«Философия биологии»

Материальные вещи являются агрегатами молекул. Агрегаты могут обладать существенной формой, как у кристалла или организма. Форма агрегата может быть существенной и однородной, так что он состоит из молекул, все из которых одного вида, как кристалл. Она может быть гетерогенной и существенной, как тело организма, когда оно состоит из молекул, которые не все одного вида. Агрегаты могут иметь случайную форму, как у речной долины, дельты или горы, и форма в этих и подобных случаях не является частью существенной природы агрегата.

Молекулы — это выборки (в математическом смысле) некоторых из примерно восьмидесяти различных видов атомов. Молекула — это небольшое число атомов, расположенных вместе определенным образом, и ее природа зависит не только от видов атомов, из которых она состоит, но также от расположения этих атомов. Два или более различных расположения одних и тех же атомов, как правило, являются разными молекулами.

МАССА

Когда материя воспринимается органами осязательного и мышечного чувства, мы имеем интуицию массы. Она тяжелая, и степень тяжести пропорциональна количеству материи в теле, которое мы чувствуем, то есть его массе. Тяжесть синонимична весу, но вес зависит не только от количества материи в теле. Если бы последнее было удалено на бесконечное расстояние от Земли или других космических тел, его вес исчез бы, но его масса осталась бы. Мы все еще могли бы касаться его и перемещать, и мы все еще обнаружили бы, что потребуются разные степени мышечного усилия, когда нужно перемещать тела разных масс.

ИНЕРЦИЯ

Если бы тело находилось в движении, мы обнаружили бы, что мышечное усилие необходимо для того, чтобы привести его в состояние покоя; и если бы оно находилось в покое, мы обнаружили бы, что мышечное усилие необходимо для того, чтобы привести его в движение. Тело, материя в целом, обладает инерцией, и это ее самый фундаментальный атрибут. Массу мы можем постичь только в терминах инерции. Если бы два тела находились в покое, и если бы одна и та же степень мышечного усилия придавала каждому одну и ту же начальную скорость движения, их массы были бы равны. Если бы одна и та же степень мышечного усилия придавала разные скорости разным телам, их массы были бы разными и изменялись бы прямо пропорционально приданным начальным скоростям.

СИЛА

Ощущение, которое мы испытываем, когда перемещаем тело из состояния покоя или останавливаем движущееся тело, — это то, что мы называем силой. Если при подъеме по лестнице в темноте мы думаем, что есть еще одна ступенька, чем есть на самом деле, и испытываем странное, знакомое чувство наступления на пустоту, мы имеем интуицию энергии; но когда мы наступаем на ступеньки и таким образом поднимаем свое тело, мы имеем интуицию силы. Сила — это то, что ускоряет скорость массы. Если последняя находится в покое, мы считаем, что она имеет нулевую скорость. Если она движется, и мы останавливаем ее, ускорение все еще есть, но оно отрицательное.

Материю, то есть substantia physica, ясно, можно постичь только в терминах энергии. Для наших прямых интуиций это сопротивление или инерция, то, что требует энергии, чтобы подвергнуться изменению. Наша статическая идея физической твердости или массивности исчезает при конечном анализе. Молекулы состоят из атомов, и предполагается, что атомы обладают всеми характеристиками материи: мы, конечно, не могли бы увидеть их, даже если бы обладали всей желаемой увеличительной силой, ибо они были бы слишком малы, чтобы отражать свет. Современная физическая теория вынуждена рассматривать атомы как сложные и представляет их состоящими из движущихся электронов. Электрон нематериален — это единичный заряд электричества. Говорят, что он обладает массой, но под массой теперь понимают инерцию. Пока электрон движется, он создает вокруг себя поле энергии, и это поле — электромагнитное — простирается во всех направлениях. Периодические возмущения в нем составляют излучение, и это излучение распространяется со скоростью света. Именно из-за существования этого поля мы обязаны постулировать существование эфира пространства. Незнакомое нам до открытия герцевых волн и «беспроволочной» телеграфии, это электромагнитное излучение в пространстве теперь доступно нашим прямым интуициям. Мы можем инициировать его, приводя электроны в движение, то есть расходуя энергию (производя искрение в передатчиках аппаратуры беспроволочной телеграфии); и мы можем остановить его, если оно существует, поглощая энергию (в приемниках аппаратуры беспроволочной телеграфии). Это, по сути, то, что мы понимаем под инерцией грубой материи. Мы приводим тело в движение, расходуя на него энергию (взрыв пороха в патроне, который преобразует потенциальную химическую энергию в кинетическую энергию движущегося снаряда); и мы можем остановить движущееся тело, поглощая эту энергию движения (заставляя снаряд удариться о мишень, когда кинетическая энергия его движения становится кинетической энергией тепла остановленного тела).

Инерция, следовательно, — это одно и то же, будь то инерция видимых материальных тел, или инерция невидимых материальных молекул, или инерция нематериального, неосязаемого эфира. Это условие, при котором должны происходить энергетические изменения, если что-либо доступное нашему наблюдению должно изменить свое состояние покоя или движения.

ЭНЕРГИЯ

Энергия, следовательно, неопределима. Это элементарный аспект нашего опыта.

Природа для нас — это агрегат движущихся частиц. Мы должны говорить о массивных частицах, называем ли мы их видимыми материальными телами, или молекулами, или атомами, или электронами, чтобы мы могли описать природу. Мы должны использовать фикцию substantia physica. Мы знаем субстанцию или материю только в терминах энергии; на самом деле именно последняя известна нам. Это бедность нашего языка, или, скорее, наследие материалистической эпохи, заставляет нас говорить о частицах, которые движутся, а не о движениях как сущностях самих по себе.

Рассматривая, таким образом, идею движущихся частиц как фикцию, необходимую для ясного описания, мы можем изучать энергию. Существует только один вид или форма энергии, которая предстает перед нашими вспомогательными или невооруженными интуициями, — это кинетическая энергия. Тела, которые движутся, обладают этой энергией, представленной их движением: их можно заставить совершать работу, то есть их энергия может быть преобразована в другие формы энергии. Все вещи находятся в движении. Газ состоит из молекул, непрерывно движущихся с высокой скоростью, сталкивающихся и отскакивающих друг от друга. Энергия газа — это сумма половин масс всех молекул, умноженная на квадраты скоростей всех молекул, то есть Σ 1/2 mv2. Это также кинетическая энергия снаряда или планеты, вращающейся вокруг Солнца. Кинетическая энергия — это энергия равномерного, неизменного движения некоторой сущности, обладающей массой, но мы должны расширить наше понятие массы так, чтобы включить нематериальные, невесомые сущности, такие как электроны.

Эта энергия не может быть уничтожена или создана — закон сохранения энергии. Это принцип или способ нашего мышления. Мы не способны научно или философски мыслить о сущности, прекращающей свое существование. Сны и призраки показывают нам сущности, которые реальны, пока они существуют, но которые перестают существовать. Если мы все же пытаемся мыслить о сущностях, которые появляются из ничего или исчезают в ничто, мы отказываемся от понятия реальности. Чем больше мы думаем об этом, тем яснее мы увидим, что вещи, которые мы называем реальными, — это вещи, которые сохраняются.

