注:着重号是恩格斯加的。——编者注],那末这个假说就可以和韦伯的假说结合起来了。”(第3册第577页)
  这个论断仍然带有片面经验的特征。为了使得电不管怎么样都能够流动,就把它分解为阳电和阴电。但是打算用这两种物质来解释电流的一切尝试,都是要碰到困难的;假设电流中每次只有一种物质也好,假设有两种物质同时以相反的方向流动也好,最后,假设有一种物质在流动而另一种物质静止不动也好,结果都一样。如果我们采取最后一种假设,那末,对于在发电机和来顿瓶中都十分活跃的阴电在电流中却和物体的质量固结在一起这种无法解释的思想,我们又怎样去解释呢?很简单。除了阳电流+e通过电线向右流动而阴电流-e通过电线向左流动,我们同时再让一个中性电±1/2+e的电流向右流动。先是我们假设两种电必须互相分离才能够流动;然后,为了解释这两种分离的电流动时发生的现象,我们又假设它们不分离也能够流动。先是我们作出一个假设去解释一定的现象,而在我们碰到了第一个困难的时候,又作出一个正好否定了第一个假设的假设。这些先生们就算有某种权利来抱怨的那种哲学,应当具有什么样的性质呢?
  可是除了电是特种物质这种观点,立即出现了另一种观点:电只是物体的一种状态、一种“力”,或者如我们现在所说的,是运动的一种特殊形式。我们在前面已经看到,坚持这种观点的,前有黑格尔,后有法拉第。在热的机械当量的发现彻底清除了关于某种特殊的“热素”的观念,并证明热是一种分子运动以后,接着就是用新的方法来研究电,并试图测定电的机械当量。这个尝试完全成功了。特别是焦耳、法夫尔和劳尔的实验,不仅确定了电流中的所谓“电动力”的机械当量和热当量,而且还证明了它和电池中的化学过程所释放出来的能量或者和电解槽中所消耗的能量是完全等价的。因此,电是一种特殊的物质流体的假设愈来愈站不住脚了。
  但是热和电并不完全相似。电流在一些极其本质的方面和热的传导毕竟是不相同的。我们仍然不能指出,究竟是什么在带电的物体中运动。象对于热那样,假设一种纯粹的分子振动,看来是不够的。从电的那种巨大的甚至超过光速的运动速度[342]来看,很难放弃在物体的分子之间这里有某种物质运动着的观念。在这里,克拉克·麦克斯韦(1864年)、汉克尔(1865年)、雷纳尔(1870年)以及爱德龙特(1872年)的最新理论,都一致同意1846年法拉第凭着想象首先提出来的假设:电是弹性媒质的一种运动,而这种弹性媒质是渗透整个空间、因而也渗透一切物体的,它的非连续的粒子是按照距离平方反比定律互相排斥的,换句话说,电是以太粒子的一种运动,而物体的分子参加到这种运动中去。至于说到这种运动的性质,各种不同的理论就有分歧了;麦克斯韦、汉克尔和雷纳尔的理论,以漩涡运动的最新研究为基础,用各种不同的方法同样从漩涡方面去说明它,这样一来,老笛卡儿的漩涡又重新在愈来愈新的领域中受到敬重了。我们暂且不去更深入地详细研究这些理论的细节。它们彼此间的分歧是很大的,而且它们一定还会有许多改变。但是在它们共同的基本观点中有一个无可否认的进步:电是能穿透一切有重量物质的光以太粒子的运动,这种运动又会反过来作用于物体的分子。这种见解调和了以前的两种见解。照这种见解说来,在产生电的现象时,的确有某种不同于有重量物质的物质在运动。但是这种物质并不是电本身,电这个东西事实上倒勿宁说是一种运动形式,虽然并不是有重量物质的一种直接的运动形式。以太说一方面指出一条道路,去克服关于两种相反的电流体的原始的愚蠢观念,同时,另一方面,它也使人们有希望弄清楚:什么是电运动的真正物质基础,什么东西的运动引起电现象。
  以太说已经有一个不可否认的成就。大家知道,至少有这样的一个点存在着,在这一个点上,电直接改变光的运动:它使后者的极化面回转。克拉克·麦克斯韦根据他的前面说过的理论,计算出一个物体的比电媒容量等于它的折光率的平方。波尔茨曼研究了各种非导体的介质常数,发现硫磺、松香和石蜡的介质常数的平方根分别等于其折光率。最高的误差——在硫磺中——仅百分之四。这样一来,麦克斯韦的以太说就在实验上被证实了。
  但是,要通过一系列新的实验从这些本来互相矛盾的假说中抽出一个确实的内核来,还要经过一个长久的时期和花费许多劳动。在这以前或者在以太说也被另一个崭新的理论取而代之以前,电学就不能脱离这个讨厌的地位,不得不使用它自己也认为是错误的表达方法。它的一整套术语仍然是以两种电流体的观念做基础的。它仍然毫不在乎地在说什么“在物体中流动的电的质量”,“电在每一个分子中的分离”等等。这是一个不幸,这个不幸,如同已经说过的,多半是科学的目前的过渡状况所不可避免地产生的;这个不幸,只要片面的经验还在这个研究部门中占优势,就会相当有助于保存现存的思想混乱。
  自从我们已经学会利用发电机造成恒值电流,相反地,也会利用电流产生所谓静电,把来顿瓶充电等等以来,所谓静电(或称摩擦电)和动电(或称流电)之间的对立可算是已经调和了。我们在这里不谈变形的静电,也不谈现在被当作一种变形的电来看待的磁。这类现象的理论上的解释,无论如何将会在电流的理论中找到,所以我们主要地是要谈电流的理论。
  恒值电流可以由不同的方法获得。物体的机械运动最初只能直接产生(由摩擦)静电,只有耗费了很大的能量,才能产生恒值电流;要使这种运动至少大部分变成电的运动,那就需要磁来做媒介,正如同在格兰姆、西门子等人的著名的磁电机中所发生的情形一样。热可以直接变成电流,就如同在两种不同金属的焊接处所发生的情形一样。由化学作用释放出来的能量,在通常的环境中是以热的形式出现的,但在一定的条件下就变成电的运动。反之,电的运动,一有所需要的条件,也可以变成任何其他形式的运动:可以变成物体运动(规模很小的,直接变成电动力学的吸引和排斥;规模很大的,重新以磁为媒介,在电磁发动机中进行);可以变成热(只要没有其他变化发生,通过一个封闭电路就行了);可以变成化学能(在电解槽和伏特计中接通电路,电流在其中就可以分解用其他方法所不能分解的化合物)。
  在所有这些情况下,运动在量方面等价的基本定律对于运动形式的一切变化都是适用的。或者如维德曼所说的,
  “依据力的守恒定律,以任何方式用来产生电流的〔机械〕功,必定等于用来产生各种电流作用的功”〔第3册第472页〕。
  物体运动或热的转变为电[注:我是在电的运动这一意义下使用“电”这个词的,这正如同“热”这个通名可以用来表示使我们的感觉感到热的那种运动形式一样。这是不应当引起任何异议的,因为和电压这一状态的任何可能的混淆,在这里早就明确地排除了。],在这里是不会给我们造成困难的;已经证明,所谓“电动力”,在第一种情况下等于消耗在那一运动上的功,在第二种情况下则“在热电堆的每一个焊接处和热电堆的绝对温度成正比”(维德曼,第3册第482页),就是说,和存在于每一个焊接处的以绝对单位计的热量成正比。事实证明,这个定律也适用于由化学能产生的电。但是在这里,问题似乎并不这样简单,至少在现在流行的理论看来是如此。所以我们就稍微深入一点地来考察它。
  法夫尔的实验(年),是关于伽法尼电堆所引起的运动形式变化的一系列卓越实验中的一个[343]。他把一个由五个电池组合起来的斯密电堆置于一个热量计中;把一部主轴和皮带轮露出因而可以随意配接的小型电磁发动机置于另一个热量计中。电堆中每产生1克氢,或每溶解32.6克锌(锌的旧化学当量以克表示,等于其现在的原子量65.2的一半),就有下列的结果:
  A.热量计中的电堆不连接发动机时:产生的热是1热量单位。
  B.以封闭电路把电堆和发动机连接起来,但不开动发动机:电堆中的热是16448热量单位,发动机中的是2219热量单位,一共是18667热量单位。
  C.同B,但开动发动机而不加负荷:电堆中的热是13888热量单位,发动机中的是4769热量单位,一共是18657热量单位。
  D.同C,但是使发动机加负荷而所作的机械功等于131.24公斤米:电堆中的热是15427热量单位,发动机中的是2947热量单位,一共是18374热量单位;和前面的18682热量单位相比,损耗为308热量单位。但是作了131.24公斤米的机械功,如乘以1000(为了把化学结果的克化成公斤),除以热的机械当量423.5公斤米[344],结果就是309热量单位,所以前面说到的损耗,正是所作的机械功的热当量。
  因此,运动在它发生各种变化时的等价,在电的运动上(在不可避免的误差范围内)也得到了令人信服的证明。而且同样证明了伽法尼电池的“电动力”不过是已经转化为电的化学能,而电池本身也不过是把游离的化学能转化为电的一种装置、一种器具而已,这正如同一部蒸汽机把供给它的热转化为机械运动一样,在两种情况下,进行这种转化的器具都不能由它自己供给更多的能量。
  可是照传统的观点看来,这里就发生了一个困难。这种观点认为电池由于电池中液体和金属相接触而产生一种“电的分离力”,它和电动力成正比,所以它对于一定的电池就代表一定量的能。照传统的观点看来是电池本身所固有的、即使没有化学作用发生也具有的能量来源,即电的分离力,和由化学作用释放出来的能量间的关系是怎样的呢?如果它是离开化学作用而独立存在的能量来源,那末它提供的能量又是从什么地方得来的呢?
