Помоги проекту - поделись книгой:
Во-вторых, они держатся того, что взаимное притяжение частиц между собой, вес тела и сила тяготения - суть неотъемлемые свойства и качества всякой материальной частицы, находящейся во вселенной, и никакого исключения не допускают; они говорят, - если эфир существует в междупланетном пространстве, то он должен быть причислен к числу весомых материй, как бы он ни был размельчён или разжижен.
В-третьих, они никакого эфира между материальными частицами тел не признают, а всё взаимное отношение и их воздействие друг на друга объясняют свойствами, которыми обладают эти материальные частицы.
Эти, по-видимому, небольшие допущения совершенно меняют весь взгляд на строение материи, и они, может быть, упрощают его, но вместе с тем препятствуют более глубокому изучению её. И в самом деле, какой простор оставляется мысли и возможности дальнейшего изучения природы и сущности материи, если нам с молодых лет внушают, что свойство материи есть притягиваться к материи, и где бы только ни скопилась материя, она, по врождённому своему свойству, должна притягивать всякую другую материю, скопившуюся в меньшем количестве. Нам смолоду внушают, что это закон природы, что это аксиома, в которой никто не сомневается, что иначе думать - преступление. Возьмите любой учебник физики, и вы встретите приблизительно следующее: «причина, заставляющая все тела падать на землю, называется силой тяжести. Стремление это тел падать на землю ясно показывает, что между землёй и окружающими её телами действуют силы, которые должны называться притягательными».
Затем никаких разъяснений относительно того, - что такое сила, что её возбуждает, отчего именно она действует так, а не иначе? Да и какие же нужны объяснения, если это аксиома и вполне доказанный закон природы, заключающийся в свойствах самой материи? И это, впрочем, не в одних учебниках; мы встречаем у Гирна в его сочинении (L’avenir du Dynamisme, 1886, р. 5) следующее мнение: «Ньютон сказал очень благоразумно, что всё происходит так, как будто бы тела притягивались. Со времени опыта Кавендиша подобная осторожность была бы бессмыслицей. Притяжение вошло в область приобретённых ясных и простых фактов. Я не думаю, чтобы теперь нашёлся хотя один астроном, который бы приписывал слову притяжение условный смысл и тем самым смешивал действительный факт с гипотезой».
Комментатор Ньютона, Котес, (Principes de Newton: 1713, р. XXIX), утверждает прямо в своём предисловии, что Ньютон полагал тяжесть свойством, присущим материи, точно так же как протяжённость и подвижность.
На это мы должны возразить:
1) что Ньютон не смотрел на притягательную силу, проявляющуюся как в частичном протяжении каждого тела, так при тяготении его, как на свойство, присущее веществу. Это вполне доказывается теми оговорками, которые он нашёл нужным сделать, передавая в своей «Principia» закон всемирного тяготения и условия движения планет; а именно, он говорит: «Я объяснял небесные и морские явления силой тяготения. Эта сила порождается какой-то причиной, которая проникает до самого центра солнца и планет, ничего не утрачивает в своей активности; она находится в зависимости от количества вещества, и действие её распространяется во все стороны на громадные расстояния, уменьшаясь постоянно обратно пропорционально квадратам расстояний. Мне ещё не удалось вывести из явлений причину этих свойств тяготения, а я гипотез не изобретаю... Достаточно того, что тяготение существует, что оно действует по законам, которые были нами изложены и что оно объясняет все небесные и морские движения. Словом, тяготением я выражаю то стремление, которое имеют тела сближаясь, от чего бы ни зависело это стремление: от действия ли самих тел, ищущих друг друга, или влияющих друг на друга истечениями, или же от действия эфира, воздуха или какой-нибудь другой среды, - вещественной или невещественной, - которая бы как-нибудь толкала друг к другу те тела, которые в ней плавают».
Совершенно в том же духе высказывается Ньютон в своём третьем письме к Бентлею: «Непостижимо, каким образом неодушевлённая, грубая материя могла бы влиять на другое тело без посредства чего-либо и без непосредственного прикосновения, как это должно было бы быть, если допустить подобно Эпикуру, что тяжесть присуща материи. Эта одна из причин, по которой я бы вас просил не приписывать мне доктрины тяготения, как свойства присущего материи, и что оно может действовать на расстоянии без посредства чего-либо, что бы могло передать влияние силы одного тела на другое, представляется, по моему мнению, такой большой нелепостью, допустить которую не может ни один человек, способный рассуждать о философских вопросах. Тяготение должно быть следствием действия какого-либо посредника, который постоянно согласуется с точными законами, но материален ли этот посредник или нематериален, - это вопрос, которого решение я предоставляю читателю».
Итак, сам Ньютон никак не выяснил себе сущности тяготения, а следовательно, те учёные, которые, ссылаясь на него, учат, что тяготение есть какое-то свойство, присущее всем телам, делают крупную и непростительную ошибку, тем более, что воззрения Ньютона на этот предмет были совершенно определённы и вместе с тем диаметрально противоположны, что мы можем наглядно видеть из того, как он заканчивает своё превосходное сочинение «О математических началах естествознания»: «Все правильные движения, - сказал он, - (в солнечной системе) происходят не от механических причин. Этот прекраснейший союз солнца, планет и комет мог произойти от назначения и власти существа Разумного и Всемогущего ... Всем этим управляет не душа мира, а Господь всяческих, Вседержитель вечный, бесконечный, всесовершенный, всеведущий, всемогущий, вездесущий ... Мы знаем Его только по Его свойствам, только по премудрому и всеблагому устройству всех вещей и по причинам конечным, и чтим Его, зная Его владычество; ибо без владычества, без промысла и без причин конечных Бог был бы не более, как судьба, или природа».
Незнание начальной причины не помешало Ньютону открыть геометрический закон движения тел; принимая ускорение за факт, нетрудно было дать себе отчёт во всех подробностях звёздной механики и притом с такой точностью результатов, которая не могла быть поколеблема самыми тщательными астрономическими наблюдениями. Кроме того, Ньютон своей системой объяснил массу явлений, например: приливов и отливов, притяжение падающих тел, фигуру земли, притяжение, оказываемое массами гор и т.д., не прибегая к тем магнитам, помощью которых те же явления объяснялись до него Жильбером и Кеплером. Она значительно подвинула знания того века; но отождествление планетной силы с земным тяготением нисколько не пролило света на вопрос о происхождении её и ничего не прибавило к доказанным уже законам её действия.