И все же энергия, для наших непосредственных интуиций, кажется, исчезает. Летящая пуля ударяется о мишень и сплющивается в неподвижный кусок свинца. Раскаленный кусок железа остывает до температуры окружающей среды. Мяч для гольфа, катящийся вверх по склону холма, останавливается в траве. Электрический ток, проходящий через воду, расходуется, то есть для прохождения тока через воду требуется электричество более высокого потенциала, чем для прохождения через толстую медную проволоку. Во всех этих случаях мы могли бы подумать, что энергия теряется, но мы не можем в это поверить. Кинетическая энергия летящей пули преобразуется в увеличение кинетической энергии молекул металла, из которого была сделана пуля; ибо последняя сильно нагревается, когда ее полет прерывается, и это увеличенное тепло должно быть равно кинетической энергии пули в полете. Раскаленный кусок железа остывает, и кинетическая энергия его молекул становится все меньше и меньше, но она не перестает существовать, ибо энергия просто передается посредством излучения и теплопроводности окружающим телам, температуру которых она повышает. Мяч для гольфа, катящийся вверх по холму, останавливается и теряет свою кинетическую энергию. Часть ее была передана воздуху, через который он проходит, причем последний нагревается очень незначительно; часть ее расходуется на трение о траву, по которой катится мяч, прежде чем остановиться, и эта энергия прослеживается в тепловых эффектах или в механических эффектах, но остальная ее часть, по-видимому, перестает существовать. Но это противоречило бы принципу сохранения, и поэтому мы говорим, что потерянная кинетическая энергия стала потенциальной. Электрический ток может нагревать воду, через которую он проходит, и часть энергии, которая, кажется, исчезает, таким образом прослеживается, но большая часть, по-видимому, теряется. Однако генерируется некоторое количество свободного водорода и кислорода, и мы говорим, что кинетическая энергия движущихся электронов преобразовалась в потенциальную химическую энергию газовой смеси.

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Поэтому, если энергия исчезает или появляется, мы не говорим, что она уничтожается или создается: мы изобретаем потенциальные энергии, в которые, как мы предполагаем, преобразовались рассматриваемые энергии, чтобы мы могли по-прежнему мыслить о них как о подчиняющихся априорному принципу сохранения. Хотя частица радия постоянно генерирует тепло, мы поэтому не думаем, что первый принцип энергетики опровергнут, ибо мы предполагаем, что энергия, которая таким образом появляется, была на самом деле потенциальной в атомах радия. Но противоречило всему нашему прежнему опыту относительно атомов то, что они должны содержать какую-либо иную энергию, кроме энергии их собственного движения, и поэтому было сделано дальнейшее предположение, что атом, по крайней мере атом радиоактивного вещества, на самом деле сложен, а не прост, как требует химическая теория. Он состоит из меньших частиц и обладает определенной структурой. При определенных обстоятельствах атом может распадаться, и энергия, которая удерживала вместе его частицы, будь то более простые корпускулы или электроны, выделяется как тепло, которое радиоактивное вещество, по-видимому, генерирует. Потенциальная энергия химического атома — это, следовательно, гипотеза, которая была разработана для сохранения справедливости закона сохранения, и реальность этой гипотезы проверяется исследованием. Если мы принимаем ее как истинную, оправданы ли дедукции, сделанные из нее, в нашем опыте? Это тест, который должен быть удовлетворен во всех гипотезах, где изобретаются потенциальные энергии, и потенциалы реальны только в том случае, если тест удовлетворителен. Мяч для гольфа в покое на вершине холма — это иная сущность, чем мяч для гольфа в покое у подножия холма: он способен развивать энергию, ибо прикосновение может заставить его скатиться вниз по холму, когда большая часть энергии, которая была затрачена на то, чтобы загнать его на вершину холма, вновь появится в форме кинетической энергии движения мяча. Атомы водорода и кислорода, которые были диссоциированы энергией электрического тока, — это другие вещи, чем атомы водорода и кислорода, которые соединены вместе, образуя молекулы воды. Их состояние, когда газы находятся в элементарном состоянии или являются «свободными», — это состояние молекул, движущихся быстро и непрерывно, отскакивающих друг от друга после столкновений: они обладают энергией положения — потенциальной энергией — потому что они отделены друг от друга. Если они «соединяются», как когда крошечная электрическая искра взрывает смесь газов, они сближаются и остаются в близости друг к другу, становясь молекулами воды. Энергия, которая стала потенциальной в газовой смеси, когда электрическая энергия тока, казалось, исчезла, теперь появляется как тепло, генерируемое при сгорании, то есть как значительно увеличенная кинетическая энергия молекул газа (пара), который занимает место смеси водорода и кислорода. До взрыва этот газ был смесью молекул водорода и кислорода (2H2 + 2O) при обычной температуре, но после взрыва он состоит из меньшего числа молекул при очень гораздо более высокой температуре.

Что такое «энергия положения»? Мяч для гольфа у подножия холма находился на расстоянии R футов от центра Земли, но на вершине холма он находится на расстоянии R + 100 футов от центра Земли. В первом случае он был свободен упасть на R футов, но во втором случае он свободен упасть на R + 100 футов. Атомы составляющих молекул воды занимают положение H−O−H, где связи (−) указывают на то, что атомы находятся очень близко друг к другу; но когда вода разлагается электрическим током, атомы занимают положения O−O + H−H + H−H, где (+) указывает на то, что атомы относительно далеко друг от друга. Теперь мяч для гольфа и Земля, или атомы водорода и кислорода, являются физически одними и теми же материальными сущностями, находятся ли они близко друг к другу или далеко друг от друга, однако, когда Земля и мяч, или атомы кислорода и водорода отделены друг от друга, их «свойства» отличаются от тех, что они имеют, когда они близко друг к другу. Что же создает разницу? Это то, что находится между ними. Является ли это, в последнем случае, «потенциальной энергией химического сродства»? Эта ужасная фраза действительно используется в недавней книге по биологии: «В элементах углерода и кислорода, пока они остаются разделенными, определенное количество энергии остается скрытым. Когда атомам углерода и кислорода позволяют сблизиться и соединиться, эта потенциальная энергия химического сродства высвобождается как кинетическая энергия». Что изменяется при сближении и удалении (термины, предложенные Содди вместо антропоморфных «притяжение» и «отталкивание»)? Это эфир, который каким-то образом изменился. Потенциальная энергия, следовательно, находится в эфире пространства.

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЕ И АДИАБАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Рассмотрим изменения, которые происходят в газе под влиянием изменений температуры и давления, с оговоркой, что замечания, которые мы должны сделать, могут быть применены к телам в жидком и твердом состояниях с некоторыми необходимыми модификациями. Газ, таким образом, состоит из очень большого числа частиц или молекул, находящихся в движении. Эти молекулы движутся по прямым линиям с очень высокими скоростями, и если оболочка, в которой содержится газ, является ограниченной, молекулы сталкиваются друг с другом и со стенками оболочки; и, будучи принятыми за идеально упругие, они отскакивают друг от друга и от стенок сосуда с той же скоростью, которую они имели при столкновении. Давление газа (скажем, пара при температуре 110° C. и давлении 120 фунтов на квадратный дюйм в паровом котле) — это сумма ударов молекул о стенки содержащего их сосуда. Когда температура высока, молекулы движутся с более высокой средней скоростью, чем когда температура ниже, и их средняя длина свободного пробега стремится стать больше. Объем определенной массы газа, то есть объем, занимаемый определенным очень большим числом молекул, тем больше, чем выше температура, при условии, что оболочка способна растягиваться. Если мы уменьшим емкость оболочки, в которой содержится газ, давление возрастет, ибо внутренняя энергия газа осталась прежней; но мы совершили над ним работу, и по закону сохранения эта работа, или, по крайней мере, энергия, представленная ею, должна все еще существовать. Она представлена уменьшенной длиной свободного пробега молекул, и это означает, что удары о стенки сосуда будут сильнее, чем были. Существует, следовательно, определенное соотношение между объемом газа и его давлением, и это соотношение может быть представлено уравнением, включающим температуру, давление и объем.

