При вступлении в последнее столетие физики мы встречаемся с двумя значительными натурфилософскими системами: механической Лесажа и динамической Канта. Знаменитое хотя и не совсем верное заявление Ньютона «гипотез я не строю» удерживало его учеников в течение почти целого века от всяких натурфилософских умозрений. Но, наконец, и для ньютоновской физики начали возникать трудно преодолимые затруднения, и притом даже в специальной ее области — в механике небесных движений. Уже сам Ньютон приписывал тяготение не материи в смысле однородного целого, а отдельным частицам ее, атомам, о сущности которых, как о предмете слишком гипотетическом, он, однако, не распространялся. Но чем точнее стали изучать после него движения небесных тел, тем больше стало выясняться, что расположение частей тел и их форма оказывают значительное влияние на самое действие. Вследствие этого приходилось все чаще и чаще принимать во внимание и исследовать внутреннее строение вещества, его однородность, распределение плотностей и масс. В том же направлении стали возникать вопросы и в других отделах физики, в учении о теплоте, акустике и т. д. Настала, таким образом, пора заполнить накопившиеся пробелы, и в самых широких кругах возродился интерес к стародавним вопросам о материи и свойственных ей силах. Когда в 1801 г. Наполеону на общем приеме был представлен Якоби, император обратился к нему с единственным вопросом: «Qu'est се que la matiére?» (Что такое материя?); не получив ответа, он повернулся спиной к озадаченному философу. Нечто подобное случаю с названным философом представляла собою вообще вся натурфилософия. Ни одна из возникавших систем ее не оказывалась способной удовлетворить быстро накоплявшимся экспериментальным открытиям в области теплоты, электричества и т. д. Учение о невесомых, представления об особом тепловом и световом веществе, об особых электрических и магнитных жидкостях не укладывалось ни в рамки кантовской натурфилософской системы, ни лесажевской. Натурфилософия вообще не освещала вопроса об отношении различных материи между собой — вопроса, возбуждавшего тогда большой интерес. Поэтому уже задолго до конца рассматриваемого периода физики отвернулись от подобных умозрений, как совершенно бесполезных. Когда же натурфилософское умозрение продолжало вторгаться в их область, становясь все более и более притязательным по мере утраты им опытной почвы под ногами, физики озлобились и начали преследовать его с большим ожесточением.
физики отвернулись от подобных умозрений, как совершенно бесполезных. Когда же натурфилософское умозрение продолжало вторгаться в их область, становясь все более и более притязательным по мере утраты им опытной почвы под ногами, физики озлобились и начали преследовать его с большим ожесточением.
Уже в самом начале рассматриваемого периода наиболее плодотворной для специальных физиков областью оказалось учение о теплоте. Тепловое вещество признавалось в то время наиболее сильным и всесторонним деятельным началом. Химик встречался с его действием при всех химических процессах. Метеоролог открывал его действие во всех атмосферных явлениях. Быстрое развитие паровых машин выявило в нем наиболее постоянного, удобного и надежного поставщика силы. Самое строение тел, агрегатное состояние материи было поставлено в прямую зависимость от него. К сожалению, все попытки ближайшего определения его сущности, его родства с другими веществами оказывались бесплодными, а новейшие опыты получения теплоты от трения не укладывались ни в одну из материальных теорий теплоты. Тем успешнее шли зато определения и измерения действий теплового вещества. Законы теплового лучеиспускания были установлены многими учеными при помощи дифференциальных термометров, причем результаты их работ оказались в добром согласии между собою. Расширение различных газов от теплоты было исследовано Дальтоном и Гей-Люссаком с такой точностью, что они уже могли заявить о постоянстве этого расширения для всех газов вообще. Измерение расширения жидкостей привело к установлению анормального расширения воды. По странной игре случая измерения расширения твердых тел, предпринятые Лавуазье и Лапласом, получили известность и славу лишь спустя долгое время. Развитие паровых машин привело в Англии раньше, чем в других странах, к опытному изучению упругости паров, преимущественно водяного. В результате подобных опытов Дальтон пришел к своему знаменитому закону, возбудившему вначале столько возражений, а именно — к закону о независимом распространении различных паров в одном и том же пространстве; а при посредстве этого закона он получил возможность окончательно разрешить давнишний спорный вопрос об испарении и выпаривании. Что же касается теплопроводности тел и законов охлаждения, то этих процессов не удалось изучить, так как тогда еще не сумели отделить друг от друга разнородные тепловые движения, происходящие при этих явлениях. Опытами Румфорда установлена была только поразительно малая теплопроводность жидкостей. Все упомянутые исследования дали ключ к лучшему пониманию атмосферных явлений и возбудили интерес к метеорологии. Осязательным доказательством успехов в этой области служит оживленная работа по конструированию многочисленных метеорологических приборов, как то: гигроскопов, максимальных и минимальных термометров и т. д.
В область физики осязаемой материи была окончательно включена новая отрасль — акустика. Замечательно, что здесь побочная математическая линия возникла раньше экспериментальной. Благодаря счастливому сочетанию быстро развивающегося технического искусства в деле изготовления музыкальных инструментов с гением великих математиков математическая теория струн, труб и т. д. была уже значительно разработана и поднята на большую высоту в прошлом столетии. Экспериментальная же акустика возникла впервые благодаря трудам Хладни. Его работы послужили доказательством не только плодотворности опытного исследования в этой области, но и необходимости его для проверки математических выводов, а равно и недостаточности для этой цели случайных практических наблюдений. Наконец, открытие Хладни звуковых фигур, возбуждавших в течение некоторого времени восторженное удивление, сулило как будто возможность познания молекулярного состояния материи. К сожалению, на деле выяснилось, что этот путь изучения твердых тел является, по меньшей мере, далеким и, во всяком случае, нелегким.
В механике в рассматриваемый период не возникает никаких новых точек зрения. Исследование движения неизменных систем точек или твердых тел, начатое в прошлом столетии с таким блестящим успехом, было теперь доведено до конца. Труды великих астромехаников и, прежде всего Лапласа с его знаменитым сочинением «Traité de mécanique céleste» (Paris 1799—1825) довели этот отдел до относительного завершения. Область теоретической механики вообще разработана Лагранжем, хотя скорее с формальной, нежели с материальной стороны. Но там, где приходилось иметь дело с движением в сфере действия молекулярных сил, трудности в большинстве случаев оказывались непреодолимыми как с математической, так и с физической стороны. Даже гениальный Лаплас не мог достичь совершенной ясности в этой области, доказательством чему может служить его теория волосности. Наряду с математико-механическими работами здесь следует упомянуть и о нескольких замечательных опытных исследованиях. Так, например, был разрешен вопрос, поднятый уже Ньютоном, о падении тел на движущейся земле. Вопреки всякому ожиданию при этом, помимо предположенного Ньютоном восточного отклонения, получилось еще и южное, которое лучшие математики, физики и астрономы того времени оказались не в состоянии точно определить, а тем более объяснить. Работы по установлению рациональной системы мер и точных единиц измерения, разнообразные определения удельного веса и вместе с тем плотности земли свидетельствуют о непрерывном улучшении методов физических измерений. Устройство остроумных приборов, вроде гидравлического тарана, гидравлического пресса и т. д., указывает на значительный уровень механического искусства.
Странная судьба постигла оптику. Возражения Юнга против теории истечения света, его пропаганда волновой теории, опиравшаяся на открытие интерференции света, не могли привести к цели, так как рекомендуемая им волновая теория не удовлетворяла тогда новейшим открытиям, представлявшим собою наиболее блестящие, поразительные, но вместе с тем и наиболее запутанные явления во всей оптике. Поляризация света при его отражении и преломлении, удивительные явления двойного преломления света на прозрачных телах, зависимость их от формы кристаллов, цветные линии и черные кресты, наблюдаемые в тонких прозрачных пластинках в поляризованном свете, вращение плоскости поляризации различными веществами представляли для волновой теории столько же загадок, сколько было этих открытий. С другой стороны, гениальному Био удалось включить или, вернее, пристроить все эти новинки к почетному старому зданию теории истечения и таким образом окружить последнюю новым блеском. Конечно, пристройки, к которым прибегал Био для этой цели, многочисленные вспомогательные гипотезы, постепенно вводимые в состав теории истечения, сами по себе служили довольно верным указанием несоответствия этой теории существу дела; тем не менее, здание в целом оставалось довольно внушительным, а красота отдельных его частей заставляла забывать о недостатке единства и отсутствии общей гармонии.
Таким образом, развитие этих отделов физики продолжалось еще в научных рамках, завещанных прошлым столетием, и можно сказать, что в названных выше работах не заключалось еще условий, которые заставляли бы выйти из них. Даже открытие гальванизма в начале не представляло ничего такого, что не подходило бы к господствовавшему тогда учению. Гальвани в своих работах видел лишь доказательство общего распространения электричества в животном мире, уже ранее в более сильной степени замеченного у некоторых видов рыб. Вольтова контактная теория в своем первоначальном виде даже прямо противоречила тем широким воззрениям, которые стремились к обобщению механического принципа сохранения силы. Все то, что в открытии химических и термических действий гальванического электричества было способно будить мысль и дать импульс дли дальнейшего развития физики, тормозилось некоторыми внешними обстоятельствами, замедлявшими развитие науки вообще. После Ньютона в физике сохранилось известное преобладание математического направления.
Формулирование основных физических законов находилось преимущественно в руках представителей математической физики и великим физикам прошлого и настоящего периода, Лапласу, Лагранжу и др. было нетрудно сохранить перевес за этим направлением. На основе последнего они имели мало поводов стремиться к переворотам в принципах, а, может быть, и по своим летам они не могли чувствовать к ним особой склонности. Физики же экспериментаторы, находя в поразительных успехах эксперимента в области электричества, а равно и оптики, обширное поле для своих работ, вполне удовлетворялись ими.
Руководящая роль в научном прогрессе на протяжении всего рассматриваемого периода, бесспорно, принадлежит французам. Англичане не раз пытались стать на путь смелого реформаторства, но в большинстве случаев усилия их разбивались о ньютоновские традиции своих соотечественников. Итальянцам удавалось только поддерживать свои исторические права на звание первенствующей нации в области естествознания. Немцы, если оставить в стороне натурфилософов, приносили пользу науке главным образом проверкой, обсуждением, систематизацией чужих трудов; они были скорее посредниками и пропагандистами физических знаний, нежели самостоятельными исследователями. Доказательством сказанного служит число и характер их работ и влияние их на другие нации.