2) Лейбниц открыто протестовал против всяких врождённых свойств, присущих материи, и утверждал, что материя не может иметь никаких первоначальных качеств, которые не вытекали бы из её сущности, потому что подобные qualitatis occultae были бы чудо. (Opera philos. изд. Эрдмана, стр. 485, 568, 732 и 777).
Против подобных qualitatum occultarum восставали Дю-Буа-Реймонд и Секки и очень многие другие.
И действительно, в положении, что сила есть свойство материи нельзя не усмотреть множества несообразностей. Говоря вообще, в обширном смысле, силы действительно не могут быть отделены от материи, ибо, в таком случае, материя перестанет быть материей - это понятно; но, с другой стороны, не трудно также видеть, что в этом положении смешиваются два совершенно отдельные понятия, имеющие разную природу, вследствие чего было бы правильнее отделять их друга от друга и не смешивать вместе; а именно: материю с силой. Мы видим то же в силе химического сродства; мы не можем из воды выделить кислород без того, чтобы она не перестала быть водой, но мы это всё-таки делаем и убеждаемся в следствиях. Мы не можем себе представить точку во вселенной, где бы силы не действовали на неё, - это совершенно справедливо; но заключить из этого, что сила есть свойство материи тоже нельзя, ибо всё-таки можно себе представить силу, переставшую действовать и в таком случае является невольный вопрос: во что превратится материя?
Это совершенно естественный вопрос, который может подлежать исследованию; равно должен подлежать исследованию вопрос: почему считают силу свойством материи, а не материю продуктом силы или движения? Это опять совершенно разные понятия, требующие анализа, разъяснений и соответствующих доказательств.
На эти вопросы мы не находим ответов в положительных науках и никакого ясного представления по ним мы себе сделать не можем.
Попробуем глубже вникнуть в эти положения:
1) Предположим, что сила есть свойство материи и что в природе эфира нет, мы простым и логическим рассуждением должны дойти прямо до абсурдов; а именно: если мы себе представим, что частицы материи обладают некоторым деятельным началом, сосредоточенным внутри их, то должны допустить, что частицы действуют друг на друга без всякого посредства через абсолютную пустоту. Такая роль силы совершенно непонятна, она заставляет допустить, что тела оказывают влияние друг на друга через расстояние, т.е. что силы действуют там, где их нет - гипотеза в высшей степени невероятная в обоих случаях, имеем ли мы дело с громадными междупланетными расстояниями, или тогда, когда мы обратимся к атомам каждого тела.
Мы невольно себя спрашиваем: как действует земля на солнце через пустоту? Надо же предположить, что сила выходит из тела или действует на расстоянии, - или мы должны предполагать, что силы распространяются наподобие токов? - и опять мы приходим к абсурдам. Если частицы не могут сами соприкасаться между собой для передачи своих сил, - они должны иметь посредника при этой передаче, каковым опять должен явиться эфир, без него же мы никакого воздействия одной частицы на другую допустить не в состоянии.
2) Мы встречаем громадное затруднение при разборе сил со стороны стремления их, т.е. направления их воздействий на соседние частицы. Прилагая это «стремление» к частичному притяжению, мы видим, что оно должно быть направлено то в ту, то в другую сторону, т.е. силы являются то притягательными, то отталкивательными; это изменение стремления делается непонятным и требует опять массу новых доказательств и, во всяком случае, как аксиома принято быть не может.
Современная физика окончательно избавилась от представления материи, обладающей отталкивательными силами, - этой старой гипотезы, не дававшей ответа даже на такие основные вопросы, как, напр., вопрос о тех границах, за которыми эти таинственные агенты прекращают своё действие и уступают поле битвы своим противникам - притягательным силам.
3) Вся система взаимного притяжения частиц между собой основана на совершенно бездоказательном положении, принимающем, что если мы две материальные частицы поместим в пустое пространство, то они, в силу своей притягательной способности, должны оказать взаимное воздействие и стремиться друг к другу по известным законам. Такое положение не может в свою защиту привести ни одного факта, во-первых, потому что мы не можем наблюдать действие только двух частиц, а тем менее в абсолютной пустоте. Во-вторых, мы всегда имеем дело с массами частиц или телами, находящимися или в одной, или в другой среде. «И поэтому, - говорит А. Секки, - полагаем, что основное начало притяжения материи не может опираться ни на какое опытное данное. Произошло же оно на свет, по всей вероятности, таким образом: видя, что все небесные тела притягиваются друг к другу и имеют шарообразную форму, теоретики, с помощью математической фикции, представили себе всю их массу сосредоточенной в их центре, т.е., говоря иначе, свели их мысленно к простым атомам, или частицам. Но эти движения происходят не в абсолютно пустом пространстве, и потому можно ещё спросить, не порождаются ли они скорее действием внешнего побуждения, чем теми внутренними силами, которыми теоретики в таком изобилии, совершенно гадательно, наделили частицы материи. Старинные физики, и даже сам Ньютон, оставили этот вопрос открытым. Математики здесь не могут ничего решить, и если им известно, что два тела притягиваются между собой со скоростью, находящейся в известной зависимости от отделяющих их друг от друга расстояний, то это положение не более как эмпирический закон, нисколько не поясняющий причины явления и не указывающий, вызывается ли это притяжение внешним побуждением или внутренним. Повторяем ещё раз, что взаимное притяжение двух частиц, находящихся в пустом пространстве, есть не что иное, как чисто математическая фикция».
Скажем более. Основываясь на фактах, следует полагать, что две уединённые материальные частицы, в совершенную противность основному закону тяготения, должны скорее отталкиваться, чем притягиваться. Не видим ли мы, в самом деле, что расширительная сила увеличивается вместе с разрежением материи и что напряжение её достигает своего максимума там, где эта материя наиболее разделена, как это бывает, например, при прохождении её через скважные вещества?