  这个不大清楚的问题成了伏特所建立的接触说和其后不久就产生的电流化学说之间争论的焦点。
  接触说是从电池中由于金属和一种或多种液体接触,或者由于液体和液体接触而产生的电压方面,是从这些电压的等化,或封闭电路中所产生的分离的、相反的电的电压的等化方面,去解释电流的。照纯粹的接触说看来,这里所发生的任何化学变化,都完全是从生的东西。与此相反,利特尔早在1805年就主张,只有在激发物于接通电路以前就已经互相发生化学作用的时候,电流才能形成。维德曼曾把这种更旧的化学说总括如下(第1册第784页):照这种理论说来,所谓接触电,
  “只有在相接触的物体间同时发生实际的化学作用,或者在化学平衡被破坏(即使不直接和化学过程相联系),在相接触的物体间发生‘化学作用的倾向’的时候,才有可能出现”。
  我们可以看出,双方都只是间接地提出电流的能量来源的问题,这在当时也几乎是别无他法的。伏特及其后继者认为下面这件事情是十分自然的,这就是:不同的物体一接触,就会产生恒值电流,所以并不需要补偿就能作一定的功。利特尔及其追随者就一点也不明白,化学作用如何能使电池产生电流和作功。但是对化学说来说,这一点早就由焦耳、法夫尔、劳尔等人阐明了,而接触说的情况却刚刚相反。它固执得这样厉害,以至它在本质上还停留在它原来的出发点上。所以,在今天的电学中,还存在着老早过去了的时代的观念(那时人们不能不满足于把任何作用都归之于随便抓到的、浮现于表面的、似是而非的原因,不管运动是否能无中生有)——和能量守恒原理直接矛盾的观念。而且即使把这些观念的最糟糕的方面加以删除、削弱、冲淡、削减、美化,事情也不会有所改善:混乱只会更加严重。
  我们知道,即使更旧的电流化学说,也承认电池的接触关系对于形成电流是绝对必要的;它只是主张,这种接触要是没有化学作用同时发生,就不能产生恒值电流。而且,即使是在现在,仍然不言而喻的是:电池的接触装置恰恰是可以用来使释放出来的化学能变为电的器具,而且化学能是否真正能够和有多少变为电的运动,本质上决定于这些接触装置。
  维德曼是一个片面的经验主义者,他力图从旧的接触说中救出一切可以救出来的东西。我们就来听听他说些什么吧。他说(第1册第799页):
  “虽然不发生化学反应的各种物体(例如金属)的接触作用,既不是电堆的理论所必不可少的[注:着重号是恩格斯加的。——编者注](以前人们是这样想的),也不能因欧姆从这个假设引出自己的定律(没有这个假设这个定律也可以引出来)而且以实验证实过这个定律的费希纳也替接触说辩护而得到证明,但是金属[注:着重号是恩格斯加的。——编者注]接触即产生电,也是不可否认的,至少照现有的几个实验看来是如此,即使所得到的结果由于不可能使互相接触的物体的表面绝对保持清洁,而在数量方面可能总是不可避免地不可靠的。”
  我们看到,接触说已经变得非常谦逊了。它承认,它对于解释电流不是必不可少的,而且既没有由欧姆在理论上,也没有由费希纳在实验上加以证明。它甚至于承认,它唯一还能依靠的所谓基本实验,永远只能够提供一些在数量方面不可靠的结果,最后,它只要求我们承认电运动总是由接触引起的——即使只是金属的接触!
  如果接触说到此为止,那就用不着说任何话来反对它了。实际上必须无条件地承认,两种金属一接触就产生一种可以使实验用的蛙腿痉挛、验电器带电并引起其他各种运动的电的现象。这里首先要问的只是:产生这种现象所需要的能量是从什么地方来的?
  要回答这个问题,照维德曼的意见(第1册第14页),我们要
  “大致象下面这样来考虑:如果使两块不同的金属板A和B互相接近到只保持一个非常小的距离,它们因附着力的作用就开始互相吸引。它们一互相接触,就失去了这种吸引所给予它们的运动的活力。(如果我们假设金属的分子是在不断地振动着,那末也可能发生这样的情形:如果不同的金属一接触,不同时振动的分子也互相接触,那末分子的振动就会在失去活力的情况下发生变化。)失去的活力大部分都变成热。而其中的一小部分就消耗在以另外的方式分配接触前所没有分开的电上。我们在前面已经说过,可能是由于两种电的吸引不同,这两个碰在一起的物体就带上了等量的阳电和阴电。”[注:着重号称是恩格斯加的。——编者注]
  接触说变得愈来愈谦逊了。先是承认,以后必须作这样巨大的功的这种非常强的电分离力自己并没有任何固有的能量,而如果没有能量从外面传给它,它就不能起什么作用。后来就给它指定一个极小的能量来源,即附着力所产生的活力,这个活力只在距离小得几乎无法测量的时候才起作用,使物体移动一个小得几乎无法测量的距离。然而这是无关紧要的:它无可否认地存在着,而且同样无可否认地在接触时消失。但是这一极小的来源仍然给我们提供了太多的能量:大部分都变成了热,只有一小部分是用来引起电的分离力。虽然大家都知道,自然界中有不少由极小的冲量产生极强的作用的实例,然而看来就是维德曼自己也感觉到,他那一点点能量来源在这里是很不够的,他只好假设两种金属在其接触面上的分子振动相互干涉,以寻求第二个可能的来源。撇开我们在这里所碰到的其他种种困难不谈,格罗夫和加西奥都证明了,根本不需要真正的接触就可以发电,正如维德曼自己在前一页上所告诉我们的一样。总之,我们对产生电的分离力的能量的来源观察得愈多,这个来源就愈是缩小到什么也没有了。
  但是直到现在我们几乎还不知道金属接触生电的其他来源。照诺曼的意见(《普通化学和物理化学》1877年海得尔堡版第675页),“接触电动力把热转化为电”;他认为“下面这个假设是很自然的:这些力引起电运动的能力,是以现有的热量为基础的,或者换句话说,是温度的一种机能”,这也由勒鲁从实验上证明了。在这里,我们又使自己在黑暗中摸索了。金属电压序列定律不容许我们把问题归结为在总是蒙着一层薄薄的几乎无法去掉的空气和非纯水的接触面上微微地不断发生的化学过程,也就是不容许我们从接触面间的看不见的自动电解液的存在来解释电的发生。电解液一定会在封闭电路中产生恒值电流;而仅仅由金属接触所产生的电,电路一接通就消失了。关键正是在这里:这种“电的分离力”,维德曼自己起初以金属为限并且承认不从外面供给能量就不能作功而后来又特别为之指定一个极其微小的能量来源的“电的分离力”,是否能由没有化学反应的物体相接触而产生恒值电流呢?以什么样的方式产生呢?
  电压序列是按这样的顺序来配置各种金属的:其中的每一种金属对于前面一种是带阴电而对于后面一种则是带阳电。所以,如果我们把一系列金属片照这种顺序配置起来,例如锌、锡、铁、铜、铂,我们就能在两端得到电压。但是,如果我们把这一金属序列联成一个封闭电路,使锌和铂也碰在一起,那末电压就立即等化而消失。
  “所以在属于电压序列的各种物体所构成的封闭电路中,要形成恒值电流是不可能的。”〔第1册第45页〕
  维德曼还以下面这种理论上的考虑来进一步支持这个命题:
  “事实上,如果恒值电流在电路中出现,它就会在金属导体本身中产生热,这种热顶多只是为金属接触处的冷所消灭了。在任何情况下,都会产生热的不均衡的分布;而且一部电磁发动机要是不从外面供给能量,而由电流不断地发动并因而作功,这是不可能的,因为在(例如用焊接法)使金属很牢固地连接起来的时候,在接触处是不能发生足以补偿这个功的任何变化的。”〔第1册第44—45页〕
  但是,维德曼并不满足于金属的接触电不能单独产生电流这一事实的理论上的和实验上的证明:我们将看到,他还认为必须提出一个特殊的假说,以抹煞接触电的效能,即使是在接触电或许在电流中有些作用的地方。
  因此,要从接触电到达电流,我们就得寻找其他的道路。让我们和维德曼一起想象一下吧:
  “把例如锌棒和铜棒这样两种金属的一端焊接在一起,而以第三种物体把这两种金属棒空着的一端联接起来,这一物体要对两种金属都没有起电作用,而仅仅能传导聚集于金属表面的两种相反的电,这就使得这两种电在它里面互相中和。于是电的分离力就不断地恢复先前的电位差,从而在电路中就产生一个无需任何补偿就能作功的恒值电流,这又是不可能的。因此,只能导电而对其他物体无起电作用的物体是不可能有的。”〔第1册第45页〕
  我们并没有比以前走得更远一点:运动不可能创造出来这一事实又堵住了我们的道路。凭着没有化学反应的物体的接触,即凭着本来意义的接触电,我们是永远不能产生出电流来的。因此,我们就再转回来,试试维德曼给我们指出的第三条道路吧:
  “最后,如果我们把一块锌板和一块铜板浸入含有所谓二元化合物的液体中,这化合物因而就能分解为化学性质不相同的完全互相饱和的两种成分,例如,浸入稀盐酸(H+Cl)等等中,这时,照第27节中的说法,锌就带阴电而铜就带阳电。如果把这两种金属联结起来,这两种电就通过接触的地方而等化,于是阳电流通过这个地方由铜流到锌。而且,因为在这两种金属接触时出现的电的分离力使阳电按同一方向移动,所以电的分离力的作用并没有互相消灭,就象在仅仅由金属构成的封闭电路中一样。因此,这里产生了一个阳电恒值电流,这个电流在封闭电路中通过铜和锌的联结处由铜流到锌,再通过液体由锌流到铜。我们很快(第34节及以下各节)还要回到这样一个问题上来:存在于封闭电路中的各个电的分离力,在形成电流方面实际上起了多少作用。——产生这种‘电流’的导体组合,我们称之为伽法尼电池,或者也叫作伽法尼电池组。”[注:着重号都是恩格斯加的。——编者注](第1册第45页)
  这样,奇迹就发生了。仅仅是由于接触的电的分离力,就产生了恒值电流,可是照维德曼自己的意见,这种力要不从外部供给它能量,是不能起作用的。而且,如果我们除了维德曼在前面所说的,就没有别的什么东西来解释它,那末这就真正是一个十足的奇迹了。在这里,我们关于这个过程学到了一些什么呢?
