Статьи и речи

Процессы, распределившие молекулы по отдельным сортам, не из тех, аналоги которым мы могли бы найти в настоящее время, и мы не имеем о них никакого представления. Если мы предположим, что известные нам молекулы построены из ограниченного числа совершенно одинаковых атомов, то мы должны будем приписать ограниченное число сортов молекул ограниченному числу комбинаций атомов, образующих стойкую систему. Если мы примем теорию Бошковича, утверждающую, что первоначальный атом — просто силовой центр, имеющий некоторую определённую массу, то мы можем обойти трудность, возникающую из-за равенства масс всех атомов, допустив — что не противоречит опыту,— что масса не может изменяться непрерывно в сторону увеличения или уменьшения, а что она, по своей природе, дискретна, подобно числу, и что масса атома — единица и все массы суть кратные этой единицы. У нас нет доказательств, что отношение каких-либо двух масс может быть несоизмеримым; в геометрии же несоизмеримость величии — следствие предположения о непрерывности. Если материя построена из атомов, т. е. дискретна, то она непригодна для идеальных геометрических моделей, но в остальном может выполнять свои функции.

По этой теории, равенство масс различных атомов не есть результат какого-то механизма количественного приспособления, а зависит от самой природы массы. Однако соответствие периодов колебаний существующих молекул — факт иного порядка.

Известно, что существует излучение со всевозможными частотами как внутри видимого спектра, так и за пределами его в обе стороны. Самый сильный спектроскоп не может обнаружить прерывности в спектре раскалённой извести. Частота колебаний светящейся частицы, следовательно, сама по себе может принимать значения, если не непрерывные в математическом смысле слова, все же не отличающиеся друг от друга менее чем на одну десятитысячную. Значит, сама природа времени позволяет молекуле колебаться с любой из многих тысяч различных наблюдаемых частот.

Частота колебаний отдельной частицы определяется соотношением между соответствующим смещением и вызываемой им силой возврата, в которое входят постоянные пространства, времени и массы.

Рассмотрим теперь это равенство постоянных пространства и времени для всех молекул одного сорта. Мы видели, что различные условия, в которых находились эти молекулы одного рода, даже в течение многих столетий, не привели к заметной разнице в значении этих постоянных. Но если различные процессы в природе с начала мира не смогли привести к какой-либо заметной разнице, то мы должны заключить, что однообразие этих постоянных не есть следствие каких-либо естественных процессов.

Итак, образование молекул — явление, несвойственное нашему времени. Насколько известно, оно не совершается ни на Земле, ни на Солнце, ни в звёздах, ни теперь, ни с тех пор, как эти тела образовались. Мы должны его отнести к той эпохе, когда образовались существующие законы природы, и пока не распадутся не только эти тела, но и существующие законы природы, у нас нет оснований ожидать повторения подобного процесса.

При современном состоянии науки мы имеем серьёзное основание допустить, что в молекуле или в одном из составляющих её атомов есть нечто существующее вечно, или по крайней мере с эпохи, предшествующей возникновению законов природы. Но, кроме данного атома, существуют неисчислимые другие атомы того же рода, и их постоянные невозможно изменить никаким способом. Каждый из них физически независим от всех остальных.

Противоречива внутренне или нет концепция множества тел, существующих извечно, но во всяком случае эта концепция становится абсурдной, когда мы приписываем этим телам количественное равенство. Таким образом, мы вынуждены исследовать, нет ли некоторой общей причины или общего происхождения, объясняющих это странное равенство, вместо одного из бесчисленно возможных неравенств.

Наука не может рассуждать о сотворении материи из ничего. Допустив, что материя должна создаваться, так как она не может быть вечной, мы достигли предела наших мыслительных способностей. Лишь рассматривая ту форму, в которой фактически существует материя, а не материю саму по себе, наш разум может за что-то ухватиться.

То, что материя, как таковая, непременно должна иметь определённые свойства — существовать непрерывно в пространстве и времени, что всякое действие есть взаимодействие между двумя частями материи и т. д. — истины такого порядка, которые метафизики считают неизбежными. Мы можем использовать эти истины для целей дедукции, но они ничего не дают для размышления об их происхождении.

Однако равенство постоянных молекул — факт совсем иного порядка. Оно происходит от особого распределения материи — от расстановки, по выражению д-ра Чалмерса, и мы легко можем представить себе иную расстановку. Некоторые обычные формирования суть приспособления постоянных, не только произвольные по своей природе, но подвергающиеся действительно изменениям; когда указывают, что эти изменения благоприятствуют жизни живых существ и имеют благотворное значение, можно возразить, что те изменения, которые не способствуют росту и размножению, ведут к уничтожению живых существ и тем самым — к устранению доказательств существования неблагоприятных мутаций.

Но атом, насколько нам известно, не подвержен каким-либо опасностям в борьбе за существование. Можно, конечно, привести основательные доводы, что если бы постоянные атомов существенно отличались, то тела, образованные такими атомами, не были бы столь пригодными для построения мира, как те, которые фактически существуют. Но это лишь предположение, ибо мы не знаем тел, составленных подобными изменчивыми атомами.