Fig. 29.

Диаграмма представляет давление и объем газа, когда эти величины изменяются. Существует два условия: (1) когда тепло, выделяющееся при сжатии, может уходить через стенки сосуда наружу, или когда тепло, теряемое при расширении газа, компенсируется теплопроводностью через стенки сосуда извне; и (2) когда выделяющееся тепло удерживается в газе, как когда последний содержится в сосуде, стенки которого не проводят тепло. Давление газа измеряется вдоль горизонтальной оси, а объем — вдоль вертикальной оси, и кривая проведена так, что для любого значения давления существует соответствующее значение объема. Таким образом, значения давлений p и p1 на диаграмме соответствуют значению объема v. Кривая, связывающая изменение давления с соответствующим изменением объема, в общем случае является той, что называется прямоугольной гиперболой. Но существуют два вида таких кривых: (1) та, которую мы получаем, нанося соответствующие значения давления и объема, когда температура газа остается постоянной на протяжении всей серии изменений, то есть когда повышение температуры, которое произошло бы при сжатии газа, компенсируется отводом этого тепла наружу сосуда, содержащего газ. Такая серия изменений давления и объема называется изотермической. (2) Когда тепло, выделяющееся при сжатии газа, удерживается в газе, как когда стенки сосуда, в котором осуществляются эти изменения, таковы, что не проводят тепло: такая серия изменений называется адиабатической. Адиабатические кривые круче изотермических.

ДВИГАТЕЛЬ КАРНО

Это воображаемый механизм, который совершает определенный цикл операций. Он не существует на самом деле, но концепция его работы имеет величайшую ценность при рассмотрении преобразований энергии, и именно по этой причине мы обсуждаем его здесь.

Fig. 30.

Рассмотрим газ или какое-либо другое вещество, способное расширяться или сжиматься. Оно содержит внутреннюю энергию и способно совершать работу. Таким образом, поскольку газ может расширяться бесконечно, его можно заставить совершать механическую работу. Масса газа при давлении p1, имеющая объем v1 и температуру T°, может совершать работу, расширяясь до тех пор, пока ее давление не уменьшится до p, а объем не увеличится до v. Если он расширяется адиабатически, его температура упадет до t°. Предположим, что t° — это температура окружающей среды: газ, следовательно, не может охладиться дальше, и мы не можем получить от него больше работы. Если газ — это вещество, которое мы хотим использовать в качестве рабочего тела в двигателе Карно, мы должны, следовательно, вернуть его в состояние, представленное точкой A. То есть мы должны повысить его температуру до T°, мы должны уменьшить его объем до v1, и мы должны увеличить его давление до p1.

Таким образом, пар двигателя имеет (скажем) температуру 110° C. и давление 120 фунтов на квадратный дюйм. Когда он прошел через цилиндр и конденсатор, он представляет собой воду при температуре, скажем, 15° C., и находится при атмосферном давлении. Мы должны, следовательно, вернуть его в прежнее состояние, нагревая эту воду в котле до тех пор, пока она не станет паром при прежних условиях температуры и давления.

Поэтому мы должны, чтобы получить самодействующий двигатель, заставить рабочее тело и механизм двигателя совершить серию циклических операций.

Fig. 31.

Двигатель Карно — это цилиндр, содержащий газ, называемый рабочим телом S, и этот газ может быть приведен в тепловой контакт с источником тепла или холодильником, то есть газ может нагреваться или охлаждаться механизмом вне его самого. Стенки цилиндра сделаны из некоторого вещества, которое является идеальным непроводником тепла, но дно цилиндра сделано из вещества, которое проводит тепло идеально. В цилиндре есть поршень, который плотно прилегает к нему, но движется вверх и вниз без трения. В нижней части последнего есть клапан, который можно повернуть так, чтобы поместить дно цилиндра, а следовательно, и газ, в тепловой контакт с резервуаром тепла (+) или холодильником (−). Но когда клапан повернут так, что непроводящая часть O заполняет дно, газ идеально изолирован, и тепло не может ни войти в него, ни выйти из него.

Такой двигатель, конечно, является воображаемым, поскольку не может быть механизма, в котором нет определенного количества трения между движущимися частями, и нет веществ, которые проводят или изолируют тепло идеально. Двигатель, по сути, является пределом серии двигателей, каждый из которых считается более совершенным, чем предыдущий. Это фикция, которая весьма полезна в теоретической работе.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ КАРНО

У нас, следовательно, есть вещество, которое может нагреваться при контакте с горячим телом и которое может затем расширяться, совершая механическую работу путем поднятия поршня и, возможно, вращения маховика, и над которым затем совершается работа, так что оно возвращается в свое первоначальное состояние. Это цикл операций. Если мы рассмотрим только изменения, которые происходят в рабочем теле, мы можем представить эти изменения диаграммой.

Первая операция (1→2). Мы предполагаем, что клапан повернут так, что непроводящая пробка закрывает цилиндр. Поршень находится в положении II (рис. 31). Тепло не может тогда войти в газ или выйти из него. Но последний уже содержит тепло: он находится при температуре T2°, так что он может расширяться, совершая работу. Пусть он расширяется, выталкивая поршень вверх. Во время этой операции давление газа упадет от точки на вертикальной оси напротив 1 до точки напротив 2, а его объем увеличится от точки на горизонтальной оси под 1 до точки под 2. Он охладится, потому что расширился, и во время этого акта расширения тепло не может войти в него. Расширение, следовательно, адиабатическое; температура падает с T2° до T1°; и работа совершается газом.

Fig. 32.

Вторая операция (2→3). Поршень теперь находится в положении I, то есть в верхнем конце своего хода, и мы должны вернуть его обратно к нижнему концу цилиндра. Клапан повернут так, что дно цилиндра приведено в тепловую связь с холодильником (−), и поршень вталкивается в положение II. Газ, следовательно, сжимается до тех пор, пока его объем не уменьшится от точки под 2 до точки под 3. По мере того как он сжимается, генерируется тепло, и его температура повысилась бы, но поскольку это тепло генерируется, оно течет в холодильник, так что температура газа остается прежней во время операции. Сжатие, следовательно, изотермическое; температура остается на уровне T1°; и работа совершается над газом извне.

Третья операция (3→4). Но поршень еще не находится в нижнем конце своего хода. Мы поворачиваем клапан так, что дно цилиндра закрывается непроводящей пробкой O, а затем вталкиваем поршень, пока он не достигнет положения III. Газ сжимается еще больше, и это сжатие генерирует тепло. Но тепло не может выйти, так что температура газа повышается, пока не достигнет T2°. Сжатие, следовательно, адиабатическое. Работа совершается над газом.

Четвертая операция (4→1). Поршень теперь находится в нижнем конце своего хода. Мы поворачиваем клапан так, что дно цилиндра приводится в связь с источником тепла (+). Газ расширяется от точки под 4 до точки под 1, поднимая поршень в положение II. Это расширение газа понизило бы его температуру, но он находится в связи с источником тепла, и поэтому он не охлаждается, а забирает тепло от источника и остается при постоянной температуре T2°. Расширение, следовательно, изотермическое. Работа совершается газом.

Это завершает цикл. Но газ нагрет, и когда поршень находится в положении II, клапан поворачивается так, чтобы закрыть цилиндр непроводящей пробкой O. Тепло, уже содержащееся в газе, продолжает расширяться, причем последний совершает больше работы, но это расширение вызывает падение температуры с T2° до T1°. Это операция, с которой начинался цикл.