  1.如果把锌和铜浸入含有所谓二元化合物的液体中,于是,照第27节中所说的,锌就带阴电,而铜就带阳电。但是在整个第27节中没有一个字提到二元化合物。那里只谈到在一块锌板和一块铜板间隔以一块浸过酸性溶液的绒布所构成的简单的伏特电池,然后就研究由此引起的两种金属上的静电荷,根本没有提到任何化学过程。因此,所谓二元化合物在这里是从后门偷运进来的。
  2.这个二元化合物在这里的作用究竟是什么,仍然是完全不可思议的。它“能分解为化学性质不相同的完全互相饱和的两种成分”(在它们已经分解后,完全互相饱和?!)这一情况,最多也只是在它真正分解的时候,才能教给我们一点新东西。但是,关于这一点他一个字也没有告诉我们,所以我们暂时还不得不假设它是不分解的,例如烷烃。
  3.因此,当锌在液体中带有阴电荷,而铜带有阳电荷之后,我们就使它们(在液体外)互相接触。立刻“这两种电就通过接触的地方而等化,于是阳电流通过这个地方由铜流到锌”。为什么只有“阳”电流按这一个方向流动,却没有“阴”电流按相反的方向流动呢,我们又不知道了。直到现在还被认为是和阳电一样必要的阴电究竟变成了什么呢,我们根本不知道;而电的分离力的作用正好是在于使这两种电自由地互相反对。现在阴电却突然被压下去,好象被隐藏起来了,这就显得似乎只有阳电存在了。
  但是后来在第51页上又说了正好相反的话,那里说,“两种电合[注:着重号都是恩格斯加的。——编者注]在一个电流中”;可见阴电和阳电二者都在其中流动!谁能帮助我们摆脱这种混乱呢?
  4.“而且,因为在这两种金属接触时出现的电的分离力使阳电按同一方向移动,所以电的分离力的作用并没有互相消灭,就象在仅仅由金属构成的封闭电路中一样。因此,这里产生了一个恒值电流”[注:着重号都是恩格斯加的。——编者注],等等。
  这说得有些过分了。因为我们会看到,维德曼在几页以后(第52页)就给我们证明,
  在“形成恒值电流的时候……在金属接触处的电的分离力……必定是不起作用的[注:]”;
  即使这种分离力不使阳电按同一方向移动,而以和电流相反的方向起作用,也不仅有电流发生,而且在这种情况下,这种分离力也不能由电池的分离力的一定部分得到补偿,所以又是不起作用的。因此,既然维德曼在第52页上否认电的分离力对于保持电流是有作用的,他又如何能够在第45页上把电的分离力当作形成电流的必要因素,而且还为此目的特别提出一个假说来呢?
  5.“因此,这里产生了一个阳电恒值电流,这个电流在封闭电路中通过铜和锌的联结处由铜流到锌,再通过液体由锌流到铜。”
  但是,要使这种恒值电流“在导体本身中产生热”,并且能够由它把“一部电磁发动机发动起来并因而作功”,不供给能量是不可能的。究竟这种能量的供给是否可能,它从什么地方得来,维德曼直到现在也没有向我们暗示过半个字,所以恒值电流还是和在前面研究过的两种情况一样,是不可能的东西。
  这一点没有一个人比维德曼自己更清楚。所以他要尽可能快地避开关于形成电流的这个奇异解释的许多棘手的地方,而塞给读者几页关于这个愈来愈神秘的电流的热效应、化学效应、磁效应以及生理效应的各种未成形的逸闻,而且他在这样做的时候还例外地甚至于采取了很通俗的语调。然后他突然继续说道(第49页):
  “我们现在应当来研究一下,电的分离力在一个由两种金属和一种液体,例如由锌、铜和盐酸所构成的封闭电路中,是如何起作用的。
  我们知道,当电流通过液体的时候,其中所含的二元化合物(HCl)的成分就这样分开来了:一种成分(H)在铜上游离出来,另一种等价的成分(Cl)在锌上游离出来,同时,后一成分就和等价的锌化合成ZnCl。”[注:着重号都是恩格斯加的。——编者注]
  我们知道!如果我们知道这一点,那末我们肯定不是从维德曼那里知道的;我们看到,关于这一过程他一直连半个字也没有向我们暗示过。加之,如果关于这一过程我们知道一点什么,那就是它不会象维德曼所描写的那样。
  在气体氢和气体氯形成一分子的HCl时,所放出来的能量等于22000热量单位(尤利乌斯·汤姆森)[345]。因此,要把氯从它和氢的化合物中分离出来,就必须从外面供给每一分子的HCl以等量的能。电池从什么地方获得这一能量呢?在维德曼的叙述中并没有告诉我们,所以还是让我们自己来研究吧。
  当氯和锌化合成氯化锌的时候,所放出来的能量比起把氯和氢分开所必需的能量要大得多;(Zn,Cl2)放出97210热量单位,而2(H,Cl)则放出44000热量单位(尤·汤姆森)。这样,电池中的过程就可以说明了。所以事情并不象维德曼所说的那样,氢是直截了当地在铜上游离出来,而氯是在锌上游离出来,“同时”,锌和氯随即就偶然地化合起来了。相反地,锌和氯的化合是整个过程的最重要的基本条件,而且这个化合过程如果不发生,我们就别想铜上会有氢游离出来。
  在形成一分子的ZnCl2时所放出来的能量,多过两个H原子从两分子的HCl中游离出来时所耗费的能量,这一多余的能量就在电池中转化为电的运动,并且产生了出现于电路中的整个“电动力”。所以并不是什么神秘的“电的分离力”无需已经指出的能量来源就使氢和氯互相分开,而是电池中所发生的整个化学过程为电路中的一切“电的分离力”和“电动力”提供它们保持存在所必需的能量。
  这样,我们就暂时可以确定,维德曼对电流的第二种解释和他的第一种解释一样,对我们是没有什么帮助的,现在我们进一步考察一下他所写的本文吧:
  “这一过程证明,二元化合物在两种金属间的作用,不仅仅在于它的全部质量对某一种电的简单的占优势的吸引,就象在金属那里的情况一样,而且在这里还呈现出它的两种成分的一种特殊作用。因为Cl这一成分在阳电流进入液体的地方放出来,而H这一成分在阴电流进入液体的地方放出来,所以我们就假定:HCl这一化合物中的每一个当量的氯都带有一定量的阴电,而后者即制约着进来的阳电对氯的吸引。这是化合物的带阴电的成分[注:着重号是维德曼加的。——编者注]。同样,每一当量的H都一定带有阳电,所以是化合物的带阳电的成分。这些电荷在H和Cl化合时可能产生,正如同锌和铜接触时的情形一样。因为HCl这一化合物自身是不带电的,所以我们必须依据这一情形假设:其中带阳电的成分的原子和带阴电的成分的原子含有等量的阳电和阴电。
  现在如果把一块锌板和一块铜板浸入稀盐酸中,我们就可以推测,锌对带阴电的成分(Cl)的吸引让对带阳电的成分(H)的吸引要强些。因此,盐酸中的和锌接触的分子一定是这样配置的:它们的带阴电的成分趋向锌,而带阳电的成分趋向铜。因为这样排列起来的成分都以它们自己的电吸引作用于后面的HCl分子,所以锌板和铜板间的分子的整个序列就排列成这样:
  如果第二种金属对带阳电的氢的作用也象锌对带阴电的氯的作用一样,那末这就更加促成了这样的配置。如果它的作用方向刚好相反,但是比较微弱,那末至少这个配置的方向是不会改变的。
  由于靠近锌的带阴电成分Cl所具有的阴电的感应作用,电就会这样分布于锌:锌板上和最近的盐酸原子[346]的Cl贴近的地方带阳电,而离得较远的地方就带阴电。同样,铜板上阴电聚集在和附近的盐酸原子的带阳电成分(H)最接近的地方,而阳电则被推到较远的地方。
  其次,锌上面的阳电就会和最近的Cl原子上所带的阴电结合起来,而Cl原子本身就会和锌化合,〔形成不带电的ZnCl〕。先前和这个Cl原子化合在一起的带阳电的H原子,就会和趋向于它的第二个HCl原子中的Cl原子化合起来,同时这些原子中所合的电也互相结合起来了;同样,第二个HCl原子中的H原子和第三个HCl原子中的Cl原子会化合起来,如此类推,直到最后,H原子就会在铜上游离出来,而它所带的阳电就和分布在铜上的阴电结合起来,因而它就在不带电的状态中发散了。”这个过程会“返复不断地继续下去,直到聚集在金属板上的电对于趋向它们的盐酸成分所带的电的排斥和金属对这些成分的化学吸引二者相互平衡时为止。但是,如果用一个导体把两块金属板连结起来,那末金属板上的游离电就互相结合,而且上述的过程又会重新开始发生。这样,一个恒值电流就产生了。——显然,因为移向金属的二元化合物的两个成分以一定的速度向金属运动,然后达于静止状态,或者形成一种化合物(ZnCl),或者以游离的形态(H)发散掉,所以这时就不断地失去活力。”(〔维德曼的〕注:因为Cl和H这两种成分分开时所获得的活力又被这两种成分和最近的原子的成分结合时所失去的活力抵消了,所以这一过程的影响可以略去不提。)“失去的活力,相当于可见的化学过程中所放出来的热量,即本质上相当于一个当量的锌溶解于稀酸时所放出来的热量。其大小一定和两种电分开时所耗费的功相等。因此,如果这两种电在电流中结合起来,那末,在一个当量的锌被溶解掉而一个当量的氢从液体中游离出来的时候,在整个电路中就一定会产生功(或者是以热的形式出现,或者是以在外部作功的形式出现),而且这个功也相当于和上述化学过程相应的热量。”[注:以上引文中的着重号,除维德曼加的以外,都是恩格斯加的。——编者注]〔第1册第49—51页〕