Учитывая однообразие атомов, сэр Д. Гершель сравнивал их с фабричными изделиями. Однообразие последних диктуется весьма различными соображениями фабрикантов. В некоторых случаях, во избежание лишних издержек и забот, выгоднее выпускать большое количество совершенно одинаковых изделий, чем приспосабливать каждый из них к специальному назначению. Так, солдатскую обувь изготовляют массовым способом, а не по мерке ног отдельного солдата. В некоторых других случаях это однообразие фабричных изделий делает их более ценными. Так, болты Витворта имеют лишь определённые размеры и в случае потери легко заменяются без дополнительной подгонки. Тождество книг и копий документов имеет важное практическое значение и лучше обеспечивается печатанием, чем ручной перепиской. В-третьих, некоторым предметам придаёт ценность лишь их точное соответствие определённому образцу. Сюда относятся веса и меры, и наличие в стране нескольких хорошо проверенных эталонов весов и мер свидетельствует о наличии законов, регулирующих деловые отношения в соответствии с национальными стандартами.

Итак, ценность фабричных изделий зависит от трёх качеств: дешевизны, пригодности и точности. Какое из этих трёх качеств имел в виду сэр Д. Гершель, сейчас достоверно установить мы не можем, но вернее — что последнее, а не первое, хотя кажется правдоподобным, что он подразумевал невозможность извечного существования совершенно одинаковых тел и, следовательно, необходимость их сотворения; тогда выражение «фабричные изделия» может означать, что они были сотворены в большом количестве.

Притяжение

Ежедневное наблюдение показывает, что различные части материальной системы влияют одна на движение другой. В некоторых случаях нам не удаётся открыть никакой материальной связи, которая простиралась бы от одного тела к другому. Эти случаи мы называем действием на расстоянии, в отличие от тех случаев, где мы можем проследить существование между телами непрерывной материальной связи. Взаимное действие между телами называется напряжением. Когда взаимное действие стремится сблизить тела или помешать им отделиться друг от друга, оно называется натяжением или притяжением. Когда оно стремится отделить одно тело от другого или помешать их сближению, оно называется давлением или отталкиванием. Названия «натяжение» и «давление» употребляются, когда действие видимо совершается чрез некоторую среду. Названия «притяжение» и «отталкивание» применяются в случаях действия на расстоянии. Конфигурацию материальной системы всегда можно определить посредством взаимных расстояний частей системы. Всякое изменение конфигурации должно изменить одно или несколько из этих расстояний. Таким образом, сила, производящая подобное изменение или ему противодействующая, может быть разложена на притяжение или отталкивание между теми частями системы, расстояние между которыми изменилось.

Существует множество гипотез о причине таких сил, причём предполагается, что одна из них — давление между соприкасающимися телами — гораздо более понятна, нежели всякого рода иные напряжения. Поэтому сделано было немало попыток сведения случаев кажущегося притяжения и отталкивания на расстоянии к случаю давления. Одно время предполагалось, что возможность притяжения на расстоянии опровергается утверждением, что тело не может действовать там, где его нет, и что, следовательно, всякое действие между различными частями материи должно происходить посредством прямого прикосновения. На это возражали, что у нас нет никаких свидетельств, чтобы между двумя телами всегда имело место действительное соприкосновенно и что на деле, когда тела давят друг на друга и, по-видимому, соприкасаются, мы можем иногда действительно измерить отделяющее их расстояние, как, например, в случае, когда один кусок стекла лежит на другом и когда нужно приложить значительное давление, чтобы поверхности их сблизить настолько, чтобы появилось чёрное пятно в ньютоновых кольцах, указывающее на то, что расстояние достигает почти одной десятитысячной миллиметра. Если, желая освободиться от идеи действия на расстоянии, мы вообразим себе материальную среду, через которую действие передаётся, то все, что мы при этом делаем, есть не более как замена одного действия на большом расстоянии рядом действий на меньших расстояниях между частями среды, так что и таким путём мы не можем освободиться от действия на расстоянии.

В последнее время изучение взаимного действия между частями материальной системы было значительно упрощено введением понятия энергии системы. Энергия системы измеряется количеством работы, которую она может совершить, преодолевая внешние сопротивления. Эта энергия зависит от конфигурации в данный момент и от движения системы, а не от того способа, каким система приобрела данную конфигурацию и движение. Если мы вполне знаем, каким образом энергия системы зависит от её конфигурации и движения, то этого достаточно для определения всех сил, действующих между частями системы. Например, если система состоит из двух тел и если энергия зависит от расстояния между ними, то если при увеличении расстояния энергия увеличивается, то между телами должно существовать притяжение, а если при увеличении расстояния энергия уменьшается, то между ними должно быть отталкивание. В случае двух тяготеющих масс m и m', находящихся на расстоянии r, часть энергии, зависящая от r, есть -^mm'/_r. Тот факт, что между обоими телами существует притяжение, мы можем выразить, сказав, что энергия системы, состоящей из двух тел, увеличивается, когда их расстояние увеличивается. Следовательно, вопрос, почему два тела притягивают друг друга, можно выразить другим способом. Почему энергия системы увеличивается, когда расстояние увеличивается?