Пока наука признавала существование только осязаемой материи, было ещё позволительно представлять себе междупланетные пространства абсолютной пустотой: но теперь, когда доказана возможность существования не только среды, неуловимой для наших чувств, но и проявления с её стороны могущественных действий, мы имеем полное право считать доказанным, что притяжение, производимое одним телом на другое, никогда не замечается между двумя изолированными атомами, а постоянно только между системами атомов и притом внутри материальной среды. Все эти явления в действительности много сложнее и гораздо более непонятны, чем рисуют их люди, знакомые с этим предметом поверхностно. Дю-Буа Реймонд говорит следующее:
«Сила (насколько она мыслится как причина движения) есть не что иное, как замаскированное порождение непреодолимой склонности к олицетворению, которая нам врождена, как бы риторическая уловка нашего мозга, который хватается за иносказательный оборот, потому что ему недостаёт ясного представления для прямого выражения. В понятиях о силе и веществе мы видим возвращение того же дуализма. Это, в утончённом виде, та же потребность, которая некогда заставила людей населить рощи и источники, скалы, воздух и море созданиями своего воображения. Что мы выигрываем, когда говорим, что вследствие взаимной силы притяжения сближаются между собою две вещественные частички? - Ни тени вникания в сущность процесса. Но довольно странно, для присущего нам стремления к причинам есть некоторого рода удовлетворение в непроизвольно являющемся перед нашим внутренним оком образе: руки, которая слегка подталкивает косную материю, или невидимых рук полипа, которыми частички вещества обхватывают одна другую, стараются притянуть к себе друг друга, наконец, сплетаются в один узел». (Unt. u. thier. Elect. Berlin. 1848). (Ланге, т. II, стр. 185).
4) Нельзя не указать ещё на несообразность в учении о материи; многие учёные, даже в настоящее время, принимают, что вещество одновременно инертно и притягивается по каким-то законам. Логичнее было держаться одного какого-нибудь положения, ибо оба одновременно существовать не могут: если частицы сближаются в силу свойств своих, то можно ли говорить, что они инертны? В таком случае они активны, и всё здание механики, воздвигнутое на идее инерции, рушится.
К величайшему сожалению, с самых времён Ньютона до настоящего времени, т.е. в продолжение более полутораста лет, физики нисколько не подвинули и не разъяснили этого вопроса. Они систематически уклонялись от всяких попыток к тому. Не видя никакой безусловной необходимости в определении причины тяготения, они не только не пытались проникнуть в эту область, но смотрели на всякое углубление в неё, как на опасный риск для своей научной репутации. Что касается астрономов, то они, относя тяготение к свойствам материи, совсем перестали заниматься им.
Только в последнее время, если никто из исследователей и не дал нам строго формулированного решения, то никто уже более не сомневается в возможности объяснить все явления тяготения, сродства и притяжения посредством механического действия среды и свести все силы к одному общему началу.
Постараемся в очень кратких чертах привести здесь современное учение о материи. Мы спросим себя:
Каковы свойства вещества?
1) Непроницаемость, - в сущности это только определение самого вещества, потому что кусок вещества и есть именно то, что занимает известную часть пространства, исключая своим присутствием всё прочее.
2) Инерция - главный вывод человеческого опыта, главная основа механики: вещество начинает двигаться только тогда, когда оно подвергается предварительному толчку, удару, а утрачивает своё движение тогда, когда сообщает его другому веществу. Для движения, как и для вещества, возможны только превращения.
Если перейдём затем к другому ряду фактов и обратим внимание на другую группу сил - на сцепление, которым держатся тела в твёрдом или жидком состоянии, на химическое сродство, которое сближает разнородные частицы и, наконец, на тяжесть, в силу которой тела стремятся двигаться по направлению друг друга, то увидим, что современная теория и здесь если не наглядно показывает, то по крайней мере, хотя смутно, но даёт нам понять, что действие и этих сил природы может быть сведено к «сообщению движения». Вот, например, кусок свинца, частицы которого так скреплены, что образуют кусок твёрдого вещества. Я знаю, что, если подвергну свинец нагреванию, т.е. сообщу его частицам известное движение, то этим разрушу сцепление, которое делает свинец твёрдым телом, и приведу частицы его к тому другому сцеплению, при котором свинец будет жидкостью; если же я ещё буду нагревать, т.е. если ещё увеличу количество того движения, которое сообщаю, то разрушу и этот род сцепления и превращу металл в пары. Эти факты достаточно ясно доказывают, что сцепление есть какое-то относительное движение этих частиц. Очевидно, что то, что разрушает движение, есть самое движение. Сцепление, как сказано выше, происходит иногда от какого-нибудь относительного движения частиц. Действительно, оно иногда наглядно для нас является результатом одного только движения, сообщённого смежным частицам в одном и том же направлении, с одними и теми же скоростями. Когда, например, струя жидкости вытекает из узкого отверстия под сильным давлением, то она принимает вид твёрдого тела, и не видим ли мы в этом своего рода сцепления, которое зависит от того, что частицы струи двигаются с одинаковой скоростью? Или, иногда, подымаются вихри из воды, воздуха или пыли и следуют совершенно спокойно, не изменяя своей формы, целые десятки вёрст, что зависит от одинаковой угловой скорости перемещения частиц. Конечно, пусть читатель на эти оба примера смотрит пока лишь, как на некоторое обособление явления сцепления. Мы пока вовсе не желаем объяснять сущности самого явления. Всё, что мы хотим сделать, это - показать, на какую точку зрения становится современная физика; мы не приводим каких-либо определённых объяснений, а желаем только показать, какого рода эти объяснения.
Мы не имеем возможности излагать здесь всего хода рассуждений Пуансона; мы только укажем здесь на то, что автор строго математически доказал следующие положения:
1) Что два движущихся на встречу друг другу неупругих тела, при их столкновении в направлении, не совпадающем с линией их центров тяжести, после столкновения начинают вращаться, и
2) что вращающиеся тела, хотя бы они были совершенно неупруги, имеют способность отталкиваться друг от друга так, как будто бы они были упруги.
На основании этого вывода Пуансона мы приходим к чрезвычайно замечательным заключениям. Действительно, в момент сообщения нашему веществу движения все атомы, его составляющие, начали двигаться по прямым линиям в различных направлениях; при этом движении необходимо должны были происходить между ними столкновения. Самый общий случай этого столкновения должен был происходить не по направлению линии центров, а при таком косом ударе атомы должны были начать вращаться, и приобретённое таким образом вращение дало им возможность при последующих столкновениях отталкиваться один от другого, как будто бы они были упруги. Таким образом, сообщение нашей среде движения делает её упругой, подобной тому состоянию тел, которое мы называем газообразным. Вот первое свойство, которое может быть выведено из движения нашей материи. Как мы видим, нет ни малейшей надобности приписывать материи врождённое, присущее ей свойство упругости. Свойство это получается для атомов совершенно твёрдых на основании законов механики, не прибегая ни к каким добавочным допущениям.