  “我们就假定——可能——我们必须假设——我们就可以推测——一定是这样分配的——会带电”,如此等等。全是推测和假设,在这些推测和假设中确实能抽出的事实陈述只有三条:第一,锌和氯的化合现在已被认作氢游离出来的条件;第二,如现在直到最后我们才算是附带地知道的,此时所放出来的能量正是形成电流所必需的全部能量的来源,而且是唯一的能量来源;第三,对于电流形成的这个解释是和他前面的两个解释正相矛盾的,正如同那两个解释也自相矛盾一样。
  其次,维德曼又说:
  “这样,在形成恒值电流时起着作用的唯一地只有一个电的分离力,这种力产生于电池激发液体中二元化合物的原子因两个金属电极所引起的不相等的吸引和极化作用;而在金属相接触的地方,不再有什么机械变化能够发生,所以电的分离力反而一定不会起什么作用。前面说过,封闭电路中的全部电的分离力(和电动力)是和前面说过的化学过程中的热当量完全成正比的,这就可以证明,这个分离力,如果其作用的方向反乎液体对金属的电动激发作用的方向(例如把锡和铅浸入氰化钾溶液的时候),那末它就不能由金属和液体的接触处的电的分离力得到一定分量的补偿。所以这个分离力必须由另外的方式被对消掉。这一对消过程在以下的假设下可以最简单不过地发生:在激发液体和金属接触的时候,电动力是由两种方式产生的,第一种方式,是由于液体整个质量对这种或那种电的不等的吸引而产生的;第二种方式,是由于金属对液体的带相反电荷的两种成分[注:着重号是维德曼加的。——编者注]的不等的吸引而产生的……由于第一种质量〔对这种或那种电的〕不等的吸引,液体要完全服从金属电压序列规律,而在封闭电路中,电的分离力(和电动力)要完全对消而等于零;第二种(化学的)作用……却只提供形成电流所必需的电的分离力,以及与之相应的电动力。”[注:本段引文中的着重号,除维德曼加的以外,都是恩格斯加的。——编者注](第1册第52、53页)
  这样,从电流形成中顺利地消除了接触说的最后残余,同时也消除了维德曼在第45页上提出来的关于电流形成的第一个解释的最后残余。最终毫无保留地承认了:伽法尼电池不过是一种把释放出来的化学能变为电的运动,变为所谓电的分离力和电动力的装置,正如蒸汽机是一种把热能变为机械运动的装置一样。在两种情况下,装置都只能提供释放能量和进一步转变能量的条件,但是本身并不能提供任何能量。确定了这一点之后,我们现在还需要较详细地研究一下维德曼对电流的解释的第三个方案:在这里,电池的封闭电路中的能量转变是怎样描述的呢?
  他说,显然,在电池中,“因为移向金属的二元化合物的两个成分以一定的速度向金属运动,然后达于静止状态,或者形成一种化合物(ZnCl),或者以游离的形态(H)发散掉,所以这时就不断地失去活力。失去的活力,相当于可见的化学过程中所放出来的热量,即本质上相当于一个当量的锌溶解于稀酸中所放出来的热量”。〔第1册第51页〕
  首先,如果过程是以纯粹的方式进行的,在电池中,当锌溶解的时候,就根本不会放出任何热量;因为释放出来的能直接变成了电,而又由于整个封闭电路的电阻,这电才转变成热。
  其次,活力是质量和速度平方的乘积的一半。因此,上述的命题就应当这样说:在一个当量的锌溶解于稀盐酸时所放出来的、等于若干卡路里的能量,同时等于离子的质量和离子向金属运动的速度平方的乘积的一半。这样表达这个命题,显然是错误的,因为离子移动时所显示的活力远不等于由化学过程释放出来的能量[注:不久以前,弗·柯尔劳施(《维德曼年鉴》[347]第4卷〔1879年莱比锡版〕,第206页)计算出,需要“大量的力”才能使离子在水溶液中移动。使1毫克移动1毫米所需要的拉引力,对于H是32500公斤,对于Cl是5200公斤,这就是说,对于HCl是37700公斤。——即使这些数字绝对正确,还是一点也不能驳倒上述意见。可是,这个计算本身却包含着电学中至今一直无法避免的假设的因素在内,因此还需要通过实验来验证。这种验证看来是可能的。首先,这些“大量的力”,在它被消耗掉的地方,必然以一定的热量的形式重新表现出来,这就是说,在上述情况中,是在电池中表现出来。其次,这些“大量的力”所消耗的能量必然小于电池中化学过程所产生的能量,并且保持一定的差额。第三,这个差额必然在封闭电路的其余部分中消耗掉,并且在那里也同样可以在数量上加以确定。上述的计算数字只有在通过这种检验而被证实之后,才能当作最后确定了的。在电解槽中来证实这些数值是更容易实现的。]。如果二者相等,那末任何电流也不可能产生,因为并没有给封闭电路其余部分中的电流留下任何能量。因此,在维德曼那里又加了个说明,即离子达到静止状态,“或者形成一种化合物,或者以游离的形态发散掉”。但是,如果失去活力也包括在这两个过程中发生的能量的转变,那末我们就真正给弄糊涂了:既然我们把放出来的全部能量都归之于这两个过程的结合,那末在这里即使不说获得活力,也根本谈不到失去活力。
  这样看来,维德曼对这个命题本身显然并没有任何确定的理解,而“失去活力”只不过是一种deuxexmachina[注:直译是:“从机器里出来的神”(在古代的剧场里,扮演神的演员由特殊的机械装置送出舞台);转意是:突然出现以挽救危局的人。——编者注],使他可能作出听天由命的一跃,从陈旧的接触说跳到电流化学说。事实上,失去活力现在已经完成了它的使命,应该退位了;从此以后,电池中的化学过程无可争辩地被承认是产生电流的唯一的能量来源了,我们的作者目前唯一的忧虑就是,怎样才能很体面地从电流中抛开不起化学作用的物体相互接触时激发生电的最后残余,也就是怎样抛开作用于两种金属的接触处的分离力。
  当读到上面所引的维德曼对电流产生的解释的时候,会感觉到摆在面前的是和大约四十年前正统的和半正统的神学家用来对付施特劳斯、维耳克、布鲁诺·鲍威尔等从语文学、历史学方面对圣经所作的批判的辩护词一样的东西。在两种情况下所用的方法是完全相同的,也必然是相同的,因为在两种情况下都是要从思维科学的攻击下挽救旧的传统。那顶多也不过允许自己用数学计算的形式来思维的地道的经验论,却自以为自己所运用的纯粹是无可争辩的事实。可是实际上,它所运用的主要都是些因袭的观念,都是其前辈的思维的大部分已过时的产品,如阳电和阴电、电的分离力、接触说。这些东西成为经验论的无穷无尽的数学计算的基础,在这些计算中,由于数学公式的严密性,很容易使人忘掉其前提的假设性。诸如此类的经验论对同时代的思想成果是如此地怀疑,而对其前辈的思想成果又是如此地盲目信任。甚至用实验确定了的事实,在经验论那里也渐渐和这些事实的相应的传统解释不可分离地联系起来;在解释最简单的电现象时,也用了偷运来的例如两种电的理论来加以歪曲;这种经验论已经不再可能正确地描写事实了,因为在它的描写中,那些传统的解释也一块混进去了。一句话,在电学这个领域里,我们碰到了和在神学的领域里所碰到的同样发达的传统。而因为在这两个领域里,最新研究的成果、在此以前不知道的事实或者尚在争论的事实的确定以及必然由此得出的理论结论,都无情地在打击旧传统,所以这个传统的维护者就陷入极为困难的境地。他们必须求助于各色各样的诡计、种种站不住脚的支吾搪塞,求助于掩盖那些不可调和的矛盾的办法,而最后却因而堕入矛盾的迷宫中,无法找到任何出路。当维德曼绝望地试图把那种以“接触力”为根据的电流的陈旧解释和以化学能量的释放为根据的新解释从唯理论上来加以调和的时候,正是这种对于全部陈旧的电的理论的信仰,使得他在这里陷入不可解脱的自相矛盾之中。
  也许有人会反驳我们说:上面对于维德曼的电流解释的批评是咬文嚼字;即使维德曼起初在表达上有疏忽大意、不精确之处,可是最后他毕竟提出了正确的、合乎能量守恒定律的解释,因此,一切都还是不错的。为了回答这种反驳,让我们在这里再来讨论一个例子,就是他对于锌、稀硫酸、铜所组成的电池中的过程的描写。
  “如果用一根导线把两个板极联结起来,就会产生电流……由于电解过程,在铜板上从稀硫酸的水里放出一个当量的氢,成为气泡逸出。在锌板上则生成一个当量的氧,它把锌氧化为氧化锌,而氧化锌又溶于周围的酸中成为硫酸氧化锌。”[注:着重号都是恩格斯加的。——编者注](第1册第〔592—〕593页)
  为了把水分为氢和氧,每一个水分子需要等于68924个热量单位的能量。在上述的电池中从哪里得到这个能量呢?“由于电解过程”。可是,电解过程从哪里弄到这个能量呢?没有任何回答。