Выдающимися членами русской Академии наук были немцы, а представители скандинавской науки находились, во всяком случае, в тесном общении с Германией. Впрочем, с течением времени начало постепенно устанавливаться научное равновесие между европейскими народами и наука мало-помалу успела приобрести нейтральный международный характер, который, по счастью, она сохранила и до наших дней, вопреки неоднократным стараниям придать ей национальное направление.
НАТУРФИЛОСОФИЯ (приблизительно от 1780 до 1820 г.). В основу своих воззрений на материю Ньютон положил древнюю атомистику, которую извлекли из забвения Гассенди и Бойль, причем, однако, он оставил в стороне вопрос о том, в какой мере она должна, быть видоизменена для соответствия ее новым научным воззрениям. Его последователи обращались поэтому с ней вполне произвольно и, по примеру учителя, не приложили никаких усилий для разработки теории атомов, сомнительной в их глазах по своей гипотетичности и по своему философскому характеру. Впервые Боскович сделал попытку органически привить древним атомам новые притягательные и отталкивательные силы и таким путем систематически слить старое с новым.
Противоположную исходную точку зрения избрал Лесаж (George Louis Lesage родился 13 июня 1724 г., умер 9 ноября 1803 г. в Женеве, жил в Женеве, где преподавал математику. Усерднейший его последователь P. Prevosi издал сочинение „Traité de physique, redige d'aprés les notes de Mr. Lesage" (Женева 1818).), утверждая, что древняя атомистика может быть согласована с воззрениями Ньютона без введения в нее новых начал и без привлечения сил, принципиально чуждых древнему представлению об атомах. Мало того, в работе, вышедшей в 1784 г. под заглавием «Lucrece Newtoinen», он прямо пытался доказать, что при правильной разработке древняя атомистика сама собой должна привести к ньютоновской физике. «Если бы первые эпикурейцы, — говорит Лесаж,— имели относительно космографии такие же здравые понятия, как некоторые из их современников, которых они не дали себе труда выслушать, и если бы, далее, они обладали хоть небольшой долей тех геометрических знаний, которые в то время составляли уже почти общее достояние, они, по всей вероятности, без особого труда пришли бы к открытию закона всеобщего тяготения и механической причины последнего. Они нашли бы, следовательно, тот закон, открытие и доказательство которого составляют величайшую славу сильнейшего из когда-либо живших гениев, и ту причину, которая долгое время составляла предмет честолюбия знаменитейших физиков, а в настоящее время приводит в отчаяние их преемников».
«При всем предпочтении, которое заслуживают исследования a posteriori, не следует отвергать и исследований a priori, потому что они в значительной мере могут содействовать успеху первых». «Я не предлагаю предаваться одним умозрениям только для того, чтобы не быть праздным за недостатком искусства или того рода терпения, которое необходимо для осуществления новых наблюдений и опытов. Напротив, необходимо тщательно ознакомится со всеми существующими опытами и наблюдениями, относящимися к избранному предмету и всегда иметь их в виду при разработке гипотез. Наконец, следует пользоваться всеми средствами математики для постоянного и тщательного применения первых к последним и для проверки их полного и точного соответствия. Такое соответствие, как лучшая математическая дедукция, способна внушить большинству читателей глубокое доверие к физической теории».
«Если бы последователи Эпикура были в такой же мере убеждены в шаровидности Земли, в какой они были склонны считать земную поверхность плоской, они (при своем объяснении вселенной) не приняли бы, что движения атомов параллельны между собой (для объяснения вертикального их падения на поверхность Земли). Напротив, они скорее приписали бы им отвесное направление к поверхности шара, и в таком случае все атомы двигались бы по направлению к центру, как если бы повсеместно на Земле падал град».
Против такого толкования эпикурейцев можно было бы, пожалуй, сделать такое возражение. Согласно этой теории часть атомов, прежде чем достичь Земли, должна была бы упасть на Луну и толкать последнюю по направлению к нам. По этой же самой причине тела, лежащие непосредственно под Луной, подвергались бы соответственно меньшему числу толчков со стороны атомов. В результате этого следовало бы наблюдать приближение Луны к Земле и движение части вод океана по направлению к Луне. Но это именно обстоятельство заставило бы эпикурейцев исследовать, не происходит ли в действительности чего-нибудь похожего на указанные умозаключения их противников, и они ответили бы последним: «удары атомов, правда, не приближают Луны к Земле, но зато (что одно и то же) они препятствуют Луне удалиться от Земли по касательной к ее орбите; периодическое же движение океана по направлению к Луне происходит в действительности именно так, как это требуется согласно теории». Но тогда на основе теоремы о центробежной силе, аналогичной теореме, доказанной Гюйгенсом, можно было бы заметить далее: если бы скорость Луны должна была уравновесить ту самую тяжесть, которая наблюдается на земной поверхности, так чтобы Луна не могла ни удаляться, ни приближаться к Земле, то эта скорость должна была бы быть в 60 раз больше скорости, наблюдаемой в действительности. Подобный довод эпикурейцы имели бы возможность победоносно опровергнуть: расстояние центра Луны от центра Земли в 60 раз больше расстояния последнего от земной поверхности; следовательно, сферическая поверхность, на которой лежит Луна, в 3600 раз больше земной поверхности; а так как на первую падает не большее число атомов, чем на последнюю, то тяжесть на Луне должна быть в 3600 раз меньше земной; а это именно и есть та тяжесть, которая способна уравновесить действительное движение Луны.
Для объяснения происхождения сложных тел Эпикур был вынужден сообщить демокритовым параллельным движениям атомов небольшой наклон. Эта поправка, как известно, навлекла на него много насмешек и нападок со стороны философов других школ. Однако если бы Эпикур принял направление атомов к одному общему для всех центру, то отсюда само собой получилось бы, что на каждый горизонт приходятся частицы всех возможных направлений. На замечание, что все падающие тела все-таки направляются отвесно к горизонту, он бы легко возразил: «Именно потому, что атомы падают сверху во всех направлениях, удары их должны слагаться в одну равнодействующую, направленную по отвесу. Правда, атомы, проникающие снизу сквозь толщу Земли, противодействуют первым; но так как Земля удерживает громадное число их в своей толще, то, не взирая на противодействие проникающих снизу на ее поверхность атомов, получается в общем итоге перевес влияния сверху вниз».
Если бы, далее, эпикурейцы приняли учение о движении Земли, они могли бы подвинуться вперед еще на один шаг, которым и была бы устранена чуждая их системе единая направленность всех движений к одной неподвижной точке. Действительно, раз Земля находится в движении, она неизбежно каждое мгновение должна подвергаться новому граду атомов в новом месте своего пути. Постоянство действия тяжести приводит, следовательно, к заключению, что через каждую точку пространства атомные потоки проходят во всех возможных направлениях, вследствие чего Земля на всех точках своего пути подвергается совершенно одинаковым влияниям. Наконец, если бы эпикурейцы зашли так далеко, то наиболее вдумчивые из них пошли бы по этому направлению дальше и пришли бы, очевидно, к следующим положениям: 1) Так как всякий атом, проходящий близ центрального теля, нейтрализуется в своем действии другим атомом с противоположным направлением, то влияние на тяжесть оказывают лишь те атомы, которые обращены прямо к поверхности центрального тела; следовательно, тяжесть должна быть обратно пропорциональна квадрату расстояния тяжелых тел от центрального тема. 2) Так как вызывающие тяжесть атомы направлены не исключительно к центру тела, а ко всем его частям вообще, то они должны толкать встречаемые ими на пути тела не по направлению к небесному телу, как единому целому, а по направлению отдельных частей его. Движение к центру тела представляет собою, поэтому не что иное, как результат движения по направлению к отдельным частям его; отсюда тяжесть должна быть пропорциональна числу частей тела, другими словами, она должна быть пропорциональна массе центрального тела. Из этих двух положений можно было бы, наконец, вывести всю теорию всеобщего тяготения, не упоминая более о самих атомах, обусловливающих тяжесть. Положение же о равенстве действия и противодействия вытекает непосредственно из указанного процесса происхождения всеобщей тяжести. Именно, атомы, толкающие одно тело по направлению к другому, производят это действие лишь потому, что они освобождаются другим телом от действия своих антагонистов; антагонисты же эти, в свою очередь, толкают второе тело по направлению к первому. А так как антагонисты при противоположном направлении обладают равной силой, то рассматриваемое положение доказано.
Далее, Лесаж старается еще точнее определить, до каких пределов эпикурейцы имели возможность дойти в теории всеобщего тяготения, на основании вышеприведенных положений и на основе геометрических познаний своего времени, и каким образом они могли проверить свои выводы наблюдением. После этого он продолжает развивать свою теорию с целью вывести с ее помощью законы падения тел. Удары атомов, движущихся быстрее света, сохраняют для нашего ощущения одну и ту же силу, действуют ли они на тело, падающее в течение 3 или 4 сек., или же на тело, падающее в течение 1 или 2 сек., хотя вообще действие их на тело, уже находящееся в движении, всегда несколько ослаблено. Скорость атомов, равная скорости распространения звука, была бы уже достаточна для того, чтобы сделать незаметным различие ускорений. Именно, скорость звука в 34 раза более скорости падающего тела в конце первой секунды или в 17 раз более скорости его падения в конце второй секунды. Стало быть, при скорости же атомов, равной скорости звука, уменьшение ускорения в конце первой секунды уменьшилось бы на l/34, в конце второй секунды на 2/34 , т. е. на величины, не доступные для наших чувств. При скорости атомов, равной скорости света, уменьшение ускорения составляло бы не более 1/900 000 части приведенных выше долей. Таким образом, ускорения, испытываемые телом вследствие ударов атомов, повторяющиеся через равные промежутки времени, должны оставаться в равные времена одинаковыми, по крайней мере, на сколько мы в состоянии оценить их нашими чувствами. Отсюда следует пропорциональность приобретенных скоростей истекшим временам, а из последней, в конце концов, вытекают все законы движения падающих тел.