Дополним некоторыми подробностями то представление, которое надо себе сделать о материи. Мы сказали, что эфир распространён в междупланетном пространстве и что он проникает также в глубочайшие недра тел и облекает мельчайшие их частицы. Нет, таким образом, ни одного явления, в котором бы он не принимал участия, если не главного, то второстепенного. Поэтому, если бы можно было познать массу и скорость эфирных атомов, массу и скорость весовых частиц, то мы в некотором роде захватили бы ключ от физических явлений. Во всяком случае, тот, кому удалось бы найти известную связь между этими величинами, кому удалось бы, так сказать, постигнуть отношение, существующее между ними, положил бы начало многочисленным открытиям.
К сожалению, ничего подобного до сих пор нет. По результатам мы знаем, что существует некое взаимодействие между эфиром и обыкновенным веществом, видим, что горящее тело производит свет, видим, что свет этот превращается в химическое действие, - но ни в одном ещё случае не удалось свести явление к механическим его элементам и посмотреть на самом деле обмен движения.
И.О. Ярковский (Строение материи) протестует против таких обширных расстояний, будто бы существующих в природе между частицами тел. Он находит, что столь свободно размещённые частицы материи не могли бы удовлетворять не только условиям непроницаемости и несжимаемости, но и условиям непрозрачности материи. Он размещает свои частички материи, в предлагаемой им системе строения материи, весьма близко одна от другой и говорит, что если допустить, что сила тяготения есть эффект, производимый постоянно движущимся к центру земли током эфира, то плотность и тяжесть тел объясняется совершенно легко и просто. В этом случае тяжесть зависит не от массы тела, а от суммы поверхностей всех частиц тела, омываемых этим током. При этих условиях в одном и том же объёме может заключаться одна и та же масса вещества, но если она будет состоять из крупных частиц, то сумма их поверхностей будет незначительна, следовательно - и вес мал, то же самое количество вещества, наполняющее тот же объём, но только в виде частиц более мелких даёт большую поверхность и стало быть, и больший вес тела. Эта последняя теория бесспорно ближе всех остальных к истине, в чём надо отдать ей полную справедливость. Однако, и она требует ещё многих выяснений.
Вообще, все эти сведения не могут считаться вполне верными, но надо сказать, что в этом отношении ничего более серьёзного пока ещё не найдено; однако, мы всё-таки можем вывести заключение, что пространство между материальными частицами тела существует и что оно довольно значительно.
Наука в настоящее время стала уже называть их агрегатами. После эпохи первых открытий, положивших основание новейшей химии, когда анализ вынужден был остановиться перед веществами, которые мы не могли никак разложить, - Берцелиус принял, что эти вещества различны по своим качествам. По этой теории золото, углерод, платина - тела совершенно разнородные, самые атомы которых имеют особые специальные свойства. Между тем понятие об эквивалентах, которое было введено в химию с самого начала нынешнего столетия, естественно, наводило умы на совершенно противоположное заключение. Оказалось, что простые тела соединяются и замещаются в соединениях согласно определённым пропорциям, а это, естественно, наводило на мысль, что эквивалентные количества различных тел не что иное, как разнообразные агрегаты атомов какого-нибудь вещества.
Как известно, ещё в 1804 году Дальтон открыл так называемый закон кратных отношений, который как бы воскресил и подтвердил старинное атомистическое учение, требующее неделимости атомов. Учение это было поддержано многими выдающимися химиками (Воластоном, Томсоном, Берцелиусом) и затем укоренилось окончательно. Д-р Праут пошёл далее: он предложил гипотезу, по которой атомные веса элементов суть кратные целые числа от единицы, равной атомному весу водорода. Томсон утверждал, что этот закон общеприменим; однако, Берцелиус и Турнер заявили, что эта гипотеза несогласна с результатами самых лучших анализов. Впоследствии бельгийский учёный Стас самыми точными опытами доказал неточность предположения Праута. Мартиньяк и Дюма старались подыскать подходящее объяснение указанным Стасом неточностям, однако, их усилия не увенчались успехом.
«Всем известно, - говорит В. Крукс в своей речи (О происхождении химических элементов. Перевод под редакцией Столетова. Москва, 1886), - что позднейшие, более точные, определения атомных весов различных элементов далеко не представляют близкого согласия с числами, требуемыми по закону Праута. Но всё-таки, в немалом числе случаев действительный атомный вес так близко подходит к требуемому гипотезой, что мы едва ли можем считать это совпадение случайным. Поэтому многие авторитетные химики думают, что мы имеем здесь выражение истины, замаскированное какими-то остаточными или побочными явлениями, которых нам ещё не удалось исключить».
Подлинные вычисления, на которых основываются самые точные цифры атомных весов, недавно были перевычислены Ф.В. Кларком. В своих заключительных замечаниях г. Кларк, говоря о Праутовском законе, находит, что «ни одно из кажущихся исключений нельзя назвать необъяснимым. Словом, если принять половинные кратные за истинные, то представляется более вероятным - немногие кажущиеся исключения приписывать нераскрытым постоянно ошибкам, чем счесть за простую случайность близкое согласие в большом числе цифр. Я начал это перевычисление атомных весов с сильным предубеждением против гипотезы Праута, но по мере того, как факты выступали передо мною, я вынужден был отнестись к ней с большим уважением».
Крукс склоняется в пользу гипотезы Праута, видоизменённой Кларком, и указывает на то, что единицею может быть не водород, а какое-нибудь другое тело с более низким атомным весом. Как на такое тело, он указывает на
Э. Спе в записке, читанной в Брюссельской академии, показал, что гелий, буде он существует, должен обладать двумя замечательными свойствами: его спектр состоит только из одного луча и его пар не имеет вовсе поглощательной способности. И то, и другое доказывает чрезвычайную простоту его молекулярного сложения.
На этом основании Крукс предполагает, что его атомный вес должен быть ниже, чем у водорода, и выводит заключение, что именно гелий может быть той единицей, которая требуется, по Кларку, в основу закона Праута.