  但是维德曼后来告诉我们——而且不止一次,至少也有两次(第1册第472和614页),总的说来,“根据最新的实验,〔在电解的时候〕水本身并没有分解”,而在我们的例子中,是硫酸H2SO4分解了,它分解为H2和SO3+O,在分解过程中,H2和O在一定的情况下可以成为气泡逸出。但是,这样一来,过程的整个性质改变了。H2SO4中的H2直接由两价的锌所代替而形成硫酸锌ZnSO4。一方面剩下了H2,另一方面剩下了SO3+O。两种气体根据它们结合成水的比例逸出;SO3和溶液中的水H2O重新结合成H2SO4,即硫酸。但是,在形成ZnSO4时放出的能量,不仅足以用来置换和释放硫酸中的氢,而且还有许多剩余,这些剩余在我们的例子中便消耗在电流的形成上。这样,锌也就无需等待电解过程供给它游离氧,以便先氧化,而后再溶解于酸中。正相反,锌直接地参加到过程中来,这个过程无论如何正是由于锌的参加才得以实现。
  在这里我们看到,陈腐的化学观念是怎样地在帮助陈腐的接触观念。根据最新的观点,盐是一种酸,酸中的氢被某种金属所置换。这里所研究的过程证实了这种观点:酸中的氢被锌直接置换,完全说明了能量的转变。维德曼所遵循的旧观点认为,盐是某种金属氧化物和某种酸的化合物,因此不说硫酸锌,而说什么硫酸氧化锌。但是,为了在我们的电池中从锌和硫酸获得硫酸氧化锌,就必须使锌首先氧化。为了足够迅速地使锌氧化,就需要有游离的氧。为了获得游离的氧,我们就必须设想——因为在铜板上出现了氢——水被分解。为了分解水,就需要大量的能。怎样得到这些能量呢?仅仅是“由于电解过程”,而这个过程本身在它的终极的化学产物“硫酸氧化锌”还没有开始形成之前又不可能进行。孩子生妈妈。
  于是,维德曼在这里把整个过程完全歪曲了,完全弄颠倒了,这是因为维德曼毫不犹豫地把自动电解和被动电解这两个直接对立的过程混为一谈,以为它们都不过是电解而已。
  ———
  到现在为止,我们所研究的还只是电池里所发生的现象,即那种由于化学作用而放出剩余能量、这些剩余能量又借电池的装置而转变成为电的过程。但是大家知道,这个过程也可以反过来:电池里从化学能中得出来的恒值电流的电,又可以反过来在置于封闭电路中的电解槽中转变为化学能。两个过程显然是互相对立的:如果把前者看作化学—电的过程,那末后者就是电—化学的过程。两个过程都可以在同一封闭电路中发生于同一些物质。例如,由气体元素所组成的电池组,其电流是由于氢和氧化合成水而产生的,但是它在以电路联起来的电解槽中又可以按照氢和氧化合成水的比例分解出氢和氧来。通常的看法是把这两种对立的过程冠以一个共同的名称:电解,而没有把自动电解和被动电解区别开来,没有把激发液体和被动电解质区别开来。例如,维德曼用133页的篇幅来一般地探讨电解,以后在结尾处又加上了一些关于“电池中的电解”的评述,可是在这里,在真正的电池中所发生的过程却只占了这一章中17页篇幅这样一个极小的部分。同样,在随后的“电解理论”中,电池和电解槽的这种对立甚至连提也没有提一下;谁要是想在接着而来的“电解对导体电阻和封闭电路中电动力的影响”这一章中寻找某种关于封闭电路中能量的转变的见解,那他就会大失所望。
  现在让我们来看看这个不可遏止的“电解过程”,它无需可见的能量的输入就可以把H2和O分离,而且在书中的上述几章中起着和前面那个神秘的“电的分离力”所起过的同样的作用。
  “除了首要的、分开离子的纯粹电解的过程外,还发生许多次要的、完全独立于首要过程的、由于被电流所分开的离子的作用而产生的、纯粹化学的过程。这种作用会在电极物上和被分解的物体上产生,在溶液中也会在溶剂上产生。”[注:着重号都是恩格斯加的。——编者注](第1册第481页)
  现在让我们回到先前谈到的由锌和铜浸在稀硫酸中组成的电池上去。这里,用维德曼自己的话来说,被分开的离子就是水的H2和O。因此,在他看来,锌的氧化和ZnSO4的形成是次要的、独立于电解过程的、纯粹化学的过程,虽然只有通过它,首要的过程才成为可能。现在我们要稍微详细地来看看这种由于歪曲真实的过程而必然造成的混乱。
  我们首先来看看电解槽中的所谓次要过程,维德曼给我们举了好几个这方面的例子[注:在这里我总的说明一下,维德曼所用的全是旧的化学当量值,所以写出HO,ZnCl等。在我的方程式中,所用的全是现代的原子量,所以我写:H2O,ZnCl2等。](第481—482页):
  1.溶于水中的硫酸钠(Na2SO4)的电解。它“分解为……一个当量的SO3+O……和一个当量的Na……但是后者和溶液中的水起反应,从水中放出一个当量的H,并且形成一个当量的苛性钠〔NaOH〕,苛性钠又溶解于周围的水中”。
  方程式是:
  Na2SO4+2H2O=O+SO3+2NaOH+2H。
  在这个例子中,实际上可以把
  Na2SO4=Na2+SO3+O
  这个分解看作首要的、电—化学的过程,而把进一步的转化
  Na2+2H2O=2NaOH+2H
  看作次要的、纯粹化学的过程。但是,这个次要过程是直接在出现氢的那个电极上进行的;因此,这里所放出来的大量的能(按照尤利乌斯·汤姆森的计算,对于Na,O,H,水是111810热量单位)至少大部分转变为电,只有小部分在电解槽中直接变成热。后者也可以发生在从电池中直接或首先释放出来的化学能量上。但是,这样获得并且转变为电的能量,应当从电流所供应的用来不断地分解Na2SO4的能量中减去。如果钠之转变为氢氧化物在整个过程的第一个瞬间是次要的过程,那末,从第二个瞬间起,它就成为整个过程的重要因素,因此就不再是次要的了。
  但是,在这个电解槽中还有第三种过程发生:如果SO3没有和阳极的金属化合,同时又放出一定量的能的话,那它就和H2O化合成H2SO4,即硫酸。但是,这个转变并不一定要直接在电极上进行,因此,这里所放出的能量(按照尤·汤姆森的计算,等于21320热量单位)就全部或绝大部分在电解槽本身中转变为热,顶多只有极小一部分以电的形式产生电流。由此可见,在这个电解槽中所发生的、唯一的、真正次要的过程,维德曼一点也没有提到。
  2.“如果把硫酸铜溶液〔CuSO4+5H2O〕置于阳铜极和阴铂极之间电解,那末,在同一电路中,和硫酸溶液被分解的同时,每有一个当量的水被分解,就有一个当量的铜在阴铂极上分离出来;在阳极上则应当有一个当量的SO4出现,但是它和电极上的铜化合成一个当量的CuSO4,并溶解于被电解的溶液的水中。”〔第1册第481页〕
  因此,我们要想用现代化学的语言来描述,就应该把这个过程表述如下:Cu在铂上沉积出来;放出来的SO4因为本身不能独立存在,便分解为SO3+O,而O则游离逸去;SO3从溶剂中获得H2O而形成H2SO4,H2SO4又重新和电极的铜化合而成CuSO4,H2则被放出。严格说来,在这里有三个过程:(1)Cu和SO4的分离;(2)SO3+O+H2O=H2SO4+O;(3)H2SO2+Cu=H2+CuSO4。也许可以把第一个过程看作首要的,而把其余两个看作次要的。但是,如果我们提出能量转变的问题,我们便会看到,第一个过程完全被第三个过程的一部分补偿了:铜和SO4的分离被两者在另一个极上的重新化合所补偿了。如果我们撇开把铜从一个电极推向另一个电极所必需的能量不算,又撇开电池中由于能转变为热所无法避免的、不可能精确测定的能量损失不算,那末,我们在这里便发现了这样一个情况:所谓首要的过程并不从电流那里取得任何能量。电流供给能量仅仅为了使H2和O的分离(而且还是间接的)成为可能,这个分离就是整个过程的真正的化学的结果——这就是说,仅仅为了实现某种次要的或者甚至是更次要的过程。
  虽然如此,在上面的两个例子中,和在其他情况下一样,首要过程和次要过程的差别无疑地具有某种相对的合理性。例如,在两种情况下,除了其他现象,看来也发生了水的分解,而且水的成分分别在相反的电极上游离出来。因为,根据最新的实验,绝对纯粹的水极其接近理想的非导体,因而也就极其接近理想的非电解质,所以证明这样一点是很重要的,即在这些以及这一类情况下,并不是水直接以电化学的方式被分解,而是水的成分从酸中分离出来,当然,在这里酸的形成也一定要有溶液中的水参加。
  3.“如果盐酸〔HCl+8H2O〕……同时在两个U形管中被电解……在一只管中用的是阳锌极,另一只管中用的是阳铜板,那末,在第一只管中有32.53的锌溶解,而在第二只管中则有2&31.7的铜溶解。”〔第1册第482页〕
  我们暂时撇开铜不谈,单来看锌。照维德曼的看法,在这里,HCl的分解是首要的过程,Zn的溶解是次要的过程。