Обобщая положительный цикл Карно, мы видим, что двигатель берет тепло от источника (+) и отдает часть этого холодильнику (−) (в реальном паровом двигателе тепло берется из котла и отдается воде конденсатора). Если мы измерим количество тепла, взятого из котла в паре, который входит в цилиндры, мы обнаружим, что это количество тепла больше, чем количество, которое отдается воде конденсатора. Что становится с остатком? Он преобразуется в механическую работу двигателя. Двигатель Карно, следовательно, берет количество тепла Q2 от источника и отдает другое количество тепла Q1 холодильнику. Мы обнаруживаем, что Q2 больше, чем Q1, и остаток, Q2 − Q1, представлен работой, совершенной двигателем. Тепловая энергия падает из состояния высокого потенциала в состояние низкого потенциала и частично преобразуется в механическую работу.

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ КАРНО

Это просто положительный цикл в обратном направлении. Читатель должен сам разобраться в нем, если он еще не знаком с ним. Он состоит из адиабатического сжатия 2→1, изотермического сжатия 1→4, адиабатического расширения 4→3 и изотермического расширения 3→2. Количество тепла Q1 берется из холодильника при температуре T1°, и другое количество Q2 отдается источнику при температуре T2°. Но Q2 больше, чем Q1, и двигатель, следовательно, отдает больше тепла, чем получает, в то время как, кроме того, тепло течет от тела при низкой температуре к другому телу при более высокой температуре. Откуда двигатель берет эту энергию? Он берет ее потому, что работа совершается над ним с помощью внешнего агента, и вся эта работа преобразуется в тепло.

ОБРАТИМОСТЬ

Двигатель и цикл Карно, следовательно, идеально обратимы. Двигатель может не только превращать тепло в работу, но и превращать работу в тепло. Эта идеальная, количественная обратимость, однако, является свойством только воображаемого механизма, и она не существует ни в одном реальном двигателе.

ЭНТРОПИЯ

Рассмотрим цикл более внимательно. В операции 4→1, которая является изотермическим расширением, происходит поток тепловой энергии от источника и преобразование энергии в работу. Газ в состоянии, представленном точкой 4, имел определенное давление и определенный объем. В состоянии, представленном точкой 1, его давление уменьшилось, его объем увеличился, а его температура та же. Его физическое состояние изменилось, и чтобы вернуть его в прежнее состояние, нужно что-то сделать с ним. Пусть, следовательно, газ продолжает расширяться, не получая больше тепла и не отдавая его: то есть пусть он подвергнется адиабатическому расширению 1→2, пока его температура не упадет до температуры холодильника T1°. Теперь мы сжимаем газ, сохраняя его при этой температуре, то есть мы заставляем его подвергнуться изотермическому сжатию 2→3, во время которой он отдает тепло холодильнику, так что снова происходит поток тепловой энергии. Затем мы сжимаем его еще больше, не позволяя теплу выйти из него, то есть мы заставляем его подвергнуться адиабатическому сжатию 3→4. Во время этой операции температура газа повышается до T2°. Теперь он в том состоянии, в котором был, когда начинался цикл.

В этом цикле операций тепло сначала входило в газ, а затем покидало его, и с этим входом или отводом тепла состояние газа в отношении его способности совершать работу изменялось. Мы исследуем этот поток тепла и сопутствующее изменение свойств вещества, по отношению к которому происходил поток, формируя концепцию, называемую энтропией. Мы принимаем соглашение, что когда тепло входит в вещество, энтропия последнего увеличивается, а когда тепло покидает его, его энтропия уменьшается. Мы называем количество тепла, входящего или покидающего вещество, Q, а температуру вещества T. Тогда Q/T пропорционально изменению энтропии вещества, когда количество тепла Q входит или покидает его.

Теперь это факт нашего опыта, что тепло может течь само по себе только от более горячего тела к более холодному. Рассмотрим два таких тела, образующих изолированную систему, где температура более горячего равна T2°, а более холодного — T1°. Пусть Q единиц тепла течет от тела при T2° к телу при T1°, при этом работа не совершается.

Тогда потеря энтропии более горячего тела равна Q/T2°, а прирост энтропии более холодного тела равен Q/T1°. Чистое изменение энтропии системы равно Q/T1° − Q/T2°. Поскольку T2° больше, чем T1°, Q/T2° меньше, чем Q/T1°. Следовательно, выражение Q/T1° − Q/T2° положительно, то есть энтропия системы в целом увеличилась. Когда тепло течет от более горячего тела к более холодному, чистая энтропия двух тел, следовательно, увеличивается.

Но мы можем также заставить тепло течь от более холодного тела к более горячему, осуществляя компенсаторное преобразование энергии. Такая компенсация не произошла бы сама по себе ни в одной системе, способной осуществлять преобразование энергии; если она должна быть осуществлена, на преобразующую систему должен воздействовать какой-то внешний агент. Мы можем предположить, что это происходит в идеально обратимом воображаемом механизме. Предположим, двигатель Карно работает в положительном направлении, беря тепло из резервуара при температуре T2°, отдавая часть этого тепла холодильнику при T1° и совершая определенное количество работы W. Предположим, что эта работа накоплена, так сказать, скажем, путем поднятия тяжелого груза, который затем может упасть и привести в действие тот же двигатель Карно в обратном (отрицательном) направлении. Двигатель затем точно обращает свою прежнюю серию операций. Работа, которую он совершил, преобразуется обратно в тепло, и столько же этого тепла течет из холодильника в источник, то есть от более холодного тела к более горячему, при отрицательных операциях, сколько текло от источника к холодильнику при положительных операциях. В этом первичном преобразовании энергии, объединенном с компенсаторным преобразованием энергии, нет изменения энтропии. Механизм — идеальный, предел необратимого механизма.

Но — и теперь мы апеллируем к опыту и перестаем работать с идеальными механизмами — реальный двигатель, который мы можем спроектировать и использовать, — это тот, в котором будет трение, в котором некоторые части будут проводить тепло несовершенно, а другие части будут изолировать тепло несовершенно. Пусть трение генерирует q единиц тепла, и пусть количество тепла, которое «тратится впустую» из-за несовершенной теплопроводности и изоляции, будет q1. Это тепло потечет в холодильник или будет излучено или проведено к окружающей среде, которую мы предполагаем находящейся при той же температуре, что и холодильник. Если, следовательно, мы разделим это общее количество тепла на температуру T1°, мы получим (q + q1)/T1° = S1 как количество энтропии, которое генерируется в результате несовершенств двигателя, в дополнение к количеству энтропии S, которое генерировалось бы, если бы двигатель был совершенным. И S, и S1 положительны.

Также при работе двигателя в отрицательном направлении генерируется определенное количество энтропии S1 по причинам, аналогичным упомянутым выше.

Энтропия, генерируемая, когда двигатель работает в положительном направлении, следовательно, равна S + S1, а когда он работает отрицательно, генерируемое количество также равно S1. Энтропия, уничтожаемая, когда двигатель работает отрицательно, равна S. Общее изменение энтропии, следовательно, равно 2S1 + S − S, то есть 2S1. В реальном преобразовании энергии, объединенном с компенсаторным преобразованием энергии, следовательно, происходит увеличение энтропии.

Мы можем обобщить эти утверждения так, чтобы они применялись не только к тепловому двигателю, но и ко всем механизмам, которые осуществляют преобразования энергии. Во всех таких преобразованиях генерируется энтропия. Поэтому Энтропия Вселенной стремится к максимуму.