Как мы видим, гипотеза Праута была опровергаема, а теперь, как будто, подтверждена работами Кларка. Опровержения относятся только к той единице, которую нужно бы принять в основу, но ведь эта единица может быть нам и неизвестна, а, тем не менее, принцип может остаться верен.
Философское значение этой гипотезы заключается в стремлении свести все разновидности существующей материи к одному какому-либо виду, будет ли это водород, гелий, эфир, или ещё иной элемент, с ещё меньшим атомным весом.
В настоящее время возвышенная температура признана всеми за весьма могущественное средство, способствующее разложению материи на её составные части. Если мы знаем, например, что вода в пределах 100 градусов Цельсия принимает уже три различные вида: льда, жидкости и пара; если мы знаем, что пары, нагретые ещё градусов на 300 разлагаются на кислород и водород, - можем ли мы судить, - во что обратятся эти кислород и водород в температуре солнца, достигающей до 100 000 градусов? Можем ли мы, хотя примерно, сказать, пользуясь нашим лабораторным опытом, - многие ли останутся неизменяемыми из числа 70 тел, которые мы считаем простыми и неразложимыми, если мы поместим их в температуру солнца, или Сириуса, который ещё белее?
Норман Локиер в своих астрономических исследованиях поднимает именно этот вопрос, и приходит к заключению, что чем свет звезды более, т.е. чем температура её выше, тем и спектральный анализ открывает менее составных частей в ней. Весьма важно то обстоятельство, что, например, Сириус кажется нам состоящим из одного водорода; и нет причин предполагать, что в нём есть какие-либо другие известные нам тела. Локиер нашёл, что звёзды менее белые показывают признаки не одного водорода, но и железа, соды и т.д., а звёзды жёлтые, оранжевые показывают уже признаки сложных тел. Если это так, если мы можем белый цвет звёзд считать признаком простоты и лёгкости, - мы должны убедиться в могуществе температуры к разложению частиц материи и сказать, что нет из них неразложимых при известных условиях.
В. Крукс об этих исследованиях говорит: «Норман Локиер показал, мне кажется, убедительно, что в небесных телах, весьма высокой температуры, многие из наших так называемых элементов диссоциированы, или, может быть лучше будет сказать, они никогда не составлялись».
Причины отсутствия некоторых элементов на солнце ставило учёных в затруднительное положение. Локиер предложил теорию, способную устранить многие затруднения. Он полагает, что наши простые тела в действительности суть тела сложные, способные диссоциироваться под влиянием высокой температуры, и этим объясняет, что некоторые из элементов под влиянием солнечной теплоты могли разложиться или совсем не образоваться.
Такой же взгляд поддерживал профессор Грэгхем, который говорил: «Понятно, что различные роды материи, признаваемые ныне в различных элементарных веществах, могут обладать одним и тем же элементом или атомической молекулой, существующей в различных условиях подвижности. Единство материи в её существе, - добавляет он, - есть гипотеза, находящаяся в согласии с равным действием тяжести на все тела». Подобные же взгляды защищал знаменитый французский химик Дюма, который основывал мысль о сложной природе элементарных атомов на известных отношениях атомических весов. Сложная природа химических элементов поддерживалась также Генри Сен-Клер-Девилем и Бертело, который признавал, что атомы у элементов одни и те же, а различаются только по способу своего движения. Профессор Шустер, в докладе, читанном в 1880 году перед Британской Ассоциацией, поддерживал гипотезу о диссоциации химических элементов.
Что все чисто физические науки когда-нибудь придут к небольшому числу общих законов и принципов, и что вся совокупность признаваемых ныне химических элементов сведётся к одному или двум элементам материи - есть вывод, к которому в настоящее время тяготеет физическая наука.
Бенджамин Броди о до-туманностном состоянии материи говорит: - «Существуют очень принудительные основания, приводящие нас к сомнению в том, что химические вещества действительно состоят из примитивной системы элементарных тел, аналогичных по их общей природе с нашими теперешними элементами, т.е. некоторые из тех тел, которые мы называем теперь элементами, могут быть сложными». Эти-то принимаемые им идеальные элементы, по его словам, «хотя теперь возникают перед нами при помощи числовых свойств химических уравнений только как подразумеваемые и зависимые существования, о которых мы можем только догадываться, могут когда-нибудь сделаться, или могли быть в прошедшем, отдельными независимыми существованиями, как, напр., на солнце, где температура чрезвычайна. Мы можем, -прибавляет он далее, - считать, что в отдалённые эпохи температура материи была гораздо выше, чем теперь, и что эти „иные существования“ (идеальные элементы) были тогда в состоянии газов - в отдельном существовании, т.е. не соединённые».
Год спустя после того, как были высказаны предыдущие взгляды относительно химической диссоциации сэром Бенджамином Броди, в чтении своём «О Химии первичной земли», перед Королевским Институтом (31 мая 1867), доктор Гюнт высказал, по-видимому самостоятельно, мнения о диссоциации, совершенно сходные с мнениями Броди. В этом чтении он говорит: «Я рассматриваю химию туманностей, солнца и звёзд при соединённом освещении, проливаемом на этот вопрос с одной стороны спектральным анализом, с другой исследованиями Девилля о диссоциации, и заключаю путём обобщения, что распадение сложных тел, или диссоциация элементов, посредством сильной теплоты, есть начало, применимое и к общемировым явлениям, так что мы можем предположить, что все элементы, которые образуют солнце или нашу планету, если бы они были так сильно нагреты, что находились бы в газообразной форме, которую способна принять вся материя, - то они в этом состоянии оставались бы несоединёнными, т.е. они существовали бы вместе в состоянии химических элементов, дальнейшая диссоциация которых в звёздных или туманных массах может дать нам доказательство о существовании материи ещё более элементарной, чем та, которая получается в опытах наших лабораторий, где мы можем только догадываться о сложной природе многих из, так называемых, «элементарных субстанций». «Наша атмосфера, - говорит Гюнт, - не есть земная, но мировая (космическая), существующая, как мировая среда, разлитая по всему пространству, но сгущенная вокруг различных центров притяжения в сумме, пропорциональной их массам и температуре, и самые воды океана принадлежат к той же всемирной атмосфере». (Nature, августа 29, 1878 г., стр. 475). Подобный же взгляд был высказан М. Вильямсом, который говорит, что «газообразный океан, в который мы погружены, есть лишь часть бесконечной атмосферы, наполняющей всё пространство; это связывает между собою все элементы мира и распределяет между ними их теплоту, свет и все другие физические и жизненные силы, которые способна породить теплота». (Fuell of the Sun., стр. 5). (Развитие звёзд Джемса Кролля, стр. 69 - 72).
