A DIALEKTIKUS MATERIALIZMUS
NÉHÁNY „TÉTELÉNEK" ELEMZÉSE A FŐISKOLAI HŐTAN OKTATÁSÁBAN
HIDASI KÁROLY a d j u n k t u s
Bevezetés
Lenin: „A harcos materializmus jelentőségéről" című művében közel hatvan éve m á r leszögezte, hogy: „Szilárd filozófiai megalapozás nélkül semmiféle természettudomány, semmiféle materializmus nem állhatja meg a h e l y é t . ..".
A fizika gyors fejlődése, az ú j elméletek helyes értelmezése még jobban szükségessé teszik a filozófiai megalapozást. A természettudo-m á n y olyan gyorsan halad előre, olyan természettudo-mély f o r r a d a l természettudo-m i átalakulás pe-riódusát éli át, hogy filozófiai következtetések nélkül semmiképpen nem lehet meg.
Hallgatóink túlnyomó része a marxizmus—leninizmus oktatása keretén belül megismerkedik a filozófiával, de szűkebb értelemben vett szaktárgyi alkalmazhatóságát hiányosan ismerik.
Felsőoktatásunk célja: a kommunista szakember képzés megvaló-sítása. Ennek a tevékenységnek lényeges része oktatásunk egész tar-talmának megtöltése a marxizmus—leninizmus szellemével. Ahhoz, hogy hallgatóinkat főiskolai tanulmányaik idején a dialektikus ma-terialista világnézetnek megfelelő légkör vegye körül, elengedhetetle-n ü l szükséges, hogy valameelengedhetetle-nelengedhetetle-nyi taelengedhetetle-ntárgy — így a fizika is — tartal-mában, felépítésében és módszerében a dialektikus materializmus szellemét sugározza. A dialektikus materializmus alaptételei nem ad-h a t n a k feleletet a fizika m i n d e n egyes felvetett kérdésére. Az ilyen esetekben legtöbbször a fizika gyakorlata lehet a döntő kritérium. A fizika története azt bizonyítja, hogy a fizika kérdései mindig vala-milyen öszefüggésben vannak a filozófia kérdéseivel. Legszorosabb a kapcsolat az ismeretelmélettel, mely a történelem fejlődése során változásokon m e n t keresztül.
Az oktatásban ki kell tehát emelni a fizikából azt, ami az ismeret-elméleti, világnézeti vonatkozásban a materializmus és idealizmus
har-ca szempontjából döntő fontosságú, az egyes fizikai e r e d m é n y e k h e z kapcsolódó idealisztikus elképzeléseket megcáfolva meg kell a d n u n k azok materializtikus filozófiai értelmezését.
Dolgozatomban elsősorban is a hőtan oktatásában f e l m e r ü l ő problémákat fogom elemezni a dialektikus gondolkodás t ü k r é b e n . T e r m é -szetesen a teljességre n e m törekedhetem, mert igen sok olyan hőtani jelenség van, amely egyrészt ismétlődő problémákat vet fel az oktatási félév anyagában, m á s r é s z t pedig célom, hogy a legfontosabb fizikai-filozófiai ismeretelméleti kérdéseket boncoljam. Ennek a gondolatnak megfelelően arra törekszem, hogy a főiskolai oktatónevelő m u n k á -ban az előírt oktatási anyagon belül t á r j a m fel azokat a kínálkozó le-hetőségeket, amelyek lehetővé teszik az oktató számára — minden különösebb „mesterkéltség" ideológiai „erőszakosság" nélkül — a dia-lektikus világszemlélet szaktárgyon belüli kialakítását. Szükséges lesz azonban egynéhány fogalmat, jelenséget és t ö r v é n y t más fejezetekből is elemeznem. Ezek elengedhetetlenül szükségesek, mert bizonyos á t -fedések — a szoros kapcsolódások m i a t t — a fizika fejezeteiben meg-találhatók, sőt elkerülhetetlenek.
N é h á n y hőtani (fizikai) fogalom dialektikus értelmezése: Az oktató-nevelő m u n k á n a k igen fontos része a tudományos fogalmak helyes meghatározása. Fogalmaink helyes meghatározása és alkalmazása a hallgatók szakmai és világnézeti nevelésében igen eredményesek lesznek, ha az oktató r á m u t a t a fizikai kategóriák és a filozófiai kate-góriák közötti viszonyra. Ennek hangsúlyozása különösen olyan esetek-ben fontos, amikor f o r m a i l a g azonos, de tartalmilag teljesen különböző fogalmakról esik szó és az elkerülhetetlenül félreértéshez vezet, eset-leg a hallgatókban idealista nézetet táplálhat.
1. Az anyag fogalma
Az oktatónak legfontosabb feladata, hogy az anyag fogalmának helyes kialakítására t ö r e k e d j é k . Már az első fizikai órán szükségessé válik a fogalomnak kettős értelmezése: fizikai és filozófiai megfogal-mazása. A filozófia szerint: „az anyag filozófiai kategória, amely az érzeteinkben feltáruló, érzeteinkkel lemásolt, lefényképezett, vissza tükrözött, érzeteinktől függetlenül létező objektív valóság megjelölé-sére szolgál". (Lenin: Materializmus és empiriokriticizmus.). Ez a meg-határozás az anyaggal foglalkozó tudomány eredményeinek összefog-lalása, és szilárd m a t e r i a l i s t a támaszt n y ú j t a természettudósoknak k o n k r é t kutatásaikhoz. Ez a meghatározás az idealisták ellen irányul, akik az atom szerkezetére vonatkozó minden ú j felfedezést arra pró-bálnak felhasználni, h o g y megcáfolják a materializmust és kimutassák, hogy az anyag csupán szinbólum, fogalom, nem pedig objektív valóság. De bárhogyan változzanak is az embereknek az atom felépítésére vo-natkozó elképzelései, n e m lehet megcáfolni a leglényegesebb tényt, hogy az anyag az e m b e r i tudattól függetlenül létezik, s hogy minden, ami létezik, az a n y a g különféle megnyilvánulása. Az anyagnak több
tulajdonsága v a n : a mozgás, a tér és az idő, mint az anyag objektív létezési f o r m á j a ; szerkezeti felépítésének vizsgálatából eredő t u l a j d o n -ságok stb.
Az oktató-nevelő m u n k á n k b a n tapasztaljuk, hogy a hallgatók a fizikában fogalom alatt nem azt értik, amit a filozófiai anyag-fogalomban. H a nem is ellentétes ertelmű. de szűkebb értelemben használja a fizika, m i n t a filozófia. E n n e k persze megvan a maga t ö r -ténelmi h á t t e r e is. Az anyag fogalmának tisztázásakor t u d n u n k kell azt, hogy egy naiv előítélettel kell szembeszállnunk, ugyanis az anyag fogalmáról lévén szó, első pillanatban a hétköznapi életben kézzelfog-hatóan megnyilvánuló f o r m á i r a gondolnak, a kézzelfoghatóságot szük-ségszerű tulajdonságnak tekintve. Ilyen alapon gondolták régen, hogy a levegő — és a többi gáz — m á r n e m anyag, h a n e m inkább szellemi szubsztancia. Az a kérdés természetesen, hogy a gázok valóban u g y a n -úgy anyagi természetűek, mint pl. a kő, vagy a föld, m a már n e m jelent problémát. De n e m biztosított az egyértelmű válasz, ha ugyanazt a k é r -dést tesszük fel az erőtérre, sugárzásra, stb. vonatkozóan. Az ilyen kérdéseket feltétlenül és pontosan értelmezni kell az anyag egységes szemlélete szempontjából. Fontos kihangsúlyozni, hogy például a f i -zikai erőtereknek, sugárzásoknak, stb. anyagszámba való vétele n e m egyszerű fogás, mellyel névlegesen e l k e r ü l j ü k anyagon kívüli h a t ó t é -nyezők elismerését. Mindezen jelenségeknél pontosan k i m u t a t h a t ó tö-megeloszlás létezik, rendelkeznek energiával, mozgásmennyiséggel és sok más fizikai tulajdonságuk van. Az a n y a g kölcsönhatása és szükség-szerűsége jól igazolt kísérleti tény.
2. A tömeg fogalma
A tömeg fogalmát Newton alakította k i a XVII. században. A tes-tek tömege Newton szerint elsődleges és adott t á r g y esetén változat-lan sajátság. Igen sokáig a tömeg és a n y a g azonos fogalom volt a fizi-kában. Éppen ez okozta a mechanika válságát. A helyes kiutat ebből a válságból a dialektikus materializmus mutatta,' meg, a mi vonatko-zásunkban azzal, hogy a természettudományok eredményeire támasz-kodva k i m u t a t t a : a mechanikai tömeg n e m azonosítható az anyaggal általában, és a mechanikai mozgáson kívül az anyagnak még igen sok, minőségileg m á s mozgása is van, de minden mozgás elválaszthatatlan az anyagtól. A mechanikai tömeg a közönséges értelemben vett anyag-nak igen fontos tulajdonsága. Az ismereteink fejlődése bebizonyította, hogy a közvetlenül észlelhető anyagi testen kívül az anyagnak m á s fr^jtái, más megnyilvánulási formái is vannak, amelyek a mechanikai tömeggel m á r n e m mérhetők. Az Einstein-féle összefüggés értelmében ( A E = m • c2) b á r m e l y anyagi objektum csak úgy adhat át energiát egy másik o b j e k t u m n a k , hogy egyúttal megfelelő mennyiségű tömegeket is átad. A modern kísérleti technika mérési módszereivel bebizonyí-totta, hogy anyagi objektumok között n e m létezhet energia átadás, egyidejűleg tömegátadás nélkül. Fel kell hívni a hallgatók figyelmét
arra, hogy a fenti egyenletben a tömeg és az energia nem egymás meg-nyilvánulási formái, h a n e m ugyanezen anyagi tartalom: a fizikai ob-jektum megnyilvánulási formái. Az Einstein-féle összefüggés igazolja az anyag és a mozgás elválaszthatatlanságát és híven tükrözi a világ objektív valóságát.
3. A hő fogalma
A filozófia igen f o n t o s fogalma u t á n a következőkben kizáró-lagosan h ő t a n i fogalmakkal fogok foglalkozni, s ezeket részletesebben ismertetem. A hőtan oktatásában igen fontos szerepet játszik a hő
fo-galmának tisztázása. Az őskori leletek azt bizonyítják, hogy m á r
több-százezer éve él ember a földön. A vizsgálat szempontjából s z á m u n k r a az az érdekes, hogy a leletek mellett mindig ott található az ú g y n e -vezett ,,tűzpad", az ősember tűzhelye. Ilyen tűzhelyet találtak az Is-tállóskő nevű barlangban is. Tehát megállapíthatjuk, hogy a tűz is-merete és felhasználása többszázezer éves m ú l t r a tekint vissza. Az ember által használt első láng keletkezését pontosan n e m t u d j u k , de valószínű villámcsapás, tűzhányó, földgáz meggyulladása stb. idézhette elő. A tűz félelmetes természeti jelenség s így nem csodálkozhatunk azon, hogy a primitív e m b e r isteni e r e d e t ű n e k tartotta. Az emberi t á r -sadalom fejlődése eredményezte, hogy a tűz gerjesztését felismerték. A tapasztalás alapján r á j ö t t e k arra, hogy a dörzsölés mindig az össze-dörzsölt t á r g y a k felmelegedésével jár. Más szóval, amennyiben a moz-gást súrlódással lefékezik hő szabadul fel. Ez a felismerés igen n a g y jelentőségű volt, melyről Engels így írt: ,,A mechanikai mozgás hővé alakításának gyakorlati felfedezése olyan ősrégi, hogy ettől lehetne számítani az emberiség történetének kezdetét. Bármilyen felfedezé-sek is előzhették meg a szerszámok és az állatszelídítés terén, a dör-zsöléssel n y e r t tűz volt az a találmány, amellyel az emberek első íz-ben kényszerítettek szolgálatukba egy élettelen természeti erőt. S hogy ennek az óriási haladásnak szinte m é r h e t e t l e n hordereje m e n n y i r e b e -vésődött érzésvilágunkban, m u t a t j a még a mai népi babona is." (Engels: A természet dialektikája.) A hőfejlesztésnek ez a m ó d j a igen r é -gi időkből származik, viszont a fordított művelet — azaz a hőt mozgás-sá alakítani — nagyon sokáig v á r a t o t t magára.
A t e r m é s z e t t u d o m á n y o k kezdeti szakaszában a látszólag egyszerű megfordíthatósági törvényszerűségeket nem ismerték fel. Sőt azt is m o n d h a t j u k , hogy n e m is igen igyekeztek megvalósítani azt a kínál-kozó lehetőséget, hogy nemcsak a mozgás alakítható hővé, h a n e m a hő is visszaalakítható mozgássá. Heron szerkesztette az első „gőzgépet", mely hőnek mozgási energiává való átalakítására alkalmas volt. \z a tény, hogy a hő mozgássá alakítható, két szempontból is igen fontos:
a) gyakorlati alkalmazása és b) a hő-fogalom tisztázása miatt.
A hőnek első fogalomkialakítása a mindennapi tapasztalatokból indul ki. A hő t e r m é s z e t é r e vonatkozó ismeretek és jelenségek közötti
összefüggések első tudományos rendszerezését a hőanyagelmélet adta. Mi is t u l a j d o n k é p p e n a hőanyagelmélet? Azt állítja, hogy a közönsé-ges, kézzelfogható és t a p i n t h a t ó anyagon kívül van egy hőanyag is, amely a többi anyaggal ellentétben súlytalan.
A hőanyagelmélet bírálata és a helyes hőfogalom kialakítása szük-ségessé teszik a hőmérséklet fogalmának bevezetését.
4. A hőmérséklet fogalma
A hőmérséklet fogalma a tűz keletkezésétől kiindulva állandóan változott mindaddig, amíg a hőfogalom nem tisztázódott. Hosszú ideig a hő és hőmérséklet fogalma egyet jelentett. Az első hőmérő elkészí-téséig (Galilei 1590 t á j á n készítette) a hőmérséklet mérése pusztán az ember szubjektív hőbecslése volt. A hideg, langyos, meleg, forró, stb. szavak nemcsak a hőmérsékletet, h a n e m a h ő t a r t a l m a t is magukban hordozták. A hőmérséklet pontos értelmezése a hőanyagelméletnek köszönhető. Ez az elmélet világosan megmagyarázza a hőmérséklet és hőmennyiség fogalma közti különbséget. Eszerint minél több hőanyag van egy adott testben, annál nagyobb a hőmérséklete. Más szavakkal megfogalmazva azt m o n d h a t j u k , hogy a hőmérséklet az anyag hőállapotát fejezi ki. Vagyis ha pl. két különböző hőmérsékletű test é r i n t -kezik egymással, akkor a hőanyag a nagyobb hőmérsékletű testből a kisebb hőmérsékletű testbe áramlik át. Ennek következtében a hő-anyagot vezető test hőmérséklete csökken, a hőhő-anyagot felvevő test hőmérséklete nő. A f o l y a m a t addig t a r t amíg a két test hőmérséklete azonos n e m lesz. A hőmérsékletnek a hőanyaggal való megfogalma-zása a „mindennapi tapasztalat" alapján történt s annak ellenére, hogy a hőanyagelmélet, m i n t olyan m a m á r nem elfogadható, a h ő m é r -séklet értelmezése mégis megmaradt. A hőanyagelmélet egyik alapvető hibája, hogy a „ r e j t e t t " hőről semmit sem tud, holott a r e j t e t t (latens) hő felismerése okozta a zavart és egyben a hőanyagelmélet m e g b u k t a -tását. A latens hő nem idéz elő hőmérsékletváltozást. Ugyanis pl. az olvadó jég lehűti a vele érintkező testet, de hőmérséklete csak akkor kezd emelkedni midőn olvadása megszűnt. Tehát az egyik test lehűl, hőanyagot ad le, ezt a jég felveszi, de nem hőmérséklete emelésére, h a n e m saját halmazállapotának megváltoztatására f o r d í t j a . Elmond-h a t j u k , Elmond-hogy a különböző Elmond-hőmérsékletű testek Elmond-hőmérsékletkülönbsége kiegyenlítődni igyekszik és ez a hőanyagelmélet legfontosabb megál-lapítása.
Végezetül a hőanyagelmélet bírálatához térek vissza. Mint m á r említettem a látens hő felismerése okozta a hőanyagelmélet ellent-mondását. R u m f o r d logikusan átgondolt kísérleteivel megdöntötte a hőanyagelméletet. Az ú j elmélet rendszerét ő nem t u d t a megalkotni, de a hiányosságokra világosan r á m u t a t o t t . R u m f o r d elgondolása a kö-vetkező volt: „amennyiben van hőanyag, akkor az a környezetétől el-szigetelt testből csak k&rlátolt mennyiségben vonható ki". (Fényes
-anyagkészlet sohagem a p a d ki, dörzsöléssel korlátlan mennyiségben tud hőt termelni, anélkül, hogy az összedörzsölt anyagok bármilyen szerkezeti elváltozást is m u t a t n á n a k . Ha a meleg valóban a hőanyagtól származna, a hőanyagnak egyszer el kellene fogynia az összedörzsölt tárgyakból, ilyen f o g y á s n a k azonban nyomát sem találta. Rumford ilyen módon arra az e r e d m é n y r e jutott, hogy a hőállapotot nem vala-milyen hőanyag, hia^em az anyag belső mozgása idézi elő. A jelenség oka, hogy a dörzsölt t á r g y a k mozgási energiája átalakul s ez okozza a hőmérsékletemelkedést.
5. Az entrópia fogalom
Az entrópia fogalom értelmezése kb. 100 éve alakult ki. Az e n e r -gia megmaradásának felismerésétől kezdve (1848 táján) a termodina-mika rohamosan fejlődik, de egységes elmélet kialakításában
Thom-sonnak és Clausiusnak v a n nagy szerepük. Kb. 1850-ben vezeti be Thomson a „belső h ő " (mechanikai energia) fogalmát. A belső ener-gia elnevezés viszont Clausiustól ered (1864-ben). Ugyancsak Clausius-tól ered a t e r m o d i n a m i k a első főtételének energia felbontása is. Az első főtétel, mint ismeretes k i m o n d j a : „hogyha egy vizsgált
rendszerrel dQ mennyiségű hőt közlünk, a rendszer belső energiája dU é r t é k -k e l megnöve-kszi-k és ezen-kívül -külső teste-ken dL m u n -k á t végez." (Fé-nyes I m r e : Entrópia) Clausius ezt a belső energiát felbontotta „valódi h ő " - r e és „látszólagos" hőre. Ebből származott a hasznos és „szabad" energia fogalma. Clausius meg a k a r t a határozni a körfolyamatok
energiaátalakulás m é r t é k é t és közben eljutott az entrópia fogalomhoz.
Kimutatta, hogy egy k ö r f o l y a m a t esetében, melyet izoterm és
adiaba-y Qt
tikus szakaszpárokból képzelünk összetettnek, f e n n á l l a (í) ö s z" szefüggés. A összefüggést kezdetben termodinamikai f ü g g
-vénynek nevezték. T u l a j d o n k é p p e n a német és görög szótár szerint összehasonlításból ered az entrópia szó.
die V e r w a n d l u n g (átalakulás) = evtoojcq''
Az entrópia egyik közismert megfogalmazása a következő: Egy z á r t hőtani rendszer mindig olyan magától végbemenő vál-tozásokon megy keresztül, ahol a rendszer e n t r ó p i á j a (energia átala-kulása) a m a x i m u m f e l é törekszik. A Clausiustól származó entrópia-megfogalmazást az idealista filozófia örömmel fogadta, mert úgy vél-ték, hogy a tétel a világ kezdetének és végének igazolására szolgál. Ugyanis Clausius egyik dolgozatában így f e j e z t e ki gondolatát: „ . . . a világegyetem e n t r ó p i á j a a m a x i m u m felé törekedvén, a egyetem a termodinamikai egyensúly állapota felé t a r t . . . " A világ-egyetem ily módon bekövetkező állapotát „hőhalál"-nak szokás nevez-ni. Az idealista filozófusok ezt igyekezték félremagyarázni és a saját
ideológiájuk erősségének tekintették. Bár Clausius a maga korában (1867), m á r világosan r á m u t a t o t t a helytelen filozófiai alkalmazásra, m e r t . . amikor e tettel a világegyetem egy általános alaptörvény-szerűségét k í v á n j u k kifejezni, a következőképpen f o g a l m a z h a t j u k : az energia egyik f o r m á j a alakulhat az energia másik f o r m á j á v á , de eköz-ben az energiamennyiségéből sohasem veszhet el semmi sem, a világ-b a n előforduló összes energia épp oly állandó, m i n t a világvilág-ban meg-lévő összes a n y a g m e n n y i s é g . . ." (R. Clausius: A mechanikai hőelmélet
második tételéről.)
A materialista és az idealista szemlélet között heves vita indult m e g a „hőhalál''-tétel körül, s ez a vita még m a sem zárult le teljesen. Meg kell mondanunk, hogy a bizonyítható tények egytől-egyig a mate-rialista világnézet mellett szóltak, azonban vannak olyan hipotézisek, — melyeknek lehetetlenségét még nem sikerült bizonyítani —• melyek a „hőhalál" bekövetkezésére utalnak. Viszont azt is meg kell jegyez-n ü jegyez-n k , hogy a ,,hőhalál"-tétel a hőtajegyez-nbajegyez-n jegyez-nem jegyez-n y e r t polgárjogot: ez ki-mondottan világnézeti probléma. így a dialektikus gondolkodásra való oktatásban igen fontos ennek a kérdésnek a tisztázása.
A főkérdés az, hogy a világegyetemre érvényes lehet-e egy olyan tétel, amely véges zárt rendszerre vonatkozik. Azaz a világegyetem
véges zárt rendszernek tekinthető-e? Igen sok fizikus és csillagász
foglalkozott ezzel a kérdéssel, s így ezek részletes ismertetésére nem térek ki. Talán elegendő lesz, h a a helytelen felfogásokból csak a New-ton-féle hipotézist ismertetem. Newton egyik levelében az alábbiakat í r j a a gravitációs törvény világmindenségre kiterjesztett érvényesü-lésének feltételeiről: „Ha a tér, amelyben az anyag eloszlik, véges vol-n a a tér külső részévol-n elhelyezett avol-nyag a vovol-nzás értelmébevol-n arra tö-rekednék, hogy a belső részeken helyezkedjék el, a tér központja felé esnék, s ott egyetlen nagy, gömbalakú tömeget alkotna. Á m ha az anyag egy végtelen térben oszlana el egyenletesen, sohasem egyesül-h e t n e egyetlen tömegben, egy része egyesülne, egyesül-hogy egy tömeget, egy másik része, hogy egy másik tömeget alkosson. így e végtelen tér-b e n végtelen nagy számú tömeg volna, amelyeket nagy távolságok vá-lasztanának el egymástól. . ." Newton gravitációs törvénye nagy pon-tossággal beigazolódott a Naprendszeren belül, és érvényesnek bizo-n y u l t a kettős csillagokra is. A bizo-newtobizo-ni tér-fogalombizo-nak egyik ellebizo-nt- ellent-mondásos volta abban rejlik, hogy a teret és az időt függetlennek gondolta az anyagtól s úgy alkotta meg az euklideszi geometriára épült térelméletet. A különböző tudományok eredményeit a filozófia általá-nosítja, és a korszerű tudományos filozófia, a dialektikus materializ-m u s helyes választ adott a világegyetematerializ-m végtelenségének kérdésére. A materialista filozófiának abból az alapvető tételéből kell kiindul-nunk, hogy minden ami létezik, vagy anyag, vagy a n y a g tulajdonságá-val bíró objektív tulajdonságá-valóság. Az anyagi világon kívül nincs még egy tulajdonságá- vala-milyen más, nem anyagi világ, valavala-milyen „túlvilág". Ebből következik, hogy az anyagi világnak nem lehet ha,tása, m e r t a hatás azt jelentené, hogy r a j t a t ú l már v a l a m ü y e n n e m anyagi világba jutnának. Más, nem
anyagi világ nincsen. De az anyagi világ kimeríthetetlen változatossá-gú. A világ végtelensége n e m egyszerűen mennyiségi, h a n e m ezen túlmenően és elsősorban minőségi végtelenséget jelent. Ezekután t é r -j ü n k vissza a „hőhalál" elmélethez, s foglal-juk össze Engels szavaival az elmélet helytelenségét: „Clausius azt bizonyítja, hogy a világot t e -r e m t e t t é k , tehát az anyag te-remthető, tehát elpusztítható, t e h á t az erő, illetve mozgás is t e r e m t h e t ő és elpusztítható, t e h á t az egész t a n í t á s az „energia m e g m a r a d á s r ó l " képtelenség tehát az ő ebből levont valamennyi következtetése is képtelenség. Clausius második tétele bármilyen f o r m á b a n jelenik is meg, szerinte energia vész el, ha nem mennyiségileg, minőségileg. Az entrópia természetes úton nem semmisíthető meg, ezzel szemben teremthető. A világ ó r á j á t fel kell húzni, akkor azután jár, míg egyensúlyba n e m kerül, melyből csak csoda indíthatja meg ú j r a . A felhúzásra f o r d í t o t t energia legalább is minőségileg, elveszett és csak külső lökés ú t j á n állhat elő ú j r a . A kül-ső lökésre tehát kezdetben is szükség volt, a világegyetemben feltalál-ható mozgás, illetve energia mennyisége t e h á t nem mindig ugyanaz, az energiát tehát t e r e m t e n i kellett, tehát teremthető, t e h á t megsem-misíthető. Ab a b s z u r d u m ! " (A természet dialektikája.)
Engels érvelése két fontos következtetésre vezet:
a ) A világmindenség végtelenségére, m e r t a „világ ó r á j á t " csak külsőleg lehetett f e l h ú z n i ! Ez pedig azt jelenti, hogy a világmindensé-gen kívül még v a n „valaki" — m é g ha szellem is — aki a külső lökést biztosítja. Ez pedig a világ véges voltának ellentmondása.
b) Az energia és impulzus megmaradására; ugyanis ha a világ „ ó r á j a " egyszer m a j d „lejár", úgy valamikor fel kellett „húzni". A fel-húzáshoz szükséges energiával és impulzussal az anyagi világ előzően nyilvánvalóan n e m rendelkezett, vagyis a t e r e m t ő aktus feltétlenül ellentmond az energia és impulzus megmaradásának, ezért feltétele-zése abszurdum.
A felsorolt és részletesen ismertetett fogalmakat célszerű a főiskolai oktatónevelő m u n k á n k b a n az alábbi sorrendben beiktatni a t a n
-t á r g y i a n y a g u n k b a :
1. Az anyag és tömeg fogalmát 1964—65. t a n é v r e előírt tanul-m á n y i jegyzetünk „Bevezetés" cítanul-mű részébe szükséges beiktatnunk. B á r ebben a részben több fogalmat (állapot, belsőenergia, hőmennyi-ség, hőmérséklet) igen vázlatosan tárgyal a szerző, célszerűnek látszik ezzel a két fontos fogalommal kibővítenünk hallgatóink fogalom kia-lakítását.
2. A hő és hőmérséklet fogalmát t a n u l m á n y i jegyzetünk „Ther-m o „Ther-m e t r i a " cí„Ther-mű f e j e z e t é b e n szükséges tisztázni.
3. Az entrópia fogalmát és a szoros összefüggésben lévő „hőhalál" elmélet t a n u l m á n y i jegyzetünk „Thermodinamika" című fejezetének a „Thermodinamika II. f ő t é t e l é n e k " részében célszerű tárgyalni. Ta-n u l m á Ta-n y i jegyzetüTa-nk vázlatosaTa-n ismerteti az eTa-ntrópia törtéTa-neti és filo-zófiai tükröződését és emiatt föltétlenül szükséges az oktatónak ezt
a nagy lehetőséget felhasználni arra, hogy a hallgatók világnézeti f e j -lődését elősegítse. A felsorolt öt fogalmi problémát összefoglalva le-szögezhetjük, hogy a fizikusnak a fogalmi definíciót úgy kell megadni, hogy a dialektikus gondolkodás alapján világosan megértsék
hallga-tóink a definiált fogalom objektív jellegét.
A mozgás dialektikus vizsgálata a hőtan tanításában
A mozgás természetének mélyebb vizsgálata csak az absztrakció segítségével történhet. A mozgás mibenlétét nem lehet megmagyaráz-ni, ha nem vesszük figyelembe, hogy a mozgás egyik anyagi állapot-ból a másik anyagi állapotba való átmenet, továbbá, hogy minden fo-lyamatban vannak siettető és késleltethető elemek, s a mozgás éppen ezeknek az ellentéteknek a harcából fakad. A dialektikus materializ-mus a tudományok eredményeit felhasználva, a mozgást az anyagtól elválaszthatatlannak t a r t j a és általánosan értelmezi. A mozgás magá-ban foglal minden változást: a mozgás az egyik állapotból a másikba való á t m e n e t e t jelent. Ha a hő jelenségeket mélyebb értelemben meg-vizsgáljuk, akkor arra a következtetésre jutunk, hogy mindegyik, ki-vétel nélkül a mozgással (hőmozgással) magyarázható. A legegyszerűbb jelenségek: a hőmérsékletváltozás, a hőmérsékletváltozás h a t á s á r a be-következő vonalas és térfogati változások, nyomásváltozások . . . stb., mind az anyag mozgására vezethető vissza. Ugyancsak nagy lehetőség kínálkozik a fizikatanár számára annak bizonyítására, hogy a mozgás az anyag — pl. „egy zárt rendszer" — egyik állapotából a másik ál-lapotába való átmenetet jelenti, amikor Boyle Mariotte és Gay-Lussac törvényeit tanítja. Az izotermikus, izochor, izobár és adiabatikus vál-tozások a gázok állapotának változásait í r j á k le. A t e r m o d i n a m i k a fő-tételei a mozgás elpusztíthatatlanságának a kérdését t á r g y a l j á k . Az el-ső főtétel, az energia megmaradását, illetve egyik f a j t á j á n a k a másikba szigorú törvényszerűség szerint való átalakulását m o n d j a ki. Ez a t é -tel a mozgás mennyiségi megmaradását, elpusztíthatatlanságát és te-remthetetlenségét igazolja az élettelen természeten belül. A termodi-namika második főtétele — az előzőkben tárgyalt entrópia-tétel — a változások irányára ad felvilágosítást. Úgy is megfogalmazhatjuk, hogy a mechanikai és hőenergia közötti kölcsönhatásnak mozgás tör-vényeit t á r j a fel.
Összefoglalva a hőmozgás lényegét megállapíthatjuk, hogy a hőmozgás nagyszámú részecskékből álló fizikai rendszer elemeinek r e n d -szertelen mozgása. Ez a mozgás nem írható le a dinamika törvényeivel, az egyes részek mozgása nem ad képet a hőmérsékletről, a részek kö-zötti kölcsönhatás speciális törvényszerűségek fellépését eredményezi. Sem a hőmozgás, sem a mechanikai mozgás nem árul el semmit azok-nak az erőknek a természetéről, amelyek létrehozzák, előidézik, más szóval, nem függnek egy meghatározott anyagfajtától.
A mennyiségi és minőségi változások az egyes hője lenségeknél Először is vizsgáljuk meg, hogy mit é r t ü n k mennyiségi és minő-ségi fogalmon. Logikai f o r m á b a n célszerű a minőség fogalmával kez-deni. A minőség a dolgokkal és a folyamatokkal elválaszthatatlanul összefüggő meghatározottság. A minőség a dolgok — folyamatok — belső s t r u k t u r á j a . A minőségi változás az adott dolog, vagy folyamat megszűnését és egy ú j dolog ill. folyamat l é t r e j ö t t é t jelenti. A minőségi változás során nem minden tulajdonság változik meg, csak a f o -lyamat szempontjából lényeges tulajdonságok. A mennyiség a dolgoknak és a f o l y a m a t o k n a k külsődlegesebb meghatározottsága, mint a m i -nőség. A dolgok m e n n y i s é g e bizonyos határok között változtatható, anélkül, hogy a minősége változna. Igen találóan fejezi ki Hegel ezt a sajátosságot: ,,A végbemenő mennyiségi változás először valami egész ártalmatlannak látszik, de még valami más is lappang mögötte, s a mennyiséginek az a látszólag á r t a t l a n változása mintegy csel a m i -nőséginek m e g m a r a d á s á r a . " (Hegel: A filozófiai tudományok enciklo-pédiájának alapvonalai.)
Vizsgáljuk meg, hogy a mennyiségi és minőségi változások a h ő t a n melyik szűkebb á g á b a n hasznosítható legcélszerűbben az oktató-nevelő m u n k á b a n . A fizika fejlődésének, egyik fontos állomása a moleku-láris hő-elmélet, és a kinetikus gázelmélet kialakulása. Robert Mayer és Joule nevéhez f ű z ő d i k az a fontos felfedezés, amely kimutatta, hogy a hőenergia és mechanikai energia között kölcsönhatás van. Fel-állították azt a tételt, hogy a hő rendszertelen molekulamozgás egyik alakja. Jólehet, hogy ez a szabálytalan mozgás mikroszkopikus m é r -tékben közvetlenül n e m látható, de ,,hő" a l a k j á b a n mégis megnyilvá-nul számunkra. E n n e k alapján fejlődött ki a kinetikus gázelmélet, amely abból a feltevésből indult ki, hogy egy gáz szabálytalan moz-gásban lévő molekulákból áll.
A kinetikus gázelmélet fejlődése azért is fontos, m e r t az első pél-dát n y ú j t o t t a a f i z i k á b a n a természeti törvények egy minőségileg ú j oldalára, tudniillik a r r a , hogy makroszkopikus szinten nagyarányú átfogó statisztikus szabályosságok érvényesülhetnek, amelyek n a g y j á -ból függetlenek az atomi szinten végbemenő mozgásoktól.
Ezek után k ö n n y e n megmagyarázhatjuk, az állapotváltozások okait, és f e l i s m e r h e t j ü k a mennyiségi és minőségi összefüggéseket. Is-mert dolog, hogy az anyagok gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotainak minőségi sajátosságát régen egyszerűen „tudomásul v e t -ték". A kinetikus hőelmélet lehetővé tette, hogy meg is magyarázzuk ezeket a sajátosságokat.
Ez röviden a következő:
1. A gáz halmazállapot jellemző sajátossága:
a) a molekulák rendszertelen mozgásban vannak, b) nagy k i n e t i k u s energiával rendelkeznek, c) a rendelkezésre álló teret betöltik.
2. Átalakulási szakasz sajátosságai:
a) hőmérséklet süllyedésekor a molekuláris energiája csökken, b) kondenzációs (cseppfolyósodási) ponthoz közeledve
megkez-dődik a molekulák stabil rendeződése. 3. Folyadék halmazállapot jellemző sajátossága:
a) n e m foglalja el a rendelkezésére álló teret teljes egészében, b) ú j , az előzőktől eltérő tulajdonságok: viszonylagos
össze-nyomhatóság, nedvesítő képesség, oldóképesség, stb. 4. Átalakulási szakasz sajátossága:
a) sűrűség növekedés: molekuláris energia-csökkenés, b) a fagyásponton kristályképződés.
5. Szilárd halmazállapot jellemző sajátossága: a) meghatározott térfogat és ajakstabilitás, b) deformálhatóság,
c) ú j tulajdonságok: fényáteresztő képesség, röntgensugár-el-hajlási képe stb.
Amint látjuk, a molekulamozgás átlagos kinetikus e n e r g i á j á n a k
mennyiségi változásai sorozatos minőségi változásokat hoznak létre
az anyag makroszkópos tulajdonságaiban. Ezek a minőségi változások a kritikus hőmérsékletek megközelítésekor rendszerint már előrevetik á r n y é k u k a t . A kritikus hőmérsékleti ponton való áthaladáskor két do-log t ö r t é n i k :
1. létrejönnek az ú j minőség kialakulásának feltételei és
2. mindkét halmazállapotban közös tulajdonságok ugrásszerűen megváltoznak (pl. fajhő, sűrűség).
A részletes elemzés után e l m o n d h a t j u k , hogy a fizikában, a minő-ségi változás leglényegesebb és legjellemzőbb vonása az, hogy az adott összefüggési keretben ú j f a j t a tényezők válnak jelentőssé s ennek kö-vetkeztében ú j törvényszerűségek érvényesülnek az illető jelenségek körében.
* * *
Jelen t a n u l m á n y o m b a n nem törekedtem a dialektikus materializ-mus minden idevágó tételének részletes kidolgozására, hanem csak arra igyekeztem rávilágítani, hogy oktató-nevelő m u n k á n k milyen nagy lehetőséget n y ú j t a hallgatóink világnézeti nevelésének kialakításában. A lehetőséghez m é r t e n mindent el kell követni annak elhárítására, hogy a hallgató a vele közölt helyes ismeretekhez helytelen k o m m e n -tárt fűzhessen. Ezért a fizika oktatásában arra mindenképpen kell időt szakítani, hogy képet kapjon magáról a fizika egészéről, a fizika k u t a -tási módszereiről, kapcsolatáról más tárgyakkal és tudatosítani kell benne, hogy mindaz, amit a főiskolán mint fizikát tanul, hogyan helyezkedik el a fizika egészében és hogyan szolgálnak a fizikai isme-retek a filozófiai általánosítás anyagául.
F E L H A S Z N Á L T IRODALOM 1. A m a r x i s t a filozófia alapjai.
2. Entrópia: F é n y e s I m r e
3. Materializmus és fizikai idealizmus: Fogarasi Béla 4. Fizika III.: D a r v a s Andor—Somos János (Jegyzet). 5. A természet d i a l e k t i k á j a : Engels
6. Márkus György: Természettudomány—világnézet—filozófia (Társadalmi Szem-le, 1963. 12. sz.)
7. Kocsi F e r e n é : Világnézeti nevelésünk természettudományos alapjai. 8. Kocsondi A n d r á s : Világnézeti nevelésünk természettudományos alapjai I—II.
kritikája. (Társadalmi Szemle 1963. 6. sz.) 9. A k u l t ú r a v i l á g a : Világirodalom—Filozófia.