  所以,根据这个观点,电流从外面供给电解槽以分离H和Cl所必需的能量;在这种分离完成以后,Cl和Zn化合,同时放出一定的能量,这一定的能量应当从分离H和Cl所必需的能量中减去;这样一来,电流只须补给两个能量的差数就够了。看来一切都进行得美妙合拍;但是,如果我们更进一步来观察一下这两个能量,就会发现,形成ZnCl2时所放出的能量大于分离2HCl所消耗的能量;因而电流不仅无需补给能量,反而获得能量。现在,我们所碰到的根本不再是被动的电解质,而是激发液体,不是电解槽,而是给产生电流的电池组增大一个补加电池的电池了;应该看作是次要的过程,成为绝对首要的了,成为整个过程的能量来源并使这个过程独立于电池组的补给电流之外。
  在这里,我们清楚地看到,维德曼的理论说明中的全部混乱的根源是什么。维德曼从电解出发,却不管这是自动的电解,还是被动的电解,是电池,还是电解槽,反正都无所谓,正象一个老少校向“一年志愿兵”哲学博士所说的那样:“外科医生就是外科医生”[348]。因为在电解槽中研究电解比在电池中研究电解要简单得多,所以他实际上是从电解槽出发,把电解槽中所发生的过程,把这些过程分为首要的和次要的过程这种部分合理的分类,作为准尺来衡量电池中的完全相反的过程,同时却一点没有注意到,电解槽在他手里变成电池了。因此,他可以宣布:
  “分离出来的物质对于电极的化学亲和力,对电解过程本身不发生任何影响”(第1册第471页),
  这个以如此绝对的形式表达出来的命题,正如我们所看到的,是完全错误的。所以,他的电流形成的三重理论就是:第一,以纯粹接触为基础的陈旧的传统的理论;第二,以解释得更加抽象的电的分离力为基础的理论,这种力以一种不可了解的方式供给自己或“电解过程”以能量,使电池中的H和Cl互相分开而且还产生电流;最后,是现代的、化学—电的理论,这个理论证明,上述能量的来源是电池中一切化学作用的代数和。正如他没有注意到第二种解释驳倒了第一种解释一样,他也没有觉察到第三种解释又推翻了第二种解释。相反地,能量守恒定律,纯粹是从外表上加在旧的、从经验中沿袭下来的理论之上的,正如把一个新的几何定理加到以前的定理中去一样。他不了解,这个定律使得自然科学的这一领域以及其他一切领域里的一整套传统的观点必须加以修正。因此,维德曼仅仅限于在解释电流的时候简单地说说这个定律,然后就悄悄地把它放在一边,只是在书的最末尾,在讲电流的作用那一章中才重新把它拾起来。甚至在接触激发生电的理论中(第1册第781页及以下各页),能量守恒学说在说明主要问题时也根本没有起任何作用,只是为了说明那些次要之点顺便提了一下;它是而且一直是“次要的过程”。
  现在我们回头来研究前面的第三个例子。在那里,两个U形管中的盐酸被同一个电流所电解,不过在一个管中锌是阳极,在另一个管中铜是阳极。根据法拉第的基本电解定律,同一个电流,在每一个电解槽中能分解等当量的电解质,而在两个电极上分离出来的物质在量方面的比,也等于它们的当量的比(第1册第470页)。于是,可以看到,在上面这个例子中,第一只管子里溶解了32.53的锌,第二只管子里溶解了2&31.7的铜。
  “可是,”——维德曼继续说——“这并不能证明这两个值相当。它们只是在电流很弱的情况下,当一方面……形成了氯化锌,而另一方面……形成了氧化铜的时候被观察到的。当电流较强时,在形成的氯化物的量不断增大的情况下,溶解的钢的数量可能……一直降到31.7,而这时溶解的锌还是同一数量。”
  大家知道,锌只能形成一种氯化物——氯化锌ZnCl2,铜则可以形成两种:氯化铜CuCl2和氯化亚铜Cu2Cl2。情形是这样的:弱电流给每两个氯原子从电极上夺下两个铜原子,这两个铜原子之间仍然以自己的两个化学键之中的一个互相联系着,同时,它们的两个自由的化学键则和那两个氯原子结合:
  相反地,如果电流较强,那末它就把两个铜原子完全互相分开,每一个铜原子单独地和两个氯原子结合:
  当电流为中等强度的时候,两种化合物同时形成。这样,两种化合物中的这一种或那一种的形成,仅仅以电流强度为转移,因此,从本质上来说,整个过程是电—化学的过程,如果电—化学这个词还具有某种意义的话。可是维德曼不管这一套,断然地把它说成是次要的过程,即不是电化学的过程,而是纯粹化学的过程。
  上述的实验是雷诺(1867年)做的,它是一系列类似的实验之一,在这些实验中,同一个电流在U形管里由食盐溶液(锌为阳极)传导,而在另一个电解槽中,由一些不同的电解质(以一些不同的金属为阳极)传导。这里,每溶解一个当量的锌,其他金属溶解的数量有很大的差异,而维德曼引用了这一系列实验的结果,但是这些结果大部分在化学上都是不言而喻的,而且决不可能是另外一种样子。例如,每溶解一个当量的锌,只有2/3个当量的金溶解于盐酸中。这个事实只有在这样的情况下才会显得奇怪,即假定象维德曼那样,死守旧的当量,用ZnCl来表示氯化锌,从而使氯和锌一样,在氯化物中只显出一个化学键。实际上,在这里每一个锌原子要求两个氯原子(ZnCl2),一旦知道这个分子式,我们就可以立即看到,在确定上述的当量时,应当以氯原子为单位,而不应当以锌原子为单位。氯化金的分子式是AuCl3,这就可以明显地看出,3ZnCl2中所含的氯和2AuCl3中所含的氯恰恰相等,因此,电池或电解槽中的一切过程(首要的、次要的、更次要的),在把一个重量部分[349]的锌变为氯化锌时,就必将不多不少地把2/3个重量部分的金变为氯化金。这是具有绝对意义的,除非用电流的方法也能制取AuCl这种化合物;在这种情况下每溶解一个当量的锌,就甚至应当有两个当量的金溶解,因而,以电流强度为转移,可能发生和前面所说的铜和氯的例子里相类似的变化。雷诺的实验的价值就在于:它们显示出,法拉第定律怎样被那些似乎和它相矛盾的事实所证明。但是,这些实验对于解释电解时的次要过程有什么意义,却看不出来。
  维德曼的第三个例子又把我们从电解槽引到电池。而实际上,如果就所发生的能量转变来研究电解过程,电池是很有趣味的。例如,我们常常碰到这样的电池,其中化学—电过程似乎和能量守恒定律直接矛盾,似乎违背了化学亲和力定律。
  根据波根道夫的测定[350],由锌、浓食盐溶液和铂组成的电池提供的电流强度为134.6[注:在页边上写着:“假定一个丹尼尔电池的电流强度为100。”——编者注]。这样,我们在这里就有了十分可观的电量,比丹尼尔电池中的电量大1/3。这里以电的形式表现出来的能量来源于哪里呢?“首要的”过程是锌从氯化物中置换钠。可是,在通常的化学中,并不是锌从氯化物或其他化合物中置换钠,而是反过来,钠置换锌。“首要的”过程不仅绝不可能供给电流以上述的能量,而且刚好相反,为了使自身能够实现,它还需要从外面输入能量。这样,仅仅有“首要的”过程,我们仍然不能前进一步。因此,让我们来看看实际的过程。这时我们发现,这里所发生的转变
  并不是
  Zn+2NaCl=ZnCl2+2Na,
  Zn+2NaCl+2H2O=ZnCl2+2NaOH+H2
  换句话说,钠并不是以游离的形式在阴极上分离出来,而是被氧化,正如上面例一中的情形一样(第〔419—420〕页)。
  为了计算这里所发生的能量的转变,尤利乌斯·汤姆森的测定至少给我们提供一些根据。根据这些测定,化合时所放出的能量是:
  (Zn,Cl2)=97210
  (ZnCl2,水)=15630
  —————
  溶解了的氯化锌总共=112840热量单位
  2(Na,O,H,水)=223620热量单位
  —————————
  336460热量单位
  从这里减去分解时消耗的能量:
  2(Na,Cl,水)=193020热量单位
  2(H2,O)=136720热量单位
  ———————
  329740热量单位
  放出来的能量的剩余=6720热量单位。
  这个数量,对于波根道夫所得到的电流强度说来,显然是很小的,但它却足以用来一方面解释钠同氯分离,另一方面解释电流形成。
  这里,我们得到一个明显的例子,它说明了首要过程和次要过程之间的差别完全是相对的,而一旦我们把它看作绝对的,它就会把我们引向荒诞的地步。单独地看,首要的电解过程不但不能产生电流,而且它本身也不可能实现。正是次要的、所谓纯粹化学的过程,才使首要的过程成为可能,此外还提供全部的剩余能量来形成电流。因此,实际上它成了首要的过程,而首要的过程则成了次要的过程。当黑格尔把形而上学者和形而上学地思维的自然科学家所想象的不变的差别和对立辩证地转变成它们的反面的时候,据说是黑格尔歪曲了他们的话。可是,当自然界也和老黑格尔一样地来对待这些差别和对立的时候,难道还不该稍微仔细地研究一下这个问题吗?