В докладе, читанном перед химической секцией Британской Ассоциации в 1886 году, Вильям Крукс довольно долго занимался вопросом о зарождении или эволюции химических элементов. Мы дадим здесь краткий остов его взглядов, введённых в этот важный доклад.
«Мы спрашиваем, - говорит Крукс, - не могли ли сами химические элементы развиться из немногих предшествующих форм материи, или быть может из одной только, совершенно так же, как теперь принимают, что все бесчисленные видоизменения растений и животных развились из немногих ранее существовавших форм органической жизни? Для поверхностного и торопливого взгляда план и постепенное развитие кажутся вещами несовместимыми, исключающими друг друга; но более тщательный исследователь видит, что постепенное развитие, непоколебимо совершающееся по возвышающимся ступеням совершенства, есть самый прочный аргумент в пользу предусмотренного плана.
Значит, как в органическом мире, так и в неорганическом является естественным смотреть на химические элементы не как на первосуществующие, но как на постепенные продукты процесса развития. Но эта эволюция или развитие элементов могло происходить в периоде столь отдалённом, что его трудно представить в воображении, когда наша земля, или скорее - материя, из которой она состоит, была в состоянии весьма различном от её теперешних условий». (Кролл, стр. 76, 77).
Разбирая доказательства такого постепенного развития химических элементов, Крукс сожалеет, что никаких прямых доказательств он представить не может, но говорит, что за то косвенных доказательств слишком много, которые не менее красноречиво ратуют за существование, как он называет, «претила» или первичной материи, из которой образовались все остальные элементы или простые тела, а затем и все сложные тела вселенной. Как более убедительные косвенные доказательства, он приводит: 1) заключение Гершеля и Кларка Максвелла по вопросу о том, что атомы носят отпечаток производных предметов; 2) закон Праута, исправленный Кларком; 3) анализ земной коры; 4) анализ сложных радикалов; 5) полимерность многих элементов и в 6) закон периодичности, даваемый Ньюландсом, на котором он и заканчивает свою речь следующими словами: «Чем более я изучаю расположение зигзагов кривых этих периодичностей, тем более я убеждаюсь, что Ньюландс овладел ключом, с которым будет дозволено заглянуть в некоторые самые глубокие тайны создания. Вообразим, насколько это возможно, отблеск немногих секретов, скрытых там Вообразим себе самое начало времён, перед геологической эпохой, перед тем временем, когда земля отделилась от нейтрального ядра расплавленной жидкости, даже перед тем временем, когда само солнце уплотнилось из первичного протила. Вообразим ещё, что в этой первичной стадии, температура была невообразимо более высокой, чем какая-либо из температур, существующих ныне в видимой нами вселенной; настолько высокой, что химические атомы не могли бы ещё образоваться, так как точка их диссоциации была гораздо ниже.
Поскольку протил способен был излучать или отражать свет, постольку это обширное море раскалённого тумана должно было казаться астроному, на какой-либо отдалённой звезде, в виде туманности, дающей в спектроскопе небольшое число отдельных линий, предвестников будущего спектра водорода, углерода и азота.
Но с течением времени, некоторые процессы, родственные охлаждению, вероятно - внутренние, привели температуру мирового протила к точке, в которой имела место первая степень грануляции (т.е. образования атомов); материя, какою мы её знаем, начинала существовать, и образовались атомы. Но едва образовался какой-нибудь атом из протила, он был уже запасом энергии, потенциальной (по его тенденции связываться с другими атомами посредством притяжения или химически) и кинетической (по его внутреннему движению). Чтобы получить эту энергию, соседний протил должен был охлаждаться этим атомом, а отсюда, следовательно, образование других атомов ускорилось. Но с образованием вещества атомного, начали действовать различные формы энергии, требующие для своего проявления материи; а между другими формами энергии, и та форма её, которую мы теперь называем атомным весом. Представим себе, что элементарный протил содержит в себе самом потенциальность (возможность) всякой пропорции соединения, или всякого возможного атомического веса. Допустим, что известные нам теперь элементы ещё не были в то время созданы, сразу. Элементы, образующиеся легче других, т.е. более всех родственные проделу по простоте, родятся прежде других. Водород - или, быть может, гелий? - из всех известных нам элементов обладает самым простым строением и самым низшим атомным весом, он-то и должен был прежде других начать существование. Некоторое время водород был единственной существующей формой материи (какой мы её знаем), и между водородом и элементами, образовавшимися ближе других к нему, должен был существовать огромный промежуток времени, в последней части которого, элементы, наиболее близкие к водороду, по своей простоте, приблизились бы постепенно к пункту своего рождения. Рассматривая этот период, мы можем предположить, что эволюционный процесс, который скоро должен был определить рождение нового элемента, определял также и его атомный вес, его сродство и его химическое положение».
Дальнейшие доказательства того, что все химические элементы развились вероятно из одного общего источника, даются «Логарифмическим законом атомных весов» д-ра Станея, который он сообщал Королевскому Обществу 19 апреля 1888 г. Главная черта этого открытия состоит в том, что в нём атомные веса представляются объёмами, а не линиями. Мы имеем в ней последовательность сфер, объёмы которых пропорциональны атомным весом и которые можно бы назвать атомными сферами. Если радиусы этих сфер начертить на диаграмме, как ординаты, а ряды целых чисел, - как абсциссы, то общая форма логарифмической кривой становится наглядной; а тщательное исследование показывает, что или логарифмическая кривая, или какая-нибудь кривая, весьма близкая к ней, выражают реально этот закон природы.
Если, как представляется вероятным, логарифмический закон есть закон, природы, то оказывается, что должно быть три элемента, более лёгкие, чем водород, которым д-р Станей дал название: инфра-флорин, инфра-кислород и инфра-азот. И во всяком случае существует шесть утраченных элементов между водородом и литием.