ДОСТУПНАЯ И НЕДОСТУПНАЯ ЭНЕРГИЯ

Рассмотрим двигатель Карно как совершенный механизм. Он берет тепловую энергию из источника при температуре T2° и отдает тепло холодильнику при температуре T1°, причем T2° больше, чем T1°. При адиабатическом расширении 1→2 газ продолжает расширяться до тех пор, пока его температура не станет равной температуре холодильника. Он не может тогда расширяться и совершать работу дольше, и таким образом доля тепла Q2, полученная от источника, которая может быть преобразована в работу, зависит от разности температур T2° − T1°. Чем больше эта разность, тем больше будет доля полученной тепловой энергии, которая может быть преобразована в работу. Если бы двигатель был совершенным, и если бы газ также был совершенным (то есть газом, который продолжал бы расширяться согласно уравнению для адиабатического расширения газов), и если бы холодильник был абсолютно холодным, то вся тепловая энергия, полученная от источника, могла бы быть преобразована в работу.

Мы не можем создать холодильник с абсолютной температурой 0°, и поэтому только определенная доля тепла, полученного двигателем, может быть преобразована в механическую работу. Но эта работа может быть использована для обращения действия двигателя, и таким образом та же самая доля общей тепловой энергии, которая была отдана холодильнику, может быть взята из него и отдана обратно источнику. Совершенный двигатель, следовательно, обратим без потери доступной энергии.

Теперь рассмотрим все еще двигатель как механизм, который берет тепло из источника и отдает его холодильнику, но пусть это будет реальный двигатель. Вместо того чтобы отдавать определенную долю полученного тепла холодильнику — долю, равную Q1 = T1°/T2°, он отдает несколько больше, потому что это не совершенный механизм, то есть он генерирует трение и т. д. Часть полученного тепла, таким образом, перестает быть доступной для совершения работы и переходит в холодильник. Доля тепловой энергии, которая переходит в холодильник в идеально обратимом двигателе, была недоступной энергией в условиях, в которых механизм работал или предполагалось, что он работает, но в реальном двигателе эта доля увеличена. Если мы разделим увеличение недоступной энергии на температуру холодильника, произведение будет увеличением энтропии, генерируемой в реальном двигателе по сравнению с той, что генерируется в идеальном двигателе. Из-за этого уменьшения доступной энергии реальный двигатель является необратимым механизмом.

Это связь между недоступной энергией и энтропией. Во всех преобразованиях некоторая доля преобразуемой энергии становится теплом, и это тепло течет посредством теплопроводности и излучения в окружающие тела. В общем случае это тепло просто повышает температуру среды, в которую оно течет, и становится недоступным для дальнейших преобразований. С каждым происходящим преобразованием некоторая часть вовлеченной энергии становится недоступной. Поэтому, хотя сумма доступной и недоступной энергии Вселенной остается постоянной, доля недоступной энергии стремится постоянно к максимуму.

ИНЕРТНАЯ МАТЕРИЯ

Мы можем видеть теперь, что обозначается «инертной материей» Бергсона. Это не материя, лишенная энергии — такое выражение не имеет смысла, — это энергия, которая недоступна для дальнейших преобразований.

Материя, в которой, как мы предпочитаем говорить, эта энергия является неотъемлемой, стала инертной. Давайте заменим машину Карно реальной паровой машиной судна, конденсатор которой охлаждается морской водой, забираемой извне, а затем, нагревшись, выбрасывается обратно в море. Тепло, получаемое из источника, то есть из топки котла, где сжигается уголь для получения пара, таким образом уходит в море. Теперь теплоемкость моря настолько велика, что температура воды не повышается сколько-нибудь заметно от этого тепла, стекающего в него из двигателя: даже если бы она повысилась заметно, тепло было бы проведено в землю или излучено в космическое пространство, а затем повысило бы температуру материальных тел Вселенной. Но пусть все это тепло останется в море. Тогда оно просто повышает температуру воды на чрезвычайно малую величину, и движения молекул становятся бесконечно малыми. Но тепло равномерно распределяется путем теплопроводности и конвекции по всей массе воды в море, и, поскольку нет различий в соседних частях, нет никаких средств, с помощью которых энергия, таким образом перешедшая в море, могла бы быть снова преобразована.

Результатом процессов, которые мы обозначили, является новый порядок вещей. Обособленная, доступная тепловая энергия материальных тел перешла в нескоординированные, диффузные, недоступные энергии молекул, составляющих эти тела. Преобразования, которые мы можем осуществить, зависят от условия, что энергия, которую мы используем, — это энергия совокупностей молекул, находящихся в ином физическом состоянии в отношении этой энергии, чем соседние совокупности. Но когда эта энергия равномерно распределяется между молекулами всех совокупностей, материя, в которой она заключена, становится инертной. Если бы мы могли с помощью процесса сортировки, подобного гипотетическим демонам Максвелла — процесса, который не расходует энергию, с которой он имеет дело, — отделить молекулы, движущиеся медленно, от тех, которые движутся быстрее, мы могли бы сделать эту энергию снова доступной. Но необходимо ясно понимать, что наша физика — это физика не отдельных молекул, а совокупностей молекул.