  我们有更多的理由可以把这样一些过程看作次要的过程,这些过程虽然是由于电池中的化学—电的过程或电解槽中的电—化学的过程而发生的,但是并不依赖于它们并和它们相分离,就是说,这些过程发生在离电极有一段距离的地方。因此,这一类次要过程进行时所完成的能量转变也并不加入到电的过程中来;它既不从电的过程中取得能量,也不直接供给电的过程以能量。这一类过程在电解槽中屡见不鲜;前面在例一中,在电解硫酸钠形成硫酸时,我们看到的就是这样的例子。可是,在电解槽中,它们是没有多大意义的。不过,它们在电池中的出现,却具有重要得多的实际意义。因为它们即使不直接供给化学—电的过程以能量或从中取得能量,却仍然变更了电池中存在的可供使用的能量的总和,因而间接地对化学—电的过程起了作用。
  除了后来谈到的通常形式的化学转化,还有一种现象也属于这一类,这就是当离子以不同于它们通常以游离状态出现的情况而在电极上分离出来时所出现的现象,以及当这些离子一离开电极接着就过渡到游离状态时所出现的现象。在这些情况下,离子可以有另外的密度,或者采取另外的聚集状态。但是,离子还可能在它们的分子结构方面发生很大的变化,而这正是最值得注意的情况。在所有这些情况下,跟离子在离开电极一定距离的地方发生的次要的化学变化或物理变化相适应,有一种类似的热的变化;大多数情况下热是被放出,个别的情况下热是被消耗掉。这种热的变化,自然是首先局限于它所产生的地方:电池或电解槽中的液体变热了或者冷却了,而封闭电路的其余部分则不受这一变化的影响。因此这种热称为局部热。这样看来,放出来用以转变为电的化学能量,按电池中产生的这个正的或负的局部热的当量减少或增加。据法夫尔说,在过氧化氢和盐酸的电池中,释放出来的全部能量的2/3是以局部热的形式消耗掉了;格罗夫电池却正好相反,在线路封闭以后大为冷却,因而还要以吸收热的方法从外面供给电路以能量。于是,我们看到,这些次要过程也反过来作用于主要过程。我们尽可以任意处置,但主要过程和次要过程之间的差别始终是完全相对的,通常是要在其相互作用中重新被消除的。如果忘记这一点,如果把这一类相对的对立看成绝对的,那末,最后就会象我们在前面已经看到的那样,陷于无法解决的矛盾之中。
  大家知道,当用电解法分离气体的时候,金属电极上复盖了薄薄的一层气体;因此,在电极还没有被气体饱和之前,电流强度会降低,在达到饱和之后,减弱了的电流又重新达到恒定。法夫尔和济伯曼证明:在这一类电解槽中也产生局部热,这种局部热的产生,仅仅是由于气体不是以其通常出现的状态在电极上释放出来,而是这些气体在离开电极以后,只是由于和放热相联系的进一步的过程才过渡到自己通常的状态。那末,气体在电极上到底是以怎样的状态分离出来的呢?谈到这个问题,很难有比维德曼更加小心翼翼的了。他把这种状态称为“一定的”、“同素异性的”、“活性的”,最后,要是氧的话,有时也称之为“臭氧化了的”。要是氢的话,那就说得更加神秘。有时候还出现这样的观点:臭氧和过氧化氢是这种“活性的”状态借以实现的形式。在这里,臭氧是如此地纠缠着我们的作者,使他甚至于用某些过氧化物中“可能在臭氧化了的状态中[注:着重号是恩格斯加的。——编者注]含有的一部分氧”(第1册第57页)来解释这些过氧化物的极度的阴电性。在所谓分解水的时候,臭氧和过氧化氢无疑都形成了,但是为量很少。没有任何根据可以假定,在我们所研究的例子中,局部热是受相当大量的上述两种化合物最初产生而随后分解所制约的。臭氧(O3)从游离的氧原子中形成的形成热是多少,我们不知道。过氧化氢从H2O(液态)+O中形成的形成热,照拜特洛的意见,等于-21480;因此,这种化合物如果比较大量地产生的话,就要以大量的剩余能量(大约等于分离H2和O所必需的能量的百分之三十)为条件,而这种能量必须是可见的和可以证明的。最后,臭氧和过氧化氢仅仅能解释氧(如果我们撇开电流回逆不管,在电流回逆的情况下两种气体会在同一个电极上相遇),并不能解释氢。然而,氢在“活性的”状态中也逸出,例如,在铂极之间有硝酸钾溶液的联合体中,氢就和由酸中放出的氮直接化合为氯。
  实际上,所有这些困难和疑虑都不存在。把物质“在活性状态中”分离出来,并非电解过程所独有。每一种化学分解中都会发生这种情形。化学分解使释放出来的化学元素首先以游离原子的形式分离出来,如O,H,N等等,这些原子只是在它们被释放出来以后,才能化合成为O2,H2,N2等等分子,并且当化合的时候,还放出了至今尚未能确定下来的、以热的形式表现出来的一定量的能。但是,在原子处于游离状态的那一瞬间,它们是它们可以攫取的全部能量的承担者;当它们拥有自己的最大限度的能量时,就能够自由地参加任何与之相遇的化合作用。因此,对于O2,H2,N2这些分子来说,它们是“处于活性状态中”,这些分子已经把这种能量的一部分交出去了,而且,如果不从外面重新获得它们所交出去的能量,它们就不能和其他元素化合。因此,我们根本不需要仅仅求助于臭氧和过氧化氢,它们本身也不过是这种活性状态的产物。例如,我们也可以不用电池,单用化学的方法来实现刚刚提到的电解硝酸钾时的氨的形成,只要把硝酸或某种硝酸盐溶液加到一种由于化学过程而放出氢的液体中去就行了。氢的活性状态在两种情况下都是一样的。可是,在电解过程中,有趣的是游离原子的瞬息存在可以说是显著可见的。过程在这里分为两步:电解在电极上分离出游离原子,而游离原子在离电极一段距离的地方化合为分子。不管这段距离从质量关系方面看来是如何地微不足道,它却足以阻止,至少是足以在很大程度上阻止形成分子时放出来的能量用于电的过程,从而决定了这些能的转变为热,即电池中的局部热。这证明:元素以游离原子的形式分离出来,并在一段时间内以游离原子的形式存在于电池中。这个事实,我们在纯粹的化学中只能通过理论的推断来判定,在这里却在实验上得到了证明,因为这无需对原子和分子本身的感性接触就可以做到。电池中的所谓局部热的巨大的科学意义就在于此。
  ———
  对于通过电池把化学能转变为电的进程,我们几乎一无所知,也许,只有当我们较多地认识了电运动本身的作用方式的时候,才能知道一些较确定的东西。
  电池被硬加上一种“电的分离力”,这种力对于每一个确定的电池都具有确定的数值。我们一开始就看到,维德曼不得不承认这种电的分离力并不是能的一种确定形式。相反地,它首先不过是某种电池在单位时间内把一定量的释放出来的化学能转变为电的能力和特性。这一化学能本身在整个进程中从来没有采取过“电的分离力”的形式,相反地,它立即而且直接地采取了所谓“电动力”即电的运动的形式。如果说,当人们在日常生活中谈到某种蒸汽机的力的时候,是指它有能力在单位时间内把一定量的热转变为物体的运动,那末,这一点绝不能成为把这种概念的混乱也搬到科学中来的理由。同样,我们也可以说手枪、马枪、滑膛枪和来复枪有不同的力,因为它们用同样多的火药和同样重的弹丸,却可以有不同的射程。但是,在这里,这种表达的错误是一目了然的。谁都知道,推动子弹前进的是火药的爆发,至于武器射程的远近则仅仅决定于所耗费的能量的多少,而后者则随枪筒的长短、随弹丸的间隙[352]和形式而定。至于说到蒸汽力和电的分离力,情况也是一样。有两架蒸汽机,别的条件都相同,就是说,假定两者在同一段时间内放出同样数量的能,或者有两个电池,条件也是这样,它们在作功方面的区别仅仅在于其内部能量消耗的大小。如果说,至今一切军队里的枪炮技术都已无需再设想火器的特殊的射击力,那末,在电学上还来设想一种和火器的射击力相似的“电的分离力”,就是绝对不可原谅的了,因为这种力之中绝没有任何能量,因而本身也不能作出哪怕是百万分之一毫克-毫米的功。