Открытие д-ра Станея основано на факте, что если атомные веса химических элементов расположить в порядке их величины, то выступает на свет периодический закон т.е. закон, открытый Ньюландсом, Менделеевым и Мейером. А из него следует, что должен быть какой-нибудь закон, связывающий атомные веса с последовательными членами числовых рядов - или один, или с другими изменениями.
Сообщая об этой теории, профессор Рейнольд говорит: «Она вводит несомненно пункты крайне важные, хотя, может быть, они в настоящее время не могут реализовать своего полного значения. С этим оказываются связанными некоторые немного трудные пункты, но тем не менее ясно намечается вывод, что скоро придёт время, когда и химики, и физики соединятся для развития научной работы, лежащей на границе области наиболее важных и поразительных фактов».
Связь между выводами д-ра Станея, как и Крукса, с примитивным состоянием всемирного материала очевидна. (Развитие звёзд. Кролл, стр. 81-85).
Наконец, некоторые учёные пришли к убеждению, что эта первичная мировая или космическая материя произвела первоначально световой эфир, т.е. гипотетичную среду, которая по предположению и наполнила всё мировое пространство. «Всемирная мировая ткань, безгранично разлитая в пространстве, может в крайнем состоянии разрежённости, - говорит профессор Уинчель, - быть эфирной средой, и из этой-то полудуховной (demispiritual) субстанции могли зародиться молекулы обыкновенной материи. Конечно, возможно, - говорит он, - представить эти космические атомы как некоторое преобразование эфирной среды, но мы очень мало знаем о природе эфира, чтобы обосновать научный вывод такого рода».
Но происхождение материи от эфира защищалось Сежё, доктором Мейвикаром и многими другими. В лекции профессора Оливера Лоджа, перед Лондонским институтом в декабре 1882 г., он также отстаивает происхождение материи от эфира. «На сколько мы знаем, - говоря его словами, - этот эфир, кажется, должен быть однородным, несжимаемым, непрерывным телом, неспособным разрешиться в простые элементы или атомы, он, в самом деле, непрерывен, а не состоит из частиц (не молекулярен). Нет другого тела, о котором мы могли бы сказать то же, а отсюда свойства эфира должны быть чем-то различны от свойств обыкновенной материи»... «Естественно спросить, существует ли такое ясное различие между эфиром и материей, как мы до сих пор молча подразумевали? Не могут ли они быть лишь различными видоизменениями или даже проявлениями одной и той же вещи?» Затем, он принимает теорию Вил. Томсона о вихреобразных атомах. «В заключение - говорит профессор Лодж, - я постарался познакомить вас с простейшей идеей о материальном пространстве, - с идеей, что существует единая материальная субстанция, совершенно однородная, непрерывная и простая в своём строении, простирающаяся до отдалённейших границ пространства, о которых мы имели какое-либо познание, и существующая везде одинаково, а именно: некоторые её части находятся или в покое, или в простом невращательном движении, передающем колебания (волнообразные движения), которые мы называем светом, другая часть её находится в движении вращательном, - т.е. в вихрях, - и этим движением постоянно выделяется (дифференцируется) от остальной среды.
Эти вихревые атомы часто составляют то, что мы зовем материей; их движение даёт им неуступчивость (rigidity), и из них построены наши тела и все материальные предметы, которые нам известны.
Непрерывная субстанция, наполняющая всё пространство, которая может вибрировать, как свет, которая может обладать положительным и отрицательным электричеством, которая в форме вихрей образует материю, и которая передаёт, благодаря непрерывности, а не в силу толчков, всякое действие и противодействие, к какому способна материя. Таков современный взгляд на эфир и его функции» (Nature, февраль 1883 г.).
Итак, основываясь на всём вышесказанном, мы приходим к заключению, что разницу между частицами кислорода, водорода, углерода, золота, платины и т. д. мы должны искать в количестве и качестве движения, которому подвергаются частицы, ибо природа их всех совершенно одинакова. Если это справедливо относительно этих тел, между собой сравниваемых, то подавно это справедливо и относительно этих тел по сравнению с эфиром. Какое различие можно было бы найти между ними и эфиром, которое бы касалось природы вещества? Таким образом, мы можем каждую материальную частицу принимать за агрегат атомов эфира.
В состоянии наибольшей разреженности вещество состоит из атомов эфира, затем следуют элементарные частицы тел, которые мы называем простыми. Частицы эти, соединяясь, образуют сложные частицы химических соединений и затем - все тела природы.
Новейшая физика сводит к одному движению всё строение и свойства всех частиц. Она, правда, не имеет ещё прямых и совершенно неопровержимых доказательств, совершенно также, как и старая теория, говорящая, что разнообразие свойств вещества истекает из внутренних качеств материи. В этом отношении обе теории остаются гипотетичны. Но новейшая теория основывает свои выводы на всей совокупности открытых физикой и химией законов и считает себя вправе принять эти объяснения, судя по тому, что известно о свете, теплоте и электричестве и на основании выводов относительно природы тяготения. Позитивизм же строит свои отрицания на одних своих незнаниях; он говорит: первичной материи мы не можем признать, ибо мы ещё не разложили наших простых тел; эфир мы не можем признать, ибо он не поддается программе нашей системы изучения природы; природа атома ускользает от наших исследований; умозрения мы допустить не можем, ибо оно заводило нас иногда к ошибочным выводам, и т.д. Одним словом, они желают полного бездействия, боясь впасть в ошибки; это, конечно, одно из радикальных средств, но невозможных в применении к науке. Мы скажем:
1) В пользу сложности элементов имеются хоть какие-то косвенные доказательства, в пользу же того, что они неразложимы -не имеется ровно никаких. Эти косвенные доказательства, о которых говорит Крукс, должны нас привести к заключению, что творческой силой был создан один тип материи. Как-то странно предполагать, чтобы каждый элемент был следствием особого попечения этой творческой силы.
2) Эфир должен быть принят наукой, ибо без него мы не можем себе выяснить ни одного явления природы, так как qualitates occultae, или свойства, присущие материи, которые признаёт позитивизм - есть абсурд, ибо они были бы чудом, как выразился Лейбниц, на которое никаких доказательств приведено быть не может и никогда и не приводилось.