УКАЗАТЕЛЬ

алфавитный указатель

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

А Абсолютное, теория Абсолютного Дриша, 47. Ускорение (в физике), 355. Приобретенные признаки, вызванные средой, 216; средство трансформизма, 220; доказательства передачи скудны, 225; передача не является немыслимой, 226. Действия, категории действий и сознание, 282; преднамеренные, 283; механистическая гипотеза действий, 157; стереотипные, 283; на расстоянии, 304. Активация яйцеклетки, 176. Адаптивность, показатель доминирования, 258. Адаптация, 217; и приобретенные признаки, 219; и изменения морфологии и функции, 219; не наследуется, 220; причины адаптации, 239. Адаптивный ответ, 219. Адиабатические изменения, 361. Агрегаты, молекулярные, 353. Водоросли, распространение, 260. Аллеломорфы, менделевские, 231. Чередование поколений, 175. Амидосоединения, 88. Анаболизм, 88. Анатомические части, гомологии, 251. Действие животных, рассматриваемое объективно, 278. Животное и растение в сопоставлении, 269. Животность, 269. Промежуточные формы жизни, 253. Аннелиды, морфология, 248. Антропоморфизм в теориях действия, 148. Антиферменты, 94. Антитоксины, 36. Муравьи, доминирующая группа, 260. Червеобразный отросток, 250. Приближение, стандарты, 347. Панцирные животные, 263. Членистоногие, морфология, 249; доминирующая группа, 259; распространение, 260; мускулатура, 275; адаптации к подвижности, 275; пределы размера, 275. Ассимиляция, 67. Атомы, строение, 355; расположение, 353. Автоматизм животных, выведенный из механистических теорий, 280. Автономия в развитии, 322. Доступная энергия, 62; и энтропия, 374. Б Бактерии, доминирующая группа, 259; распространение, 259; геологическая история, 259, 261; морфология, 268; метаболизм, 266; специализация, 263; паразитизм, 259; азот, 73; прототрофные, 119, 266; паратрофные, 266; гнилостные, 266; брожение, 266; и броуновское движение, 119; компенсаторные по отношению к растениям, 267. Бергсон, 28; творческая эволюция, 244; длительность, 154; животные и растения, 78; глаз Pecten, 234; инертная материя, 375; инфинитезимальный анализ организма, 111; кинематографический анализ, 110; теория интеллектуализма, 51; память, 156; морфологические темы, 250; теория боли, 281; теория восприятия, 7, 10; жизненный порыв, 318. Биология, систематическая, 201, 203. Биофоры, 132; размер, 183; рост, 185. Биотическая энергия, 325. Борелли и животный механизм, 125. Броуновское движение, 118; значение, 119. Брайан и термодинамика, 62. Почкование, 165. С Исчисление, инфинитезимальное, 25, 115, 350. Калориметрические эксперименты, 65, 68. Факторы емкости энергии, 61. Цикл Карно, 69, 78, 113; отрицательный, 368; описание, 363, 366; в сравнении с метаболизмом растений, 75; в сравнении с организмом, 73. Катализ, 90; универсальность, 91. Катализаторы, характеристики, 91. Категории организмов, 209. Центральная нервная система, специализация, 273; коммутатор, 273; эволюция параллельна эволюции мышечной системы, 281. Случайность в эволюции, 237. Химическое сродство, 361. Химическая энергия, деградация, 75. Химические реакции, направление, 78; экзотермические, 86; взрывные, 86; сходны в органических и неорганических системах, 78. Химический синтез, включает жизненную активность, 318. Химия, средневековая, 125. Хлорофилл, 69. Хлорофилловые организмы, 88; метаболизм, 265; доминирующая группа, 259; существенная морфология, 268; распространение, 260. Хроматин ядра, 130; материальная основа наследственности, 182. Хромосомы, 130, 182, 183. Классификация организмов, 209. Классификационные системы, искусственные построения, 289; предполагают эволюционный процесс, 210. Клаузиус, 54; и закон Карно, 113. Кишечнополостные, морфология, 248. Целомические животные, 256. Коллоидная платина, 91. Коллоиды, 107. Колониальные организмы, 164. Сравнительная анатомия, задача, 251. Компенсаторные преобразования энергии, осуществляемые жизнью, 309. Конъюгация, 173; и наследственность, 176; стимул к росту, 175. Сознание включает анализ среды, 11; анализ сознания — произвольный процесс, 12; чувство нормальности, 6; часть грубого ощущения, 40; упрощено рассуждением, 41; интенсивная множественность, 303; степень сознания параллельна развитию сенсомоторной системы, 280; не существует вне нас, 278; не является функцией химико-физического механизма, 160; интенсивно при трудновыполнимых операциях, 281; и активность коры головного мозга, 281; отсутствует у паразитов, 291. Сохранение — критерий реальности, 357. Сохранение энергии, 52; в организмах, 83. Сохранение структуры, 253, 256. Константы, математические, 344. Непрерывность клеток в эмбрионе, 171. Сократимость, 100; мышечная, 103. Координаты, системы, 23. Кораллы, 164. Космическая эволюция, 314; тенденция к деградации энергии, 316. Творение, специальное, 214. Кривизна, 27. Кривые, изотермические и адиабатические, 362. Каракатицы, 250. Цитоплазма, 130. Д Дарвин и естественный отбор, 221; приобретенные признаки наследуются, 220; гипотеза пангенезиса, 181. Смерть — катастрофический катаболизм, 340. Деградация энергии, 81. Обдумывание и сознание, 281. Демоны Максвелла, 116. Декарт и механизм, 121; разумная душа, 123, 318; его физиология, 122; его спиритуализм, 124; и животный автоматизм, 125. Происхождение, коллатеральное, 257. Детерминанты в эмбриологии, 132, 183; расположение, 184; латентные в регенеративных процессах, 142. Развитие, организация в развитии, 128; партеногенетическое, 176; обращает неорганические тенденции, 324; невозможность химических гипотез, 141; принятие мозаичной структуры, 301; стадия бластулы, 129; стадия гаструлы, 130; стадия плутеуса, 140; индивидуальное, 300. Развивающиеся системы, проспективная ценность, 138; проспективная потенция, 138. Диатомеи, 163; распространение, 260. Дифференциальные элементы, 115. Дифференциация в развитии, 170. Диффузия в теле животного, 95. Пищеварение, 67; химия, 72. Динозавры, неудачная линия эволюции, 275. Рассеяние энергии, 114; в физических механизмах, 59; организмом, 68, 79. Распределение организмов, 262; пределы, 259; показатель доминирования, 258. Разнообразие, физическое, 54; эффективное и неэффективное, 115. Доминирование в геологическом времени, 258; подразумевает долгую геологическую историю, 261; менделевское, 196. Доминирующие организмы, 258, 259, 264. Дриш, естественный отбор, 229; аналитическое определение организма, 331; энтелехия, 318; экспериментальная эмбриология, 134; историческая основа реагирования, 154; логическое доказательство витализма, 136; доказательство витализма на основе поведения, 153; теория Абсолютного, 47. Длительность, 28; длительность и время в иллюстрации, 30; проиллюстрировано иммунитетом, 35; больше, чем память, 155; фактор реагирования, 155. Е Линька, 276. Иглокожие, морфология, 248. Эктодерма, 177. Эффекторные органы, 158, 271. Жизненный порыв (Élan vital), 161. Электромагнетизм, 355. Электроны, 304, 355. Элиминация, естественная, 229. Эмбриологические стадии в сравнении с физическими фазами, 308. Эмбриология, 127; гипотезы, 128; физические гипотезы терпят неудачу, 128; экспериментальная, 128; предполагает филогенетическую историю, 213. Эмульсоиды, 108. Эндоскелет, 177, 276. Энергетика, первый закон, 51; второй закон, 113. Энергия, 356; доступная и недоступная, 55; биотическая, 325; химическая, 61; и причинность, 54; деградация, 63; рассеяние, 53; электрическая, 61; формы, 325; кинетическая, 52, 357; механическая, 60, 61; потенциальная, 53, 358; положения, 360. Преобразования энергии, 54, 371; анаболические, 89; у животного, 70; компенсаторные, 88; компенсаторные органические, 268; необратимые, 59; в физических механизмах, 58; у растения, 71. Энгельман и искусственная мышца, 105. Энтелехия, 161, 318; не энергия, 329; сила направления, 329; не пространственна, но действует в пространстве, 330; интенсивная множественность, 330; расположение, 323; включает регуляции, 323; останавливает неорганическое происходящее, 327; инициирует химическое происходящее, 327; в сравнении с действием фермента, 327; проиллюстрировано аналогией, 322. Энтропия, 54; увеличение, 75; и машина Карно, 369. Среда, не отбирает вариации, 235; создается организмом, 236. Ферменты, 90; природа, 92; панкреатические, 93; обратимые, 93; активация, 92. Активность ферментов, 93. Эпигенез в развитии, 129. Равновесие, химическое, 102; ложное, 86, 151. Эфир пространства, 46, 304, 361; потенциальная энергия находится в нем, 361. Эволюция, тенденции, 252, 264, 276, 295; разделение тенденций, 296; преобразование интенсивной множественности в экстенсивную, 309; диссоциация тенденций, первоначально слитых, 305; увеличивает разнообразие, 310; сегрегирует энергию, 311; в сравнении с перестановками и комбинациями, 301; серия фаз в трансформирующейся системе, 298; логическая гипотеза, 214; параллельные процессы, 234; геологического времени недостаточно для эволюции, 237; боковые пути, 262; механистические гипотезы неадекватны, 237; космическая, 214, 297, 314; земной коры, 264. Экскреторные продукты, 269. Экзоскелет, 276. Экзотермические реакции, 86. Опыт и длительность, 156. Экспериментальная биология доказывает эволюцию, 246. Взрывные реакции, 101. Протяженность в пространстве, 18. Вымершие группы, 263. Ф Жиры, пищеварение, 93. Плодовитость животных, 179, 239. Ферменты, 92. Оплодотворение (в размножении), 176. Финализм, 216. Рыбы, распространение, 261. Флуктуирующие вариации, 200. Пищевые продукты, поглощение, 89. Сила, 354. Форма, случайная и существенная, 167, 353; геологическая, 168; кристаллическая, 168. Частотные распределения, 22, 187, 350. Лягушка, развитие яйца, 131. Функциональность, 343; в физических системах, 307. Г Гальванотропизм, 145. Газы, сжатие, 362; кинетическая теория, 117, 361. Теория гастреи, 177; проиллюстрирована, 255; ограничения, 256. Роды, стабильность, 186. Геометрия, декартова, 25; евклидова, 19, 25; перцептивные и концептуальные пределы, 21. Геотропизм, 144. Половые клетки, 175; и сома, 179. Зародышевый отбор, 241. Зародышевые листки, 177; теория, 256. Зародышевая плазма, смесь, 240; стабильность, 240. Данность, 47. Гонады, 179. Рост, закон роста в организме, 172; путем аккреции, 169; путем линьки, 276; геометрический, 169; физический, 167; кристаллов, 167; и дифференциация, 170; изменчивость, 172. Х Геккель, теория гастреи, 177, 254. Гармонический анализ, 11. Гарвей и кровообращение, 121. Тепло, поток, 117; производство в физических изменениях, 114. Гелиотропизм, 144. Наследственность, 181. Герцевы волны, 355. Гомойотермные животные, 67. Гормоны, 225. Человеческая деятельность, стремится остановить рассеяние энергии, 312. Гексли, 84; и механистическая биология, 127; и физическая основа жизни, 113; и механизм, 106; и универсальная математика, 215. Гибриды, менделевские, 196; бесплодие, 195; между видами Линнея, 194. Гидра, регенерация, 162. И Иданты, 183. Идеализм, основанный на чистом рассуждении, 45; Беркли, 45. Иды, 183. Иммунитет, 35. Индивид, 162; определение, 167. Индивидуальность, порядки, 163; физическая концепция, 165; морфологически искусственная концепция, 166; в обществах, 171. Инерция, 354. Бесконечность, определение, 342. Неорганическое происходящее уничтожает разнообразие, 310. Инстинкт, проблема для натуралистов, 283; наследуемая адаптация поведения, 287. Инстинкт и интеллект, 283; различие не абсолютно, 294; могут сосуществовать, 306. Инстинкт и функционирование, 286. Инстинктивные действия не обязательно бессознательны, 283; не заучены, 286; не обязательно совершенны, 284; эффективны с самого начала, 285; способны к улучшению, 285. Интеллектуальные действия, ненаследуемые адаптации поведения, 287; включают обдумывание, 50, 287; включают сознательные отношения со средой, 288; включают использование инструментов, 284. Факторы интенсивности, 61. Интенсивная множественность, 303. Необратимость, 62. Раздражимость, 100. Изотермические изменения, 361. Дж Джеймс, Уильям (и академические философии), 80. Дженнингс и физиологические состояния, 154; поведение простейших, 293; движения животных, 149; реакция избегания, 149.

К Катаболизм, 90. Киназы, 92. Кинематографический анализ, 316. Л Ламарк, гипотезы эволюции, 220. Ламарковское наследование, неадекватная причина трансформизма, 227. Ланкестер, приобретенные признаки не наследуются, 221. Лаплас и универсальная математика, 215. Лапласовский ум, 299. Личиночные стадии, 170. Латентность (признаков), 195. Лавуазье и химия организма, 127. Жизнь и адаптация к физическим условиям, 338; и обратимость, 339; направление энергий, 341; определена энергетически, 337; космическое происхождение, 338; физические условия жизни, 338; ограничена в силе, 306; разреженность жизни на Земле, 306; стремится остановить рассеяние энергии, 314; происхождение жизни — псевдопроблема, 337. Жизненная субстанция, примитивная, 301. Локомоция, 258. Леб и ассоциативная память, 155; и искусственный партеногенез, 176; механизм и жизнь, 127; стереотропизм, 19; теория тропизмов, 144; тропистические движения, 146; теории наследственности, 181. Предел, математический, 346. Пределы перцептивной активности, 23. Звенья, недостающие, 252. Виды Линнея, 201. М Множественность, интенсивная, 302. Масса, 353. Массовое действие, 140. Материализм, 85. Математика, избегает рассмотрения времени, 35. Материя, 353; инертная, 375; понятие материи — интуитивное, 352. Максвелл и сортирующие демоны, 116, 377. Майо и химическая физиология, 126. Механическая работа, совершаемая животным, 67; не совершается растением, 71. Механизм, органический и неорганический, 78; термодинамический, 66; радикальный, 215; в жизни, 121. Мембраны, полупроницаемые, 95. Память, 39; возможный мозговой механизм памяти, 158; механистические гипотезы невозможны, 157. Менделизм, 196; логическая гипотеза, 199; терминология — символизм, 198; аналогия единичных признаков с химическими радикалами, 197; передача признаков, 230. Мезодерма, 177; происхождение, 255. Метаболизм, 37, 88, 209; аналитический, 269; животных, 65, 67; конструктивный, 269; деструктивный, 269; направление, 69; зеленого растения, 70, 75; внутриклеточный, 99; интеграция активности, 111; роль кислорода, 105; специализация в ходе эволюции, 305; синтетический, 269. Метафизика науки, 45. Метазойные животные, 162. Митоз, 182. Подвижность, органическая, 269; структурные адаптации к подвижности, 275. Модификации структуры, адаптивные и неадаптивные, 251. Молекулы, 353; размер, 116; в газе, 115; агрегации, 108. Моллюски, морфология, 249. Морган и физико-химические механизмы, 128, 143. Морфогенез, 257. Морфологическая эволюция, тенденции, 295. Морфологические структуры, дегенерация, 251; подавление, 250; слияние, 250; замена, 250; специализация, 250; изменение функции, 251. Морфология, 209; основа классификации, 210; связывает группы организмов, 211; различия не абсолютны, 285, 290; обобщенная, 250; предполагает кровное родство, 213; схемы, 249, 291; не может рассматриваться отдельно от физиологии, 285. Мозаичная теория развития, 131. Движение не является интеллектуальным понятием, 27; не рассматривается в евклидовой или декартовой геометрии, 26; телесное движение абсолютно, 24; вне нас относительно, 24. Моторные привычки, 38, 155. Многоклеточные организмы, эволюция, 223. Мышечное сокращение, 104; метаболизм, 104; производство тепла, 104. Мышечные и нервные органы, 275. Мускулатура и вес тела, 275. Мутации, 189; сущность, 193; причины, 200; должны быть скоординированы, 231; физическая модель, 192; материал для отбора, 230. Н Негели и автономия в развитии, 160. Естественный отбор, 228; общность, 229; медленный процесс, 230. Туманности, 315. Туманная гипотеза, 296. Нервные импульсы, 100; скорость, 101; интеграция, 273. Нервная система, 272; в координации деятельности, 171; пути, 157. Нервная активность, 107; метаболизм, 107; электрические изменения, 107; влияние метаболизма, 97. Ничто, псевдоидея, 18. Ядро, эволюция, 222; деление, 130, 182. О Онтогенетические стадии, 255. Порядки индивидуальности, 171. Организм, определение, 331; анализ деятельности, 109; животное и растение, 76; рассматриваемый энергетически, 77; доминирующий, 258; функция среды, 216; механизм, 51; примитивный, 222; физико-химическая система, 65; термодинамический механизм, 104. Органические химические синтезы, 317. Организация в развитии, 137. Органные зачатки, 257. Осмос, 95, 99. Остракодермы, 291. Оствальд о катализе, 91. Яйцеклетка, развитие, 129; созревание, 198, 239; интенсивная множественность, 302. Оксидазы, 105. Кислород в метаболизме, 69. П Боль, Бергсон о боли, 281. Палеонтология, 210; связывает группы организмов, 211. Пангенезис, 181. Парамеции, деление, 173, 175; ответы, 4. Паразитизм, 259; стремится к неподвижности, 290. Партеногенез, 176; искусственный, 176. Частицы, 356. Pecten, глаз, 233. Восприятие, не просто физическая стимуляция, 7; включает эффекторную активность, 7; включает преднамеренное действие, 9; возникает из действия, 50; и выбор ответа, 155; незнакомая мозговая активность, 8; скелетирует сознание, 40. Перидинии, 77, 163; распространение, 260. Личное уравнение, 45. Личность, 167; интуиция, 167; разделение, 173; абсолютна, 48. Пфлюгер и экспериментальная эмбриология, 131. Фазы в физических и органических системах, 321; в трансформирующихся системах, 308. Феноменализм, 46. Фотосинтез, 70, 76, 86. Фототаксис, 144. Типы животных, 247; морфология, 247; отношения между типами, 252; происхождение, 252. Филогении, 253; резюме морфологических результатов, 254; показатель направлений эволюции, 254; критерии, 253. Филогения, 246. Тип, 210. Физическая основа жизни, 84. Физико-химические реакции, 80; направлены, 118; средство развития и поведения в организме, 160. Физико-психический параллелизм, 160. Физика, статистическая наука, 116, 377. Физиология, Галенова, 122; анализ органической активности, 120, 328. Растения, геологическая история, 261; характеризуются неподвижностью, 277; в сопоставлении с животными, 277. Платоновские идеи, 204. Плоские черви, морфология, 248. Пойкилотермные животные, 68. Пуанкаре и броуновское движение, 119. Полярные тельца, 198. Мшанки, 164. Губки, 248. Потенциал, 61. Потенциальная энергия, 58, 114. Преформизм, эмбриологическая гипотеза, 128. Вероятность, 350. Протеиды, пищеварение, 90. Протоформы, 254. Протоплазма, природа, 106; искусственная, 106; дезинтеграция, 107; активность, 107; сходна у растений и животных, 294. Простейшие, 247; поведение, 293. Птеродактили, 274. Р Расы (в специфических группах), 194. Излучение, 355; солнца, 51; преобразование энергии излучения, 57. Радиоактивность, 56, 359. Реальность, объективная, 43. Рецепция, 3; органы, 271; специализированными органами чувств, 11. Рецессивность, менделевская, 196. Рефлекторное действие, 4, 272; конкатенированное, 150; сложная серия действий, 6; не обязательно сопровождается восприятием, 155; основа инстинктов, 150; схематическое описание, 5; у обезглавленной лягушки, 6; безфрикционная мозговая активность, 8; включает ограниченную часть среды, 50. Рефлекторные дуги, 272. Регенерация, 142; у гидры, 164; у эмбриона морского ежа, 164; у планарии, 164. Регрессия, 189. Рейнке и структура протоплазмы, 106. Реинтеграция в развитии, 171. Омоложение, 175. Агенты высвобождения, 157. Размножение, 167; бесполое, 175; путем образования выводковых почек, 173; путем конъюгации, 173; половое, 174; путем деления, 172; в сравнении с чеканным станком, 242; тканей, 180. Ответы организмов, 217; направленные, 269; магнита, 279; зеленого растения, 279. Обратимость, физическая, 369. Родевальд, химическая природа протоплазмы, 106. Ру, экспериментальная эмбриология, 131; развитие — производство видимой множественности, 307. С Слюна, секреция, 96. Слюнные железы, метаболизм, 96. Секреция слюны, не чисто механистический процесс, 112. Море, не богато жизнью, 306. Гаструла морского ежа, 170. Секреция, описанная механистически, 98. Секреция, психическая, 99. Сегментация яйцеклетки, 129. Отбор, естественный, 228; из флуктуирующих вариаций, 189; из мутаций, 190. Семон, мнемическая гипотеза наследственности, 181. Сенесценция, 175. Ощущение, 2; анализ, 13. Рецепторы чувств и идея материи, 352. Сенсомоторная система, 270; доминирующая у животных, 271, 273; специализация, 271, 273; по существу одинакова у всех животных, 294; отсутствует у растений, 269; рудиментарна у некоторых паразитов, 290. Сексуальность, 174. Сифонофоры, регенерация, 163. Размер животных, 274. Скелет позвоночных, 276; членистоногих, 276; и подвижность, 276. Содди и химическая энергия, 361. Сома, 179; эволюция, 223. Пространство, форма, 18; 3-мерное, 18; 3-мерное пространство — интуиция, 19; 2-мерное, 19; форма пространства зависит от способов деятельности, 21, 25. Виды, категории структуры, 201; сравнение с платоновскими идеями, 204; критерии, 202; элементарные, 193; интеллектуальные конструкции, 203; индивидуальность, 203; Линнея, 201, 289; фазы в эволюционном потоке, 206; семьи в человеческом смысле, 208; систематические, 201. Специфическая организация, стабильность, 186. Шталь и флогистическая гипотеза, 126; и витализм, 126. Стимулы, элементарные, 151; физико-химические, 151; формирующие, 176; сложные слуховые, 152; интеграция, 152; индивидуализированные, 152, 270; сократительные, 103. Стимул и ответ, функциональность, 152. Substantia physica, 46, 355. Поверхностное натяжение, 105, 106. Суспензоиды, 108. Сильвий, организм — химический механизм, 125. Симбиоз, 77. Симбиотические организмы, 88. Синапсы, в центральной нервной системе, 158, 272. Синтетическая химия, 236, 317. Система, изолированная, 63. Системы в развитии, эквипотенциальные, 139; гармонические эквипотенциальные, 139; сложные эквипотенциальные, 140. Т Таксис, 144; нет восприятия, 155. Телеграфия, беспроводная, 355. Температура солнца, 56; пространства, 57. Термодинамика, 51; 1-й закон, 51; 2-й закон, 54, 63, 309, 316; и демоны Максвелла, 118; законы ограничены, 115. Термодинамический механизм, организм не является таковым, 69. Томсон, У., рассеяние энергии, 113. Время, серия стандартных событий, 28; астрономическое, 34; дифференциалы времени, 34. Ткани, эволюция, 223. Инструменты, природа, 285; использование должно быть изучено, 285; телесные, 285. Токсины, 36. Трансформизм, 213. Трематоды, личиночные стадии, 165. Метод проб и ошибок, 293; в рассуждении, 293; гипотеза движений животных, 150. Реакции запуска, 87. Трилобиты, древняя группа, 261. Тропизмы, 144; у растений, 269, 279; у мотыльков, 280; и естественный отбор, 147; и движения гусениц, 146; неадекватная основа для теории движений животных, 147. Туникаты, подавленная хорда, 250. У Недоступная энергия и энтропия, 375; тенденция к увеличению, 375. Одноклеточные организмы, преобразования энергии, 177. Единичные признаки, 230. В Вант-Гоффа закон, 218. Изменчивость, 172, 186; непрерывная, 188; прерывистая, 188; примеры, 187; и среда, 189; независима от среды, 239; и рост, 188; тенденции, 235. Вариация, скорость (математическая), 344; в биологии, 186; атавистическая, 195; направление, 233; флуктуирующая, 189; должна быть скоординирована, 231; математическая вероятность координации, 233; материал для отбора, 229; происхождение, 230; отбирается организмом, 237; причина вариации — псевдопроблема, 242; возникают de novo, 244. Переменные (математические), 343. Разновидности, специфические, 194. Растительная жизнь, 265. Позвоночные, 249; адаптации, обеспечивающие подвижность, 275; происхождение, 253; морфология, 249; доминирующая группа, 259; распространение, 260. Ферворн и механизм в жизни, 127. Везалий, анатомическая школа, 121. Жизненные активности, интеграция, 128; координация, 171. Де Фриз и мутации, 191; флуктуирующие вариации наследуются,