  关于这种“分离力”的第二种形式,即赫尔姆霍茨提到的“金属的电的接触力”,情形也是一样。它无非是金属在相互接触时把现有的其他种类的能量转变为电这一种特性而已。这就是说,它同样也是一种本身并不包含任何一点能量的力。我们和维德曼一样假定,接触电的能量来源在于结合运动的活力;在这种情况下,这种能量首先以这种物体运动的形式存在,而当这种物体运动消失时就立即转变为电的运动,并没有任何一瞬间采取“电的接触力”的形式。
  而除此以外,还使我们确信:电动力,即作为电的运动重新表现出来的化学能,和这种不仅不包含而且按其本质说来也根本不可能包含任何能量的“电的分离力”成比例!非能量和能量之间的这种比例关系,显然是属于那种出现“电的单位和毫克的比值”[注:见本卷第456页。——编者注]的数学部门的。但是,在这种仅仅由于把简单的特性看作某种神秘的力而存在的荒谬形式后面,隐藏着一种极为简单的同义反复:一个确定的电池把放出来的化学能转变为电这种能力是可以量度的——用什么来量度?——就是用封闭电路中以电的形式重新表现出来的能量和电池中所消耗的化学能量的比例来量度。如此而已。
  为了要假定某种电的分离力,就必须认真对待两种电的流体的权宜说法。为了把这两种流体从中性状态转变到极性状态,也就是为了把它们互相分开,就必需消耗一定的能量——电的分离力。这两种电一旦互相分开,那末,当它们重新结合时,就能重新放出同样数量的能——电动力。但是,在今天,再也没有人(包括维德曼在内)把这两种电看作现实存在的东西了,因此,想要详细地探讨这种观点,那就是为已死的读者写文章了。
  接触说的基本错误,就在于它无法摆脱那种以为接触力或电的分离力是一种能量来源的观念。当人们把某种装置的可使能量转变的简单特性看作是一种力以后,摆脱这种观念确实是困难的;因为力正好应该是能的某种特定形式。虽然维德曼不得不接受关于能量不能消灭不能创造的现代观念,但是,因为他无法摆脱关于力的这种不明确的观念,所以他就陷入了上述的关于电流的第一种无意义的解释以及后来所看到的各种矛盾之中。
  如果“电的分离力”的说法简直是荒谬的,那末另一个“电动力”的说法至少也是多余的。我们在有电动机以前很久就有了热动机,可是热的理论没有特别的热动力也发展得很好。正如热这个简单的词包罗了属于这种能量形式的一切运动现象一样,电这个词也能够包罗它领域内的一切运动现象。此外,还有许许多多电的作用形式完全不带有直接的“动”的性质,如铁的磁化、化学分解、向热的转化。最后,在自然科学的任何部门中,甚至在力学中,每当某个地方摆脱了力这个字的时候,都是一次进步。
  我们已经看到,维德曼接受电池中的过程的化学解释是比较勉强的。这种勉强到处都纠缠着他;在他对所谓化学说有所责难的任何地方,都一定是这样。例如,他说:
  “电动力和化学作用的强度成比例的说法,是毫无根据的”(第1册第791页)。
  当然,这种比例性并不是在一切情况下都存在。但是,在不存在这种比例性的地方,只是证明了电池设计得很坏,其中浪费了能。因此,同一位维德曼在下述情况下就是完全正确的:他在理论推断中完全不考虑到那种歪曲了过程的本来面目的附带情况,而直截了当地认为,一个电池的电动力等于电池中在单位时间内和单位电流强度下所完成的化学作用的机械当量。
  在另外一个地方我们读到:
  “还有,在由酸和碱构成的电池中,酸和碱的化合并不是产生电流的原因,这是根据第61节〈柏克勒尔和费希纳〉、第260节〈杜布瓦-雷蒙〉和第261节〈沃姆-弥勒〉上的实验得出来的,这些实验证明,在酸和碱以当量存在的某些情况下,不会出现任何电流,而且这也是根据第62节上引证的实验〈亨利齐〉得出来的,这个实验证明,在苛性钾溶液和硝酸之间加入硝酸钾溶液的时候,电动力的出现和没有加入硝酸钾溶液的情况一样。”(第1册第791—792页)
  酸和碱化合是不是产生电流的原因的问题,需要我们的作者认真对待。问题以这样的形式提出来,要回答它是十分容易的。酸和碱的化合首先是形成盐的原因,同时放出能量。这个能量是全部还是部分地采取电的形式,决定于放出这个能量时的情况。例如,在用硝酸和苛性钾溶液置于两个铂极之间所组成的电池中,至少会部分地生电,而且酸和碱之间加不加硝酸钾溶液,对于电流的产生是无关紧要的,因为这顶多只能延缓,但不能阻止盐的形成。但是,如果选取一个象维德曼常常引用的沃姆-弥勒式电池,酸和碱溶液放在中间,它们的盐的溶液放在两端,其浓度和电池中所形成的溶液的浓度相同,那就不言而喻,任何电流也不可能发生,这是由于两端的部分——因为到处都形成了同样的物体——任何离子也不能产生。所以我们在这里直接地阻止了放出来的能量转变为电,好象我们根本没有把电路封闭一样;因此,在这里得不到电流,并没有什么可奇怪的。但是,酸和碱完全可以制造电流,这由碳、硫酸(一分对十分水)、苛性钾(一分对十分水)、碳所组成的电池证明了,根据劳尔,它的电流强度为73[注:以下各处都以丹尼尔电池的电流强度为100。];而且,把电池加以适当安装,酸和碱就可以提供与它们化合时所放出的大量的能相应的电流强度,这一点是从已知的最强电池几乎都是以形成碱金属盐为基础这个事实中得出来的,例如,惠斯通电池:由铂、氯化铂、钾汞齐组成的,电流强度是230;由二氧化铅、稀硫酸、钾汞齐组成的,是326;用二氧化锰代替二氧化铅,是280;而且,每一次用锌汞齐代替钾汞齐,电流强度就会几乎一丝不差地降低100。贝茨同样地在由固体二氧化锰、高锰酸钾溶液、苛性钾溶液、钾组成的电池中得到电流强度302;还有,由铂、稀硫酸、钾组成的电池,是293.8;焦耳电池:铂、硝酸、苛性钾溶液、钾汞齐,是302。这些特殊的强电流形成的“原因”无疑是酸和碱,或者和碱金属的化合,以及化合时放出的大量的能。[353]
  几页以后,我们又读到:
  “但是,应当注意,不能直接把出现在不同物体接触之处的全部化学作用的功当量当做封闭电路的电动力的量度。例如,如果在由酸和碱组成的柏克勒尔电池中〈iterumCrispinus![354]〉这两种物质化合起来,如果在由铂、熔融的硝酸钾、碳组成的电池中碳烧尽了,如果在由铜、不纯的锌、稀硫酸组成的普通电池中,在形成局部电流的情况下锌很快地溶解了,那末,这些化学过程中所产生的功〈应当说:释放出来的能〉就有很大一部分转变为热,从而对全部电路来说是损耗掉了。”(第1册第798页)
  所有这些过程都归结到电池中能量的损耗;它们并没有牵涉到电运动产生于转变过来的化学能这一事实,牵涉到的只是转变过来的能的数量。
  电学家们花费了无尽的时间和精力来制备各种不同的电池和量度它们的“电动力”。因此而积累起来的实验材料包含许多很有价值的东西,但无疑地其中更多的东西是没有价值的。例如,那些把现在已被弗·柯尔劳施证明是最差的导体、因而也是最差的电解质的“水”当作电解质来做的实验,在实验中过程不是由水引起,而是由我们所不知的水的某些杂质引起,这种实验有什么科学价值呢?[注:由柯尔劳施所制备的最纯的水所构成的长度为一毫米的水柱,其电阻同直径一样而长度大致等于月球轨道的铜质导线的电阻相同(诺曼《普通化学》第729页)]可是,例如,费希纳的全部实验差不多有一半是这样用水来做的,其中甚至包括他的《experlmentumcrucis》[355],而他是想借此在化学论的废墟上牢固地建立起接触说。从这里已经可以看出,差不多在所有的实验里,除了少数例外,都完全忽略了电池里的化学过程,而这些过程正是所谓电动力的真正源泉。可是有许多电池,从它们的化学式看来,完全不能作出关于电路封闭以后发生化学转化的任何可靠的结论。恰恰相反,正如维德曼所说的(第1册第797页),
  “不能否认,我们还远不能在一切情况下观察电池中的化学吸引”。
  因此,从愈来愈重要的化学方面来看,所有这些实验,在它们可以在控制上}

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