3) Будущее может только показать, насколько современная наука ошибается, подходя так близко к основным первоначальным условиям, которые до сих пор хранились в глубочайших недрах вещества; но во всяком случае после всего, что нам известно о нём в настоящее время, вся эта система должна быть признана совершенно логичной, а следовательно, и научной, и должна иметь своё место в науке, пока не отыщутся ей опровержения.
На этом основании мы считаем себя вправе идти дальше и приступить к изложению тех теоретических соображений, которые могли бы выяснить нам сущность притягательной силы. В предстоящих наших доводах мы преднамеренно будем ставить слово «атом» всегда для обозначения элементов эфира, а слово «частица» - для обозначения элементов обыкновенного вещества; так что во всех наших рассуждениях мы можем оставаться при первоначальном понятии, которое установила химия, и рассматривать частицы элементов, как маленькие неделимые кусочки вещества, внутреннее строение которых не оказывает никакого действия на изучаемые явления.
Затем, предположим, что в какой-нибудь точке этой среды существует какая-нибудь специальная и постоянная причина возмущения, которая сообщает частице весомого вещества колебательное движение. Тогда сотрясения этой частицы будут распространяться по эфирной среде и, вследствие однородности среды, будут именно распространяться по всем направлениям. Атомы, самые близкие к частице весомой материи, будут получать от неё сильные удары, частица с силой будет отгонять их от себя целыми рядами, а следовательно, в центре сотрясения атомы эфира станут редеть, а всего реже будет тот слой, который прямо прилегает к самой частице.
Если возмущающее действие будет продолжаться, то то же действие распространится от стоя к слою по всему пространству. В конечном результате эфир расположится вокруг частицы концентрическими слоями, из которых самые близкие будут всех реже, прочие же будут всё плотнее и плотнее. Не трудно вообразить себе это состояние, начертив следующую фигуру: в самом центре частицу, а вокруг неё сферы атомов, сначала широко расставленных, а потом сближенных всё теснее и теснее. Заметим туг же, что, как всегда при распространении какого-нибудь действия в концентрических сферах, разность плотности смежных слоев будет обратно пропорциональна поверхностям сфер, т.е. квадратам радиусов.
Предположим затем, что в какую-нибудь точку системы таких концентрических слоёв попадает другая материальная частица. Эта частица встретит по направлению к первой эфирные слои менее плотные, чем с противоположной стороны, а так как она кроме того получает со всех сторон удары от атомов эфира, то ясно также, что со стороны первой частицы, она будет получат меньшее число ударов, чем со всех других сторон, поэтому она станет приближаться к первой частице.
Вот каким образом получается причина притяжения. Невыясненной остаётся только первоначальная причина движения частицы. Она не имеет себе объяснения ни в какой науке; это выше всех возможных познаний. Декарт, Ньютон, Бойль, Фарадей, Кларк, Лейбниц и многие другие совершенно определённо высказались, что первоначальная причина движения есть Воля Божья и что никакой другой быть не может.
Вторая частица движется к первой, потому что с разных сторон её окружают эфирные слои неодинаковой плотности; а энергия этого действия, по причине, указанной выше, должна быть обратно пропорциональна квадратам расстояний обеих частиц. Но это и есть именно тот закон, по которому и действует тяготение.
Сказанное нами об отдельных частицах естественно прилагается и к группам частиц, образующих какое-либо тело. Такое скопище частиц также вызовет в эфире различие плотностей, которые мы описали; и действие будет тем сильнее, чем многочисленнее будут частицы, т.е. чем больше будет масса тела. Мировые тела ничто иное, как громадные тела, которые повинуются тем же самым влияниям, которые заставляют весомые тела на земле падать к поверхности её. В том и другом случае тяготение есть ничто иное, как то самое стремление к сближению, механизм которого мы сейчас описали и причины которого мы свели к внешним импульсам. При сём мы не должны забывать, что расстояние между материальными атомами, по отношению к размерам атомов эфира, чрезвычайно велико и что оно занято эфиром. Однако, при сём не следует впадать в преувеличение, сравнивая частицу с небесными телами, а отделяющие их друг от друга промежутки - с междупланетными пространствами.
Мы полагаем, что все частицы весомой материи постоянно находятся во вращательном движении, но так как форма частиц не сферическая, то вокруг каждой из них должен неминуемо образоваться слой, в котором окружающий эфир будет претерпевать уменьшение плотности, совершенно так же, как при вращении твёрдого тела внутри жидкости, где очень часто известное число частиц принимает коловратное движение; если же это движение очень скоро, то образуются прямо пустоты на задней стороне движущейся частицы, совершенно такие же, как пустоты, образующиеся при движении аэролитов. То же самое может произойти и с эфиром, окружающим весомые частицы, и мы таким образом предположим вокруг этих частиц настоящие эфирные вихри; но в этом нет никакой крайности, потому что и без гипотезы вихрей можно понять, что эфирная атмосфера частиц должна разрежаться от действия частичного вращения. Во всяком случае мы, для простоты речи, будем это разрежение среды называть вихрями.
Можно положительно считать за доказанное, что между частицами весомых материй не существует одинаковости ни в формах их, ни в размерах: это различие очертаний должно оказывать значительное влияние на вихри, образующиеся вокруг каждой материальной частицы и ничего, следовательно, не мешает нам полагать, что эти вихри разнятся между собой как по своим скоростям, так и по массам; отсюда и объясняется всё разнообразие физических и химических свойств, присущих различным веществам природы.
Совершенно иное представляет эфир. Можно с огромным вероятием считать, что все его атомы обладают совершенно тождественной массой, формой и объёмом, а также и одинаковым вращательным движением, вследствие чего они все развивают одну степень упругости.
Это положение, разобранное здесь вкратце, не есть ещё строгая и вполне доказанная теория, принятая всей наукой; однако надо сказать, что она имеет мало возражений и объясняет все явления сил сцепления и тяготения много лучше всех других и принята многими учёными.
Выясним здесь в кратких словах два важных и, по-видимому, серьёзных возражения против этой вихревой системы. Первое из них следующее: каким образом вращательные вихреобразные движения весомых частиц могут постоянно сохранять одну и ту же степень напряжения, если эфирная жидкость обладает инерцией? Такой результат был бы понятен в пустом пространстве, но частица, двигаясь в известной среде, должна мало-помалу терять свою живую силу, сообщая её окружающим частицам.
Поделиться книгой: