У древних греков слово «энергейя» (εμεργεια) означало деятельность. В современном естествознании смысл его иной: не собственно деятельность, а только способность ее осуществлять, т. е. способность совершать работу.
Всего двести лет назад слово «энергия» не являлось общеупотребительным. Более того, ученые не могли договориться между собой, о чем именно идет речь. На становление понятия ушло практически полвека. И главную роль в этом процессе сыграла теплота. Возможность за счет теплоты совершать механическую работу заставила на новом уровне пересмотреть все понятия, связанные с тепловыми процессами.
Термин «энергия» употребляли и Аристотель, и Г. Галилей, и Д. Бернулли, называвший энергией механическую работу. В литературе по физике слово появилось в 1807 г., когда Томас Юнг обозначил так «живую силу» движущегося тела — кинетическую энергию{346}. Однако термин прижился не сразу — еще лет сорок для этой цели использовали привычное словосочетание — «движущая сила».
Томас Юнг
Готфрид Вильгельм Лейбниц
Возможно, изменение терминологии произошло бы и раньше, если бы в механике не возникла путаница с сохранением «движущей силы». Готфрид Вильгельм Лейбниц считал, что сохраняется «живая сила» — mv2. Именно этому произведению в 1695 г. он присвоил такое название. Напротив, Рене Декарт (см. т. 1, глава 5, п. 5.4) полагал, что истинной мерой силы является произведение mv — импульс или количество движения. Маркиза Эмили дю Шатле в своей книге «Уроки физики» («Institutions de Physique»), опубликованной в 1740 г., объединила идею Лейбница с практическими наблюдениями Виллема Гравесена, чтобы показать: энергия движущегося объекта пропорциональна его массе и квадрату его скорости (не скорости самой по себе, как полагал Ньютон).
Еще до введения понятия энергии отдельные ее свойства были обнаружены опытным путем, а некоторые следовали из правдоподобных рассуждений. Главным наблюдением было то, что в замкнутой системе энергия сохраняется. Его сформулировали в виде своеобразного принципа: вечный двигатель невозможен. Механики заявляли: трение уничтожает «живую силу», не давая ничего взамен. Еще одно важное наблюдение сделали химики, а именно, Г.И. Гесс в виде закона сохранения сумм тепла. Сначала этот закон трактовали как следствие неуничтожимости теплорода. Лишь много лет спустя пришло осознание того, что причиной этого закона является наличие некоей функции состояния, значение которой зависит только от параметров системы (давления, температуры и др.) и никак не связано со способом перехода в это состояние. Эта функция получила название внутренней энергии.
Впервые термин кинетическая энергия использовал Гюстав Гаспар Кориолис в 1829 г., а спустя 24 года инженер Уильям Ренкин применил понятие потенциальная энергия.
В 1850-х гг. У. Томсон, лорд Кельвин и инженер У. Ренкин начали работу по замене устаревшего языка механики на язык термодинамики{347}. У. Томсон соединил знания об энергии в законы термодинамики, что способствовало стремительному развитию химии. В 1881 г. он заявил перед слушателями: «Само слово энергия, хотя и было впервые употреблено в современном смысле доктором Томасом Юнгом приблизительно в начале этого века, только сейчас входит в употребление практически после того, как теория, которая дала определение энергии, … развилась от просто формулы математической динамики до принципа, пронизывающего всю природу и направляющего исследователя в области науки»{348}.