Глава 9. Законы сохранения
В 1668 году английский математик Джон Уоллис, исследуя поведение сталкивающихся тел, пришел к любопытному выводу. Он обнаружил, что в любой изолированной системе (такой, на которую не действуют никакие внешние силы) общее количество движения всех составляющих её тел всегда, при любых обстоятельствах, остается одинаковым.
Тела, составляющие систему, могут как угодно двигаться – с любой скоростью, в любых направлениях, соударяться, разбегаться, но сумма их движений всегда будет одной и той же, не увеличиваясь и не уменьшаясь.
Открытый Уоллисом закон получил название закона сохранения количества движения или закона сохранения момента.16
Если вспомнить, что единственная по-настоящему изолированная система – это Вселенная, наиболее общая формулировка закона сохранения количества движения может выглядеть так: «Сумма движений всех тел во Вселенной постоянна». Эта сумма никогда не меняется. Какие бы изменения ни происходили внутри системы, общий момент системы не меняется.
В 1748 году Михайло Ломоносов в письме к Леонарду Эйлеру высказал предположение о том, что не только общее количество движения в системе, но и общее количество вещества в ней (выражаемое массой) – величина постоянная. Тем самым был сформулирован закон сохранения вещества. А в 1774 году французский химик Антуан Лавуазье эмпирически подтвердил предположение Ломоносова, доказав, что в пределах изолированной системы некоторые тела могут терять массу, а другие наращивать, но общая масса системы остается постоянной.
С утверждением в науке понятия энергии различные явления, способные совершать работу (движение, тепло, свет, звук, электричество, магнетизм, химические изменения и т.д.) стали рассматриваться как разновидности энергии. Возникла мысль о том, что одна форма энергии может преобразовываться в другую, что некоторые тела могут терять энергию, а другие ее приобретать, но при этом в любой изолированной системе общее количество энергии постоянно. Первым высказал такую мысль немецкий физик Герман фон Гельмгольц, а в 1847 году ему удалось убедить в этом весь научный мир.