Лесаж вполне сознает услугу, оказываемую здесь его гипотезой механике. Он прямо указывает на то, что Галилей и все его последователи вывели закон равномерного возрастания скоростей только при помощи закона сложения скоростей и что они могли рассматривать этот закон суммирования только как особую гипотезу, требующую опытного доказательства; у него же, напротив, постоянство ускорения при падении вытекает непосредственно из основного положения, без участия каких-либо иных гипотез. С другой стороны, он делает самому себе возражение, с которым неизбежно встречается всякий физик, желающий объяснить тяжесть чисто механически: если удары атомов составляют причину тяжести, то вес тел должен быть пропорционален их поверхности или, вернее, их горизонтальной проекции; каким же образом вес этот может находиться в прямом отношении к их массе. Не должно ли тело, взвешиваемое внутри дома или под крышей, где множество обусловливающих тяжесть атомов задержано кровлей, оказаться более легким, чем при взвешивании его на открытом воздухе? Но на такие вопросы даже эпикуреец сумел бы уверенно ответить, что атомы проходят сквозь тела так же свободно, как, например, свет сквозь алмаз или магнитная материя сквозь золото. Количество атомов, задерживаемых первыми слоями тяжелого тела, может быть признано совершенно незначащим в сравнении с числом атомов, проникающих через всю его толщу. И, тем не менее, легко понять, что задержанные атомы должны оказывать заметное действие на поверхностные слои тела, так как их чрезвычайная скорость является компенсацией ничтожности их массы.
Осторожные атомисты могли бы остановиться еще перед другим затруднением, а именно, перед мыслью, что атомы, взаимно ударяясь друг о друга и ослабляя этим силу тяжести, сами должны были бы с течением времени успокоиться и остановиться. Было бы неуместно возразить на это, что сумма движения, если взять ее в алгебраическом смысле, остается постоянной, так как несостоятельность подобного представления о сохранении движения слишком очевидна: две равные и противоположные силы способны производить известное действие до удара, но после него их дееспособность равна нулю. Из этого затруднения существует один только выход, а именно, пойти на возможно большее увеличение промежутков между атомами, сравнительно с их величиной, и так как здесь для произвола открывается полный простор, то можно представить себе эти расстояния бесконечно большими, сравнительно с размерами атомов, в результате чего вероятность столкновения между обусловливающими тяжесть атомами станет бесконечно малой. При всем том в заключение придется еще осветить следующий вопрос: каким образом, при повсеместном существовании атомных потоков, небесные тела могут не испытывать замедления в своих движениях. На это, однако, легко ответить: так как тяжесть обусловливается потоком атомов, свободных от антагонистов, то при прочих равных условиях она пропорциональна квадрату скорости атомов. Замедление же, испытываемое движением небесных тел, измеряется произведением простой скорости атомов на скорость весомого тела. Следовательно, тяжесть небесных тел относится к замедлению их движения, как скорость вызывающих тяжесть атомов относится к скорости самих небесных тел. А так как это отношение по предположению бесконечно мало, то и замедление движущихся небесных тел по отношению к их тяжести должно быть бесконечно малым и потому вообще незаметным.
Этим, по Лесажу, исчерпывается вся сумма возражений, которые с известным правом могли бы быть сделаны против его системы. Последняя кажется ему настолько естественной и понятной, что он даже пытается выяснить причины, которые могли помешать физикам придти к ней раньше него. Таких причин он находит четыре: 1) неумение некоторых физиков подвергнуть математическому анализу хаос разнообразных атомных движений; 2) предрассудки других физиков, будто невозможно открыть причину тяжести; 3) опасение повредить себе и лишиться материальных выгод предложением новой системы; 4) недостаточное понимание плодотворности новой теории.
Указанным путем Лесаж с большой смелостью и неоспоримой талантливостью выработал новую систему, которая не только объясняет причину тяжести, но и поразительно наглядно разрешает многие трудные проблемы динамики. Он показал, каким образом видимое притяжение материи — свойство, в сущности, никому непонятное — может быть объяснено ударами особой материи, порождающей тяжесть. Исходя из своей гипотезы, он вывел оба главные закона всеобщего тяготения и доказал, что тяготение должно быть присуще всем земным телам. Далее, и закон сложения скоростей, играющий у Галилея еще сомнительную роль и выступающий у Ньютона просто в качестве аксиомы, выведен Лесажем вполне точно и наглядно из начал, положенных в основу его системы. Сверх того, Лесаж всегда оставался вполне самостоятельным. Высказанное им мнение, будто эпикурейцы только по непростительной небрежности не предвосхитили его открытия, вероятно, он и сам не считал серьезным; скорее всего он это сделал с целью отнять у своего труда ненавистный тому времени оттенок новшества.
С другой стороны, однако, нельзя упускать из виду, что попытка Лесажа объяснить строение материи представляет собою именно не более, как попытку. Главная задача его — объяснение тяжести всякой материи — выполнена всего удачнее, хотя и здесь остаются некоторые сомнительные остатки гипотетического характера. Основная гипотеза атомных потоков, проходящих по всевозможным направлениям, через каждую точку пространства, это — смелое предположение, которого нельзя допустить без глубокого убеждения в плодотворности этой гипотезы. Но другое положение, будто живая сила может теряться при редких, правда, столкновениях атомов, для физика просто неприемлема. Эту дилемму можно бы обойти, предположив, что атомы, обусловливающие тяжесть, являются бесконечно упругими; но это значило бы предпослать теории атомов теорию упругости, между тем как первая должна служить основанием для объяснения второй. Другое возможное предположение состояло бы в том, что спорная потеря живой силы является только кажущейся, а в действительности указывает на превращение массового движения атомов во внутреннее движение отдельных частей. Но при таком толковании пришлось бы атомы рассматривать как комплексы атомов второго порядка, а материю вообще как нечто сложное, составленное из сложного же и т. д. до бесконечности.
Впрочем, с этими трудностями, присущими всякой атомной теории и, быть может, зависящими, в конечном счете, от свойства нашей познавательной способности, можно было бы еще примириться, если бы попытка Лесажа не осталась незавершенной и в других направлениях. Лесаж вывел явления тяготения из своей гипотезы атомов, вызывающих тяжесть, но дальше он в своей дедукции не пошел. Возбуждавшие как раз в то время всеобщее внимание открытия удельной теплоемкости, теплоты плавления и т. д., действия электричества и магнетизма, возможность существования различных химических элементов, их соединения и разложения оставались еще совершенно без всякого объяснения. Можно ли было бы эти явления вообще объяснить на основе его системы, и каким именно образом об этом Лесаж определенно не высказался; во всяком случае объяснение упомянутых явлений представлялось труднее построения основ самой системы. В последнем обстоятельстве и следует, вероятно, искать главную причину той холодности, с какой была принята система Лесажа.
Закон всеобщего тяготения был подтвержден тысячами наблюдений, и приложение его оказалось настолько надежным и плодотворным, что теоретическое обоснование его не возбуждало заметного интереса; тем более, что всякого рода умозрения, переступавшие за пределы фактов и их закономерности, представлялись опасными в научном отношении или же морально-вредными. Ученые не сознавали еще пользы применения лесажевых теорий к другим отделам физики и ничего от них не ждали. Вот почему, охотно признав в Лесаже талантливого философа, на него в дальнейшем перестали обращать внимание, время от времени его еще цитировали, но системы его не касались. Фишер в своей «Истории физики» 2 приводит несколько положений из системы Лесажа и затем ограничивается следующим замечанием: «Если согласиться с его посылками, то за механико-атомистической физикой следует признать бесспорное преимущество, так как она делает наглядным все то, чего динамическая физика никогда не способна сделать доступным для наших чувств. Этим объясняется, почему механическая физика столько времени пользовалась почетом и до сих пор не перестает иметь почитателей». Мунке в «Gehler's physik. Wörterbuch» замечает: «Наибольший интерес в новейшее время возбудила система Лесажа, согласно которой материя состоит из атомов, приводимых в движение своеобразно соединенной с ними силой, особым эфирным веществом. Если принять эту гипотезу (которая едва ли имела другого приверженца, кроме Прево) во всей строгости, то все силы, по крайней мере, все первичные или основные силы, должны быть изгнаны из природы. Мне, однако, представляется излишним вдаваться в дальнейший разбор воззрений Лесажа и их применений к явлениям природы, сделанных им самим и его последователем. Прево». Правда, в новейшее время, когда стали относиться с большим интересом к идее о такой причине тяготения, которая связывала бы последнее с другими силами природы, имя Лесажа опять стало часто упоминаться. Но и теперь большею частью ограничиваются только тем, что упоминают его имя или приводят цитату из его работы, не дочитывая последней до конца и не давая себе труда проверить ее с должною основательностью.
В своей работе Лесаж поначалу ставил себе узко ограниченную цель. Он хотел согласовать атомистику с ньютоновскими законами вывести из древней атомистической теории все явления всеобщего тяготения; руководясь этой точкой зрения, он лишь бегло коснулся вопроса о строении материи. Противоположный путь избрал около того же времени Кант. Кант подходит к своей проблеме с возможно общей и принципиальной точки зрения. Установив в своей «Критике чистого разума» законы всякого возможного опыта, он переходит к более детальному их рассмотрению. Все объекты являются либо объектами внешних чувств, либо внутренних чувств. Первые составляют протяженную, вторые — мыслящую природу. Обычно естествознанием называют только изучение предметов первого рода. В основе такого естествознания лежат тела, а с ними вместе материя. Но если изучение природы должно быть настоящей наукой, следует проверить все применяемые при этом понятия с точки зрения их необходимости; а тогда перед критической философией возникает первый вопрос, каким образом возможна материя, как объект нашего познания?
Это и был первый вопрос, которым занялся Кант после завершения своего главного труда «Критики чистого разума». Спустя пять лет по выходе в свет последнего он дал на него ответ в сочинении «Metaphysische Anfangsgründe der Naturwissenschaft» (Riga 1786) («Метафизические основы естествознания»).
Это сочинение целиком посвящено вопросу о возможности материи вообще. В нем развито единственно мыслимое представление о материи, т. е. дано полное изложение строения материи, однако, оно не входит в обсуждение последствий такого строения и принципиально воздерживается от рассмотрения свойств и особенностей отдельных веществ. Таким образом «Метафизические основы естествознания» принадлежат исключительно к области метафизики. Они дают условия для возможности естествознания вообще, поэтому они сами по себе и не представляют естественной науки. Это следует постоянно иметь в виду для правильного понимания сочинения Канта. Предположение, будто вместе с метафизикой здесь начинается и физика, может привести к совершенно превратному истолкованию всей этой работы.
Однако, для того чтобы метафизика естествознания вполне обеспечила полноту исследования, она необходимо должна рассматривать свой предмет по схеме общей с понятиями чистого разума, т. е. по таблице категорий. «Все определения общего понятия материи, а, следовательно, все, что мы о ней мыслим a priori, все что дает математическое построение, а также все, что дает наблюдение ее как определенного предмета, должно войти в состав четырех разрядов категорий: количества, качества, отношения и модальности». «Основным свойством того «нечто», что должно стать предметом для внешних чувств, должно быть движение, потому что только последнее способно воздействовать на наши чувства. К движению же разум сводит и все прочие предикаты материи, присущие ее природе, и таким образом все естествознание вообще есть либо чистая, либо прикладная наука о движении. Таким образом, метафизические основы естествознания распадаются на четыре главных раздела: первым из них является движение, рассматриваемое как чистое количество по его составу без отношения к качеству движимого; этот раздел может быть назван форономией; вторым — движение как некое качество материи под названием первоначальной движущей силы; этот раздел называется динамикой; третий раздел рассматривает материю вместе с этим ее качеством во взаимном отношении ее движений и называется механикой; наконец, четвертый определяет движение или покой материи в том виде, в каком они нам представляются в отношении их модальности, другими словами, изучает их как чувственное явление, и поэтому этот раздел носит название феноменологии».
«Так как форономия занимается только движением, то субъекту ее, т. е. материи, не присваивается здесь никакого другого свойства кроме подвижности». «Материя есть, следовательно, движущееся в пространстве».
«В каждом нашем восприятии нечто должно быть ощущаемо и оно-то составляет реальную основу чувственного представления. Отсюда и пространство, в котором мы хотим воспринять движение, должно быть чувственно, т. е. должно определяться тем, что может быть ощущаемо. Такое пространство, обнимающее собой все объекты опыта и, в свою очередь, являющееся объектом опыта, называется эмпирическим пространством. Но последнее, будучи материально, само по себе подвижно». «Таким образом, всякое движение, являющееся объектом опыта, только относительно; пространство, в котором оно наблюдается, является пространством относительным, которое, в свою очередь, движется, и, быть может, в противоположном направлении в более обширном пространстве, в результате чего материя, находящаяся в движении по отношению к первому пространству, может быть признана покоящейся относительно второго. Такие видоизменения понятия о движении в соответствии с изменениями относительного пространства могут быть продолжены до бесконечности. Движение предмета есть изменение внешних отношений его к данному пространству. Покой есть косное пребывание (praesentia perdurabilis) на одном месте, косным же называется то, что существует в течение некоторого времени, т. е. длится. Построить понятие сложного движения, значит представить себе a priori движение, возникшее из объединения двух или нескольких заданных движений в одном движущемся теле». После этого Кант объясняет сложение движений совершенно так же, как Ньютон, т. е. как движение в пространствах, которые, в свою очередь, движутся; даже галилеев закон сложения скоростей истолковывается им в том же смысле.
«Когда, например, говорят об удвоенной скорости, то последнюю следует понимать как составленную из двух простых и равных скоростей». «Подобное построение возможно, однако, только при условии косвенного соединения двух равных движений, из которых одно принадлежит телу, другое же — относительному пространству, движущемуся в обратном направлении, причем последнее движение совершенно тождественно движению тела в его прежнем направлении». «Ведь само по себе не ясно, чтобы данная скорость могла быть составлена из меньших скоростей, или быстрота из медленностей, как одно большее пространство составляется из меньших». — Действительно, нельзя представить себе сложения в каком-либо теле двух равных скоростей в одном и том же направлении без посредства внешних движущих причин; так, например, корабль может перемещать тело с некоторою скоростью в то самое время, как другая неподвижно соединенная с кораблем движущая сила сообщает телу вторую скорость, равную первой; при этом, однако, следует всегда предполагать, что тело совершает свободное движение с первой скоростью, в то время как к ней присоединяется вторая».
В динамике определение материи расширяется соответственно новой точке зрения: «Материя есть движущееся, поскольку оно заполняет пространство». «Наполняет же оно пространство только благодаря движущей силе, а именно такой силе, которая препятствует проникновению других, т. е. сближению. Значит, эта сила есть сила отталкивания. Следовательно, материя наполняет свое пространство только при посредстве отталкивателыных сил и притом — всех своих частей, в противном случае часть ее пространства (вопреки условию) не была бы заполнена, а лишь замкнута. Сила же протяженного тела, вытекающая из отталкивания всех его частей, есть сила расширения. Таким образом, материя заполняет свое пространство только вследствие присущей ей силы расширения, которая и есть первичная. Так как при сжатии материи отталкивательная сила ее должна увеличиваться, то для полного проникновения (т. е. для совершенного уничтожения расширения) одной материи в другую необходима бесконечно большая сила. Но так как подобная сила немыслима, то всякой материи присуща непроницаемость. Отталкивательная сила материи делает невозможным и существование пустого пространства, а так как пространство делимо до бесконечности и всякая частица его должна быть в свою очередь наполнена материей, то отсюда следует и бесконечная делимость (но не фактическое дробление) материи. Однако материи нельзя построить на одной отталкивательной силе. В самом деле, если бы влиянию последней не противодействовала другая движущая сила, материю нельзя было бы удержать ни в каких пределах протяжения, т. е. она рассеялась бы в бесконечность, и ни в каком определенном пространстве нельзя было бы найти определенного количества материи. Таким образом, всякая материя для своего существования требует наличия сил, противоположных силам расширяющим, т. е. требует наличия сил сжимающих.
Было бы, однако, неправильно искать первоисточник этих сил в противодействующем влиянии другой материи, так как последняя, чтобы быть материей, в свою очередь, сама нуждается в сжимающей силе. Следовательно, всякой материи первично свойственно притяжение, как присущая ей основная сила».
От внимания Канта не ускользает замечательный факт, что непроницаемость материи легко достигается как основное ее условие, притяжение же — нет. Он объясняет это тем, что отталкивательная сила проявляется повсюду на границах; притяжение же, как действие скорее внутреннее, которое может быть прямо отнесено к одной точке, центру тяжести, не воздействует на наши чувства. Однако, по-моему, это скорее более подробное изложение, чем объяснение того факта, что непроницаемость никогда не отрицалась физиками и философами, взаимное же притяжение материи нередко бралось под сомнение. Кант даже пытался изменить взаимное соотношение этих двух сил и выставить притяжение в качестве наиболее первичной силы. Далее, он, безусловно, отвергает все доводы против действия на расстоянии (actio in distans). Всякий предмет действует на другой только там, где он сам отсутствует, так как даже в случае соприкосновения двух тел ни одно из них не находится в точке воздействия, в точке соприкосновения. Он пытается даже опровергнуть мнение, будто Ньютон оставил вопрос о причине тяготения открытым, и приходит к следующему, несколько сомнительному, положению: «Каким же образом мог он (Ньютон) установить закон, согласно которому всеобщее притяжение, вызываемое телами вокруг себя на равных расстояниях, пропорционально количеству их материи, не предположив, что всякая материя как таковая по самому существу своему обладает этой движущей силой?» Впрочем, и Кант не присваивает совершенно одинаковых свойств обеим первичным силам материи, так как в этом случае они бы уравновесились до нуля; эти силы следует строго различать по роду их действия. «Отталкивательная сила, посредством которой материя наполняет пространство, действует только на поверхности тел, так как соприкасающиеся части взаимно ограничивают сферы действия этих частей и отталкивательная сила не может приводить в движение более отдаленных частей без посредства промежуточных частей. Напротив, притягательная сила, при посредстве которой материя занимает пространство, не заполняя его, действует на другие более отдаленные части материи через пустоту, а находящаяся в промежутке материя не ограничивает действия этой силы. Ее можно, поэтому назвать проницающей силой, которая ввиду этого всегда пропорциональна количеству материи». «А о всякой силе, действующей непосредственно на различных расстояниях, и в отношении величины движущей силы, с которой она действует на каждую точку, находящуюся на заданном расстоянии, ограниченной только размерами пространства, в котором она должна распространяться, чтобы воздействовать на данную точку, — можно сказать: такая сила во всех пространствах, где она распространяется, как бы велики или малы они ни были, должна оставаться количественно одинаковой, но степень ее действия на данную точку пространства всегда находится в обратном отношении к тому пространству, которое она должна пройти для воздействия на данную точку». «Следовательно, первоначальное притяжение материи должно действовать обратно пропорционально квадрату расстояния при всех расстояниях; первоначальное же отталкивание — обратно пропорционально кубам бесконечно малых расстояний, а в результате такого действия и противодействия обеих основных сил становится возможным существование материи с определенной степенью наполнения своего пространства». Обоснование приведенных законов действия первичных сил, в особенности же второго, оставляет желать лучшего с точки зрения ясности и точности. Кант слагает с себя ответственность за него в следующих словах: «Считаю необходимым отметить: я не желаю, чтобы настоящее мое изложение закона первоначального отталкивания рассматривалось, как нечто необходимое для моего метафизического истолкования материи (цель которого достигнута объяснением наполнения пространства динамическим свойством материи), и чтобы к последнему (т. е. истолкованию) примешивались споры и сомнения, которые могут быть возбуждены первым». В длинном примечании к «Динамике» Кант пробует затем сделать еще один шаг за пределы своих «Основных Начал» в сторону реальной физики с целью показать, каким образом на основе его точки зрения на материю может быть объяснено различие веществ. Мы не станем теперь касаться этого вопроса, так как нам придется еще вернуться к нему, а отметим лишь одно место, имеющее значение для кантовского метода: «Относительно эфира следует принять, что его отталкивательная сила превосходит притягательную в большей мере, чем во всех других известных нам материях. Но это единственное положение, которое мы позволяем себе принять только на том основании, что оно мыслимо. За этим единственным исключением никакой иной закон, относящийся к притягательной или отталкивательной силе, не может опираться на умозаключения a priori. Напротив, все, даже всеобщее тяготение как причина тяжести, вместе с его законами должно быть выведено из опытных данных».
Динамика представляет собою принципиально важнейшую и наиболее трудную часть естественной метафизики. Все остальное является сравнительно нетрудным. В механике материя определяется как «движущееся, поскольку оно в качестве такового содержит двигательную силу». Отсюда выводятся другие положения: постоянство материи, закон инерции и равенство действия и противодействия.
Наконец, феноменология определяет материю, как «движущееся, поскольку оно в качестве такового способно быть объектом опыта». Из этого определения выводятся три положения: «Прямолинейное, движение материи относительно эмпирического пространства, в отличие от противоположного движения пространства, представляет лишь возможный предикат». «Круговое движение материи, в отличие от противоположного движения пространства, есть истинный предикат ее. Наоборот, противоположное движение относительно пространства, взятое вместо движения тела, не есть истинное движение последнего; и если оно принимается за таковое, то лишь в результате обмана чувств». «Во всяком движении тела, при котором оно движется по отношению к другому телу, необходимо заключается равное и противоположное движение последнего».
Вся натурфилософия Канта покоится на следующем положении: Материя как объект опыта возможна только при существовании двух первичных сил; именно отталкивательной, которая в качестве поверхностной силы способна действовать лишь при соприкосновении или на бесконечно малых расстояниях, причем действие ее обратно пропорционально кубам расстоянии; и силы притягательной, которая в качестве проницающей силы способна действовать непосредственно на бесконечно больших расстояниях, причем действие ее обратно пропорционально квадратам последних. Критический вывод этих двух сил из условий возможности опыта представляется абсолютно верным, если мы материи присваиваем индивидуальность. Ведь такая индивидуализация мыслима только в том случае, если материя располагает силами, с помощью которых она может отдалять от себя все постороннее и собирать воедино все ей принадлежащее. А так как мы, поскольку вообще возможно существование физических тел и самой физики, должны допустить наличие в материи обоих этих свойств, то существование основных сил Канта представляется в самом общем смысле столь же достоверным, как и опыт вообще. Но, с другой стороны, когда Кант, исходя из возможности опытного познания материи, пытается отсюда вывести сущность и действие сил, надежность критического аппарата начинает ему все более изменять. Что непроницаемость, отталкивательная сила, есть сила поверхностная, — это еще, пожалуй, можно обосновать, опираясь на принцип индивидуализации; хотя в данном случае вывод не представляется критически надежным, но, во всяком случае, против столь естественною допущения никто никогда не возражал. Но зато закон отталкивательного действия представляется прямо сомнительным. «Так как ближайшие части непрерывной материи соприкасаются между собою, независимо от того, растянута ли она или сжата, то мы представляем себе их взаимные расстояния бесконечно малыми, а эти бесконечно малые пространства в большей или меньшей мере заполненными отталкивательной их силой. Но бесконечно малое расстояние совершенно не отличается от соприкосновения, это только представление о пространстве, служащее для того, чтобы сделать наглядным расширение материи как непрерывной величины, хотя на самом деле его невозможно постичь. Следовательно, когда говорят: отталкивательные силы непосредственно отталкивающих друг друга частей материи обратно пропорциональны кубам их расстояний, то это означает только: они находятся в обратном отношении к телесным пространствам, которые мы принимаем между частицами, которые, однако, соприкасаются между собою, взаимное расстояние которых для того именно и должно быть названо бесконечно малым, чтобы его можно было отличить от всякого реального расстояния». Таким именно образом защищает Кант свой закон, согласно которому отталкивательная сила действует обратно пропорционально кубу расстояния, так как она является поверхностной силой, а притягательная — обратно пропорциональна квадрату расстояния, так как она является силой проницающей. Для того чтобы величину отталкивания связать с расстоянием, Канту пришлось сделать проницаемой и силу отталкивания на бесконечно малых расстояниях, какие только можно себе представить», и вместе с тем сохранить различный характер действия обеих сил. Я считаю это лучшим признаком несостоятельности всяких метафизических или априорных обоснований законов действия обеих первичных сил. По-видимому, и Кант основывает свои выводы не столько на предыдущих положениях, сколько на умозаключении, что обе первичные силы материи не должны действовать по одному и тому же закону. Так как для силы притяжения отношение квадратов дано, по-видимому, опытом, то сила отталкивания, уменьшающаяся с расстоянием в большей степени против силы притяжения, должна, по его мнению, подчиняться кубическому отношению. Самое различие между отталкиванием и притяжением, как сил поверхностной и проницаемой, проистекает из того же соображения. Так или иначе, количественное различие обеих сил у Канта базируется на шатком основании, а против объединения этих сил в единую силу (которая, как это, например, принято в системе Босковича, с изменением расстояния изменяется и качественно) пришлось бы решительно возражать, так как при наличии у материи единой основной силы, превращение ее в свою противоположность недопустимо с теоретико-познавательной точки зрения.
Однако слабейшим пунктом оказывается здесь качественное определение притяжения как первичной силы материи. Причину единства в материи Кант находит в непосредственном всепроиицающем действии вдаль, которое обратно пропорционально квадрату расстояния. По его мнению, эта сила представляет единственно возможное объяснение связи тел, причем он не скрывает от себя возникающих отсюда затруднений. Он определенно признает отталкивание первичной силой и упоминает также о попытках построения материи на основе одной этой силы; но, в конце концов, он приходит к заключению, что его сила притяжения хотя и непостижима, но необходима. С метафизической точки зрения это, по-видимому, иначе и быть не может. Древнее многократно возрождавшееся воззрение, согласно которому в результате отталкивания материи, заключенной в пределах вселенной, происходит давление, сжимающее и уплотняющее отдельные более податливые вещества, с точки зрения Канта представляется в данном случае неприемлемым, так как вопрос о границах был им признан выходящим за пределы критической философии. Построение материи из присущих ей своеобразных состояний движения кажется более подходящим к делу. Пожалуй, можно было бы предположить, что форономическое определение: «Материя есть движущееся в пространстве», должны привести к построению материи из первоначально заложенных в нее форм движения. Однако Кант в своей метафизике не желает ограничиваться движениями; он стремится отыскать в динамике те силы, те причины, которые вызывают эти движения.
При всей своей самобытности в качестве философа Кант как физик не выходил из круга понятий своих современников. Оставляя за отталкиванием наглядное действие поверхностной силы, он подчеркивает, что отталкивания, действующие на большие расстояния, 'как, например, упругость воздуха должны быть рассматриваемы не как первичное отталкивание, а как явления производные. Притяжение же в соответствии с общепринятым понятием о тяготении является первичной силой, неизменной, всепроникающей, непосредственно действующей на расстоянии. Однако и в данном случае он не скрывает от себя возникающих трудностей. В одном месте мы встречаем следующее интересное положение: «Почему, однако, некоторые вещества, обладая не большей, а, быть может, и меньшей связующей силой, чем некоторые жидкие тела, способны, тем не менее, противостоять перемещению своих частей в такой мере, что они могут быть разделены только при нарушении связи всех частей по данной поверхности, причем получается впечатление полного сохранения связи на самой поверхности деления, — другими словами, каким образом возможны твердые тела, остается до сих пор неразрешимой задачей, несмотря на легкость, с которой как будто справляется с нею ходячая наука о природе». И, далее, в разных местах он не перестает напоминать, что различие веществ не может быть выведено чисто метафизически из основных сил. Таким образом, остается значительная неясность насчет того, насколько взаимодействия материи должны бить отнесены непосредственно к действию основных сил, нисколько их следует считать косвенным результатом действия последних и, наконец, каким образом можно придти к построению различных материй.
Кант в своей метафизике ставит себе задачей только критическое исследование материи как таковой. Построение же специфических различий отдельных видов материи он относит к другой пограничной области, которая уже не является метафизикой, но не является еще и эмпирической естественной наукой, а представляет собою некоторую промежуточную область между обеими этими дисциплинами.
Относительно этой пограничной области сам Кант при жизни ничего не опубликовал. Но после его смерти осталась рукопись, где вопрос этот рассматривается самым подробным образом и притом в направлении, которого метафизика не позволяла предугадывать. Именно, здесь первичные силы материи действительно отступают на задний план, и материя строится на основе внутренних движений ее, правда, первоначально вызванных теми же основными силами. В оставшихся после Канта бумагах было найдено до 100 больших листов материалов для обширного сочинения, которое должно было носить заглавие: «Vom Übergang von den metaphysischen Anfangsgründe der Naturwissenschaft zur Physik» («Переход от метафизических начальных основ естествознания к физике»). Посмертная рукопись содержит первые главы этого сочинения в многократной переработке и переделке. Вследствие отсутствия общей связи, многочисленных изменений и повторений одного и того же вопроса, а также вследствие примеси сторонних заметок, не имеющих прямого отношения к теме, изучение рукописи составляет задачу нелегкую и сопряженную с большой потерей времени. Вероятно, это и было причиной, почему, несмотря на некоторые попытки разобрать и привести в порядок последний труд Канта, он был опубликован лишь недавно, да и то не в обработанном виде, а в первоначальном своем состоянии (если не считать некоторых пропусков).
Само по себе понятно, что и я не моту взять на себя изложения всей этой работы. Я ограничусь лишь кратким указанием некоторых мест, имеющих прямое отношение к естествознанию, да и то лишь поскольку в них проявляется стремление соединить метафизические основные силы материи с феноменальными силами, т. е. физическими силами в тесном смысле.
Метафизические основы естествознания касались одного лишь строения материи, они указывали только первые условия, первичные силы, существование которых необходимо допустить для того, чтобы материя могла вообще стать предметом нашего опыта. «Первичные силы эти суть притяжение и отталкивание; они обе (действуя совместно) и занимают вселенную (притяжением) и вместе с тем наполняют ее (отталкиванием); без них материя не могла бы существовать». Однако силы эти, создавая условия возможности опыта, сами по себе опытом не могут быть познаны и потому принадлежат к области философии, а не физики. Предметом последней науки могут быть только те силы, действие которых фактически обнаруживается в явлениях в форме движения, другими словами, только движущие силы материи. «В физике, следовательно, мы ищем движущие силы материи, составляющие причину явлений, наблюдаемых в природе. «Физика есть, поэтому наука опытная (опирающаяся на наблюдение и опыт) о движущих силах материи. Так как, однако, опыт (внешний и внутренний) в смысле субъективной системы восприятий всегда является единым, то движущие силы, воздействующие на чувства субъекта в пространстве, уже вследствие их одновременного существования, в последнем должны быть движущими во всех его точках (ибо пустое пространство не является объектом возможного опыта). Поэтому и части материи, как движущиеся и движущие инстанции, следует себе представлять не под названием материи (ибо материя есть повсюду сущее единство движущегося), а под названием веществ, из которых состоит материя. Вещества эти многочисленны и разнообразны, и хотя все они сходны в том, что благодаря отталкиванию и притяжению они во внешнем отношение являются движущими, но, с другой стороны, видоизменяя различным образом соединение и разъединение материи, они отдают и специфически различные телообразующие движущие силы. Каждое вещество в качестве основы (базиса) этих сил составляет деятельную причину этих отношений и заимствует свое название от производимых им явлений (кислород, углерод, водород, азот и т. д.)». Кант считает, что существуют два рода движущих сил в веществе: механические и динамические. «Движущие силы либо механичны, как тела, либо динамичны, как простая материя; в отношении же организованных тел одни являются движущимися, другие — движущими.
Первого рода силы способны изменять свое местопребывание (vis locomotiva), силы второго рода (vis interne motiva) производят внутри пространства, занимаемого материей, взаимное движение ее частей. Механически-движущими называются такие силы, посредством которых материя только передает свое собственное движение другой; динамически-движущими — такие, посредством которых движение непосредственно сообщается другой». «Механически-движущие силы предполагают существование динамических первично-движущих». С этими-то динамически-движущими силами приходится исключительно иметь дело при переходе от метафизики к физике, так как механические силы являются только производными.
Так как пространство есть форма нашего представления, приложимая только к нашим чувственным данным, то пустое пространство без заполнения его материей абсолютно непознаваемо. «Пустое пространство не является объектом возможного опыта. Когда оно становится таковым, оно заполняется материей и притом во всех своих частях». Но так как существует только одно пространство и один опыт, то и все пространство должно быть заполнено непрерывным, единым, однородным веществом, служащим основанием для нашего пространственного представления. Вещество это, подобно всякой материи, может стать объектом наших чувств только в том случае, если оно, двигаясь и двигая, находится в постоянном движении во всех своих частях. Такое движение не следует, однако, представлять себе механическим, потому что в этом случае вещество потребовало бы наличия другого, которое привело бы его в движение. Движение это не может также иметь начала во времени, потому что в этом случае материи пришлось бы приписать самопроизвольность, противоречащую самому понятию о ней. Вещество, наполняющее собою все пространство вселенной, должно было существовать от начала веков, непрерывно двигаясь, само поддерживая свое движение, без перемещения в пространстве, одним только внутренним постоянным неувеличиваювающимся и неуменьшающимся движением. Вещество это, составляющее основное условие возможности физики, Кант называет теплородом (без всякого отношения к ощущению тепла) или эфиром. «Оно разлито во всей вселенной как непрерывная, равномерно проницающая и наполняющая все тела (а, следовательно, не подверженная перемещениям) материя, которая — все равно, будем ли мы ее называть теплородом или эфиром — не есть какое-либо гипотетическое вещество..., напротив, оно может быть познано a priori и постулировано как нечто необходимое для перехода от метафизических основ естествознания к физике.
Общим основанием соединения всех движущих сил материи служит теплород (как бы само олицетворенное пространство, в котором все движется), принцип возможного единства всего возможного опыта. Теплород есть воспринимаемое пространство, лишенное всех других свойств... Так как в пространстве все способно перемещаться, за исключением самого пространства, так как пустое пространство не может быть объектом опыта, то указанное выше вещество должно быть разлито во всей вселенной и существование его необходимо, именно это отношению к чувственным предметам».
Значительная часть рукописи Канта, о которой здесь идет речь, заполнена доказательствами реальности эфира. Все они более или менее следуют указанному выше направлению, но есть и отклонения. Я приведу из них еще один довод, до известной степени напоминающий кантовскую гипотезу мироздания. «Предметом естествознания является либо материя вообще (бесформенная) либо тела, т. е. материя, принявшая известную форму благодаря присущим ей внутренним и внешним движущим силам, ограничивающая себя самое по очертанию и строению и противостоящая всяким изменениям последних,— материя, которую называют физическим телом». Однако положение, что существуют физические тела, предполагает наличие другого положения, что существует материя, движущие силы и движение которой по времени предшествовали возникновению тела. «Образование тел самой материей должно иметь свое исходное начало, возможность которого непостижима, но первичность в смысле самодеятельности не подлежит сомнению. Должна, следовательно, существовать материя, которая одна обладает первично-движущей силой, которая заполняет всю вселенную и повсюду поддерживает деятельность всех прочих движущих сил. Эта-то materia primitiae movens, эфир или теплород «не может быть ни твердой, ни жидкой, ни сжимаемой, а может быть только постоянно движущей благодаря собственному притяжению и отталкиванию (метафизическим силам)». Так как эфиру несвойственны движения, связанные с перемещением, то он способен только производить колебания внутри самого себя; эти колебания, вызванные его первичными силами, продолжаются в вечность. Подобно самому эфиру и движения его равномерны во всей вселенной, они служат повсюду источником движущих сил и вновь принимают их в себя. Построив таким образом материю с ее движущими силами, Кант переходит к подробному изучению ее свойств по четырем категориям — количества, качества, отношения и модальности.
«Если бы вся наполняющая пространство материя была однородна, то количество ее, будучи равномерно распределено в равных пространствах, поддавалось бы геометрическому измерению при посредстве объемов пространства (volumina)».
Поскольку, однако, этого нет, должно существовать динамическое средство для определения количества материи на основе количества ее движения. Таким прибором являются весы. Всякая материя, по самому понятию о ней, весома, так как в противном случае количество ее совершенно не поддавалось бы измерению. «Абсолютно невесомая материя была бы противоречием самой себе, потому что она представляла бы движущую силу без всякого количества последней. Вместе с тем легко представить себе относительно или условно невесомую материю, для которой были бы невозможны какие бы то ни было весы, а именно, если бы эта материя была несжимаемой». Такую относительно невесомую материю, единственно возможную, представляет собой эфир, который содержится в каждой части пространства, и потому абсолютно несжимаем и абсолютно не замыкаем, а, следовательно, и не сможет быть удержан и определен никакими весами. Другими словами, эфир невесом потому, что мы представляем его себе как материю, не только равномерно распространенную в бесконечном пространстве, не только окружающую все тела, но и как материю, проницающую их насквозь до самых глубин и, следовательно, нигде не могущую падать и проявить какой-либо вес.
«Первое подразделение материи по отношению к ее качеству может быть только таким: материя либо жидка, либо тверда; последнее свойство ее может быть правильнее выражено, по примеру Эйлера, словом starre (materia rigida)».
«Жидкой называется материя, которой можно сообщить движение только путем непрерывно следующих друг за другом ударов бесконечно раздробленной величины на спокойной поверхности тела. Наоборот, мы называем твердым такое тело, поверхность которого, оставаясь неподвижной, сопротивляется упомянутым ударам». «Капельножидкой называется весомая материя, принимающая вследствие внутреннего притяжения в окружающем пространстве шаровую форму (жидкость, стремящаяся занять наименьший объем). Упруго-жидкие вещества (например, воздух и пар) могут быть подразделены на постоянно- и переходно-жидкие; первые из них косят название газов». Всякая связь в капельножидких, равно как и в твердых телах, объясняется единственно движущими силами эфира. «Притяжение при соприкосновении не порождает движения, так как материя сопротивляется притянутыми частями тела в направлении соприкосновения в такой же мере, в какой они притягиваются ею. Поэтому вода, ртуть и др. неспособны образовать капель собственными силами. Столь же недействительным оказывается в данном случае и давление, т. е. мертвая сила. Тут необходим удар, который не двинул бы всю водяную массу в одном каком-либо направлении, но сообщил бы непрерывный ряд пульсообразных толчков всем частицам ее во всех направлениях. Но тогда становится понятным, что жидкость должна уступать этим ударам до тех пор, пока соприкосновение между ее частицами не станет наибольшим, а соприкосновение с пустым пространством — наименьшим», т. е. пока водяная капля не примет шаровую форму. «Таким образом, только непрерывно находящийся в дрожательном или колебательном состоянии, проницающий всю материю теплород, т. е. живая сила материи, является причиной существования капельной жидкости, как таковой». Но и строение твердых тел обусловлено действием движущих сил теплорода. «Эту связь можно представить себе двояким способом, а именно: либо как поверхностное, либо как проницающее притяжение, но в обоих случаях — при условии соприкосновения (во избежание смешения с притяжением вследствие тяготения) — осуществляемое постоянным все проницающим колебанием теплорода, причем действие это может видоизменяться по своей величине для весовой материи различных видов и состояний». Сила сцепления какого-либо вещества может быть измерена длиной призмы, разрывающейся от собственной тяжести. Но так как эту призму можно мысленно разделить на бесконечно тонкие пластинки и все они должны поддерживать призму силой своего сцепления, то причину сцепления, очевидно, нельзя искать только в каждой отдельной пластинке; причиной ее должно быть только нечто проницающее — живая сила проницающей материи. «Сцепление всего весомого обусловливается несцепляемым и невесомым». «Сцепление заключает в себе момент конечной скорости, который, однако, не производит ускорения, потому что одновременно с притяжением он содержит в себе и отталкивание в виде действительного колебательного движения и постоянно сменяющихся взаимных ударов, т. е. живую силу. Эта движущая сила есть теплород, так как все твердое произошло из жидкого, а, следовательно, от взаимных ударов, которые, в конце концов, производят однообразные внутренние движения».
Продолжая рассуждать таким образом, Кант, далее, объясняет с помощью теплорода или эфира переход твердых тел в жидкие и обратно, взаимное притяжение твердых и жидких тел, как, например, явления волосности и некоторые другие явления, которые он разбирает в главе об отношении между движущими силами материи. От исследования модальности движущих сил материи не осталось почти ничего кроме заголовка. Странно, что при исследовании движущих сил материи Кант почти оставляет без внимания и отношение силы тяжести к первичным силам. Между тем, если принять, что теплород или эфир является материей повсюду распространенной, всепроницающей, вседвижущей (а если учесть и время, то можно прибавить «положившей начало всякому движению»), материей, наполняющей всю вселенную, то следует, очевидно, отнести за счет этого эфира и силу тяжести и ближе рассмотреть ее связь с его первичными силами. Можно, впрочем, указать одно место, где Кант намекает на нечто подобное. «Так, например, общее учение о притяжении на расстоянии и об обратном отношении его к квадрату расстояний, в том виде как эти понятия можно мыслить a priori, принадлежит к метафизическим основам естествознания; учение же о тяжести в том виде, как она и законы ее наблюдаются на различных высотах, принадлежит к области физики; но оба эти учения все-таки должны быть приведены в связь в натурфилософии». Тем не менее, в тех, правда, редких случаях, когда Канту приходится упоминать о тяжести или тяготении, он обходит эту проблему и стремится только доказать, что повсюду в пространстве должна содержаться материя, которой следует присвоить не одни только притягательные, но и отталкивательные силы.
Согласно плану Канта, сочинение его должно было состоять из двух частей. За элементарной системой движущих сил материи должна была следовать система вселенной. Возможно, даже вероятно, что во второй части своей работы Кант предполагал ближе рассмотреть вопрос о движущих силах, действующих между небесными телами.
Довести задуманное сочинение до конца было насущною потребностью для Канта. Так как для него пространство было лишь одной из форм нашего представления, то реально существующим могло быть для него только пространство, заполненное материей. Совершенное заполнение пространства материей было в его метафизических основах показано, исходя из первичных сил материи. Но одно это еще не сделало материю для нас объектом опыта; таковым она становится только тогда, когда она действует на наши чувства. А так как последнее возможно только при помощи движения, то нужно принять, что материя повсюду в пространстве находится в постоянном движении. Вот почему эфир и составляет для всей философской системы Канта совершенно необходимое, неизбежное построение, а вовсе не праздное измышление умственно расслабленного старца. Только с этой точки зрения становится понятной та масса труда, которую Кант в последние годы своей жизни посвятил своей задаче. Какое значение он сам ей придавал, видно из одного его письма к Гарве от 21 сентября 1789 г. В этом письме он жалуется на горькую судьбу, которая предопределила ему «видеть перед собой полное подведение итогов, касающихся всей философии в целом, и не иметь возможности довести дело до конца». Он называет свое состояние «танталовой мукой, впрочем, все еще не безнадежной». Затем, входя в некоторые подробности, он продолжает: «Вопрос, которым я занимаюсь в настоящее время, касается «перехода от метафизических основ к естествознанию». Он должен быть разрешен, иначе в системе критической философии останется пробел. Требования разума не перестают настаивать на необходимости его разрешения; сознание возможности говорит за то же, но достижение цели постоянно отодвигается, если не полным прекращением жизненной энергии, то часто повторяющимся упадком ее, доводящим меня до мучительного нетерпения».
Действительно, в своем последнем труде Кант сделал значительный шаг от метафизических основ естествознания по направлению к физике. Substance purement grave и fluide déférent Делюка находились в близком родстве с кантовой весомой материей и его эфиром; и Кант в нескольких местах своего сочинения цитирует этого физика. Хотя о Лесаже Кант в этой работе нигде не упоминает, тем не менее, он сходится с ним в том отношении, что все движущие силы он приписывает невесомой материи и к последней относит начало всех движений. Принципиальное различие обеих теорий заключается только в том, что Лесаж приписывает своему эфиру одни лишь механические силы, одни только прямолинейно-однообразные движения, а Кант наделяет свое невесомое вещество динамическими силами, являющимися первичной причиной движения и признает только внутренние колебательные движения. Стоя на почве кантовских воззрений, можно было бы сговориться и с не слишком упорным атомистом, если бы последний не настаивал на абсолютно пустом пространстве и на абсолютной неделимости атомов, а примирился бы с пространствами, не содержащими весомой материи с фактически нераздробимыми мельчайшими частицами весомой материи. Во всяком случае, Кант, опередив свое время, выдвинул на передний план представление о внутреннем движении всей материи. И когда Кант утверждает, что материя может стать объектом опыта только как нечто движущееся, движущее и движимое, что, следовательно, материю можно понять, только представляя ее себе находящейся в постоянном непрерывном внутреннем движении, — он переносится в круг тех воззрений, которые получили признание в физике лишь после разработки новой теории теплоты и механической теории газов, а затем, постепенно получили всеобщее распространение. Материю только и можно себе представить и объяснить, как нечто движущееся; всякая материя — твердая, жидкая, газообразная — всегда находится в непрерывном внутреннем движении.
Это драгоценнейшее зерно посмертного труда Канта, которое ныне постепенно развивается и крепнет, благодаря исследованиям новейшей физики, и которому метафизические основы естествознания казались столь чуждыми — это зерно свидетельствует не только о важности незаконченной работы Канта, но и о состоятельности всей его критической системы, по крайней мере, поскольку последняя продолжает оставаться в чисто теоретико-познавательной области.
Преклонный возраст Канта не явился, однако, единственной причиной тех затруднений, которые он встретил при дальнейшем развитии своих положений при попытке вывести все движущие силы материи из свойств эфира. Конечно, преклонным возрастом можно объяснить многочисленные и мало отличающиеся друг от друга попытки разрешения вопроса: он мог до известной степени помешать ему двигаться вперед. Однако полное разрешение проблемы, полагаю, не удалось бы ему и в период полного расцвета сил. Переход от метафизики к физике не является проблемой, разрешимой трудами отдельного мыслителя. Это задача двух наук, к разрешению которой они обе постепенно приближаются, но, пожалуй, никогда окончательно не придут. Физик будет всегда создавать для себя гипотезы о строении материи в соответствии с уровнем своих знаний, не заботясь о том, выражают ли они собою самую сущность материи. Философ же при своем построении материи всегда будет руководствоваться тем соображением, в какой мере его построение соответствует требованиям теории познания, не останавливаясь на том, могут ли быть выведены все физические свойства материи из его построения. Пропасть между обоими этими построениями будет постепенно уменьшаться, но никогда окончательно не будет заполнена. Достаточно, если философы и физики настолько проникнутся взаимным уважением и приобретут настолько основательные знания в чужой области науки, что не будут создавать прямо противоречащих и исключающих друг друга построений; если философы и физики не будут выдавать своих построений за совершенные и единственно правильные решения задачи; если они будут смотреть на них лишь как на подготовительный материал, как на ступени, приближающие к достижению общей желанной цели. Обе науки не обречены на вечное противоречие; они вполне способны идти навстречу одна другой и постепенно сближаться. Убедительным доказательством этого может служить посмертный труд Канта.
В этом и заключается значение рассматриваемой работы для физики. Другого влияния на эту науку и на ее представителей она, конечно, иметь не могла, оставаясь до сих пор известной физикам разве по одному названию. На самого же Канта и на его отношение к физике эта рукопись бросает новый свет, почему я и не счел себя вправе обойти ее молчанием.
А теперь нам следует вычеркнуть ее из памяти и вернуться к «Метафизическим основам естествознания», чтобы проследить, какое влияние это сочинение имело — по крайней мере, в свое время. Сначала эта работа получила очень большое распространение в среде физиков и под влиянием свежего еще впечатления от «Критики чистого разума» встретила восторженный прием и не возбуждала почти никаких возражений. Гейдельбергский профессор Мунке в 1831 г. высказывается на этот счет очень определенно: «Философская система Канта имела столь полный успех, что его современники считали излишним заниматься проверкой частностей и признавали всю систему вполне законченной и совершенной».
Разработанное им понятие о материи оставалось в пределах умозрения; нельзя было каким бы то ни было путем доказать, что обе гипотетически принятые силы несвойственны материи, а так как древняя атомистика незадолго до того была отвергнута вследствие своей несостоятельности, то и в среде физиков приверженцы Ньютона смотрели благосклонно на предпочтение, оказываемое так называемому динамическому учению о природе. Поэтому нелегко выделить имена наиболее выдающихся ученых из числа примкнувших к новой системе в ее первоначальной чистоте. Полагаю, однако, что к числу их принадлежали И. К Фишер и И. Ф. Фриз. Впрочем, большинство приписывало знаменитому философу совсем не то, что им было действительно сказано. Однако увлечение системой Канта было менее общим, чем это казалось на первых порах. Большинство физиков не высказывало сначала своего особого мнения, а когда восторг поостыл, оказалось, что число искренне обращенных между ними весьма незначительно. Прежде всего это проявилось в восстановлении господства атомистического учения, незадолго до того поколебленного. Новые химические открытия, установленное вскоре постоянство отношений в химических соединениях, столь легко объяснимое с атомистической точки зрения и столь трудно — с помощью динамической философии, и вообще все новое здание теоретической химии, постепенно гордо воздвигавшееся на фундаменте атомистики, а также, может быть, новые открытия в теории теплоты, — все это настойчиво влекло к атомистике, как к простейшему объяснению явлений. Критическое доказательство Канта невозможности существования пустого пространства и атомов столь же мало могло отвлечь одних от признания атомов, сколько привлечь других на сторону динамического заполнения пространства материей. Лучшая участь выпала на долю основных сил материи. Со времени Ньютона притягательные силы стали необходимыми для построения мироздания. Отталкивательные силы приписывали теплороду для объяснения расширения тел; мало того, в магнитных и электрических жидкостях физики имели даже примеры совместного существования обеих сил. Не было, по-видимому, поводов не соглашаться с великим философом и в этой области. Тем не менее, и здесь зависимость физики от философии оказалась только мнимой. Свойства всеобщего притяжения были Кантом заимствованы у Ньютона. Их никто и не оспаривал, но самое притяжение было присвоено атомам в качестве основной силы и этой последней прямо объяснили тяготение. По поводу отношения притяжения к сцеплению и прилипанию мнения еще расходились, и каждый физик создавал себе собственную гипотезу, наиболее подходящую для его исследований. Отталкивательная же сила Канта, в смысле первичной силы, мало беспокоила физиков. По существу здесь придерживались абсолютной непроницаемости атомов, а на счет того, следует ли считать отталкивательную силу упругих тел, теплоты и т. д. поверхностной силой и притом обратно пропорциональной кубам расстояний,— об этом почти не высказывались; ограничившись лишь утверждением, что эта сила уменьшается с увеличением расстояния в большей степени, чем сила притяжения.
Преемники Канта по философии со своей стороны не были способны приобрести в среде физиков большего числа сторонников, чем имел их учитель. Правда, Шеллинг, по крайней мере, в начале своей деятельности, стоял на одной общей почве с естествознанием и старался в своей философии отвести опыту должное место. Первые сочинения его, если дать себе труд переложить его образный язык на технические естественнонаучные выражения, способны навести физиков на новые мысли и во многих отношениях интересны. В них ясно сказывается стремление автора сообщить кантовской натурфилософии дальнейшее развитие на основе данных новейших физических исследований, на основе открытия гальванизма с его разнообразными действиями.
Природа, по Шеллингу, есть совокупность всего бытия. А так как бытие есть абсолютная деятельность, то и природа может быть воспринята только как абсолютная деятельность. Абсолютная деятельность сама по себе производит только бесконечный продукт; для того же, чтоб могли образоваться конечные продукты, деятельность природы должна быть ограничена. Таким ограничением может явиться опять-таки деятельность природы, но только противоположная первой. Следовательно, природа обусловлена двумя силами, противоположными по своему направлению, ускоряющей и замедляющей, или расширяющей и сжимающей. Единство обеих этих сил и есть материя. В различных материях различные противоположные силы находятся в различных между собою отношениях. Там, где силы всегда ближе к равновесию, получается наиболее жидкая материя (по-видимому, теплород). Материя, в которой заключались бы одни замедляющие силы, была бы абсолютно твердой, но подобная материя столь же немыслима, как и абсолютно жидкая. Отталкивательная и притягательная деятельности должны взаимно уничтожаться, поэтому никакая материя не может проявлять притягательной силы за пределами своей сферы. Там, где два тела взаимно действуют друг на друга на расстоянии, это может произойти только в результате их отношения к третьему. Для всех тел солнечной системы этим третьим является Солнце, а отношения первых к последнему осуществляются при посредстве света. В первых своих сочинениях Шеллинг обращает при этом особое внимание на химические свойства света; позднее он пользуется светом гораздо шире, делая его посредником соединения идеального с реальным, субъективного с объективным. Свет не материя, а первая идеальная деятельность материи. Свет описывает все размеры пространства, но не заполняет его; свет не есть сама заполняющая пространство деятельность, а лишь построение заполнения пространства. Но строящее есть в то же время и постигающее. Следовательно, свет в качестве строителя заполнения пространства есть по отношению к нему и постигающее его или понятие. Хотя свет и материя находятся в одной и той же сфере бытия, но они относятся между собой внутри этой сферы, как идеальное к реальному, как представление к предмету. Поскольку свет только понятие, он представляет собою нечто субъективное, поскольку же он является внешним проявлением материи, он — объективен. Вся природа есть развитие ступеней, из которых каждая, подобно свету, бывает по отношению к предыдущей идеальной, а по отношению к последующей — реальной. Вся природа есть единство. В органической, как и в неорганической природе действуют одни и те же силы в одних и тех же формах. Везде проявляется противоположность деятельностей, полярность действий, соединяющихся в своем продукте, как в высшем единстве. Действиями неорганической природы в восходящем ряде ступеней являются: химизм (свет), электричество и магнетизм; им в органической природе соответствуют: возрождаемость, раздражаемость, чувствительность. Во всех этих явлениях действуют противоположности, которые, взаимно уравновешиваясь, поднимаются на высшую ступень единства.
Идеи единства всей природы, всеобщего господства в ней полярности и вытекающего отсюда развития к совершенству, которые Шеллинг на своем цветистом языке защищал с такой же смелостью, как и талантом, приобрели ему многочисленных приверженцев и в среде натуралистов, в особенности среди физиологов. Но эти самые идеи постепенно влекли его ко все более и более органическому, интеллектуальному, идеальному взгляду на явления неорганической природы, следовательно, постепенно отдаляли его от опытной почвы. Они же побудили его увлечься вновь всплывшими наружу теориями животного магнетизма и относиться восторженно к опытам, которые гениальный и вместе с тем сумасбродный физик Риттер производил в то время в Мюнхене. Шеллинг писал по этому поводу Гегелю: «Мы здесь занимаемся вещами, в высшей степени чудесными. Не так давно здесь было получено сообщение из Италии, что на границе Тироля живет какой-то отгадчик металлов и воды. Наш министр, искренне сочувствующий всему великому и доброму, узнав об этом, согласился на сделанное ему предложение послать туда Риттера. И что же? Действительность превзошла ожидания... Чтобы убедиться в этом, попробуй взять кубик из любого вещества, например из серного колчедана, плавленой серы или из какого-нибудь металла, всего лучше — золота, и повесь его вертикально, прикрепив к мокрой нитке, которую ты должен держать между пальцами. Ты усидишь, что над водой или металлами кубик тотчас начнет приходить в эллиптические колебания, все более и более приближающиеся к круговым ... Над северным полюсом магнита маятник отклонится в таком направлении 
, над южным полюсом в таком 
; такое же отношение замечается в колебаниях кубика над серебром, медью и т. д., в колебаниях над цинком, водой. Мало того, Риттер познакомился в Милане с аббатом, который этим же способом перепробовал все человеческое тело. Произведи опыты над головой, частями лица, пальцами, наружною и внутреннею поверхностью руки, над правой и левой стороной тела, и ты найдешь ту же противоположность. Над стеблевым концом яблока маятник отклоняется, как над северным полюсом; над противоположным, — как над южным. То же повторяется над острым и тупым концами яйца ... Но настоящая палочка-гадалка дает у нас у всех отклонения над ничтожнейшими количествами металла или воды, т. е. именно только у нас, занимающихся этими опытами, потому что многим природа отказала в этой силе или же ее отнял их образ жизни. Вот истинное волшебство человеческого существа; ни одно животное не обладает этим даром... Риттер собирается издавать особый журнал под названием «Сидеризм»... Он привез с собой отгадчика воды и металлов и извлечет много поразительного из этого нового чуда».
Физики, за немногими исключениями, энергично восстали против этого нового вида экспериментального исследования. В ряде статей гильбертовского журнала доказывалось, что описанные явления либо вовсе отсутствовали, либо они вызывались незаметными и бессознательными движениями руки, которые, в свою очередь, могли быть вызваны движениями глаз или легкими движениями головы. После этого физики начали относиться к сочинениям Шеллинга с возрастающим недоверием, и по мере того, как он сам стал отходить от природы, исследователи последней стали отворачиваться от его философии.
Вместе с тем в среде физиков постепенно распространилось пренебрежение или даже ненависть к натурфилософии вообще, и вскоре они пришли к такой точке зрения, в силу которой в учении о материи все казалось запрещенным, а потому самому и дозволенным. О строении материи и свойствах ее сил по меньшей мере, избегали говорить, и только в сочинениях некоторых выдающихся физиков-математиков можно отыскать достаточный материал для того, чтобы воспроизвести господствовавшее в то время учение о материи.
Всего удобнее для этой цели сочинения Лапласа, который по занимающему нас вопросу высказывается многократно и сравнительно подробно. Теория Лапласа вкратце заключается в следующем: «Для того чтобы при этих (относительных) движениях представить себе предел и найти такие неподвижные точки, к которым можно было бы относить абсолютное движение тел, следует вообразить себе безграничное, неподвижное и способное заполняться материей пространство. К частям этого действительного или воображаемого пространства мы и относим мысленно положение тел, представляя их себе находящимися в движении, когда тела последовательно совпадают с различными местами этого пространства.
Природа того своеобразного видоизменения, вследствие которого тело перемещается с одного места на другое, до сих пор неизвестна и таковой останется и в будущем. Ее обозначили словом сила, но мы в состоянии определить лишь ее действия и закон, выражающий характер ее действия.
«Находящаяся в покое точка не может сама собою придти в движение, так как в ней не заключается каких-либо причин, которые побудили бы ее двигаться скорее в одном, чем в другом направлении. Прямолинейность движения тела, предоставленного самому себе, очевидно, вытекает из того, что нет причины для уклонения точки скорее вправо, чем влево от первоначального направления: причина же равномерности движения тела не столь очевидна; так как природа движущей силы неизвестна, то невозможно знать a priori должна ли эта сила сохраняться непрерывно. Но так как тело неспособно сообщить самому себе движения, то кажется вероятным, что оно неспособно и изменить то движение, которое ему было сообщено; поэтому закон инерции представляется, по крайней мере, наиболее простой и естественной из всех мыслимых возможностей; он подтверждается, кроме того, и опытом.
«Так как сила познается только по тому пространству, на которое под ее влиянием перемещается тело в течение известного времени, то естественно взять за меру ее это пространство». Но это предполагает, что силы, действующие в одном и том же направлении, просто складываются. Однако при нашем незнании природы движущей силы, мы этого утверждать a priori не можем; поэтому и здесь мы должны обратиться за ответом к опыту».
«Таким образом, наблюдение дает нам здесь два закона движения, а именно: закон инерции и закон пропорциональности между силой и скоростью. Они являются наиболее простыми и естественными из мыслимых законов, и нет сомнения, они вытекают из самой природы материи. Но так как природа эта нам неизвестна, то оба закона являются для нас просто наблюденными фактами — впрочем, единственными, заимствуемыми механикой из опыта».
«Как видим, вообще при взаимодействии тел действие и противодействие всегда равны и противоположны. Понятно, далее, что это равенство не предполагает наличия какой-либо особой силы в материи, оно вытекает лишь из того, что тело не может получить движения от действующего на него другого тела иначе, как, отняв у него это движение, подобно тому, как один сосуд заполняется жидкостью за счет другого, который ему эту жидкость передает».
«Вероятность теории может быть повышена частью уменьшением числа гипотез, положенных в ее основание, частью увеличением числа явлений, объяснимых теорией.
Основное начало тяжести принесло обе эти выгоды теории движения Земли... Без него эллиптическая форма планетных орбит, законы, которым следуют движения планет и комет вокруг Солнца, их вековые и периодические неравенства, многочисленные неравенства в движении Луны и спутников Юпитера, предварение равноденствий, колебание земной оси, движения лунной оси и, наконец, приливы и отливы морей, были бы простыми несвязанными между собою результатами... Но представляет ли собою это основное начало первичный естественный закон, или же оно есть только всеобщее действие неизвестной причины? Здесь, за незнанием внутренних свойств материи, мы вынуждены остановить всякую надежду ответить удовлетворительно на эти вопросы. Вместо того чтобы строить гипотезы в этом направлении, мы ограничиваемся тем, что более подробно исследуем, каким образом геометры применили основное начало тяготения. Они исходили из следующих пяти предпосылок: 1) что тяготение действует между малейшими частицами тела, 2) что оно пропорционально массам, 3) что оно обратно пропорционально квадратам расстояний, 4) что оно мгновенно передается от одного тела к другому и, наконец, 5) что оно действует одинаково как на покоящиеся тела, так и на тела, движущиеся в направлении, действия тяжести, хотя в последнем случае тела должны были бы как будто ускользать хоть отчасти от влияния последней».
Первая предпосылка представляет собою, как мы уже видели, необходимое следствие равенства действия и противодействия; правильность ее, равно как и второй предпосылки, доказана на опыте. Третья предпосылка имеет силу не только для одной тяжести, она представляет собой закон всех вообще истечений, исходящих из одного центра, каким, например, является свет. Этому закону следуют, по-видимому, все силы, действие которых проявляется на заметных расстояниях. Недавно было замечено, что электрические и магнитные притяжения и отталкивания убывают пропорционально квадратам расстояний». «Мы не имеем средства измерить время распространения тяжести, потому что Солнце, после того как его притяжение однажды уже достигло планет, продолжает действовать на них таким образом, как будто притягательная сила его распространилась мгновенно до самых крайних границ нашей планетной системы...» Однако по изменению влияния тяжести на тело, как по направлению, так и по скорости, можно сделать тот вывод, что сила эта действует со скоростью, которую можно назвать бесконечной, откуда следует, что притяжение доходит до крайних пределов нашей солнечной системы в почти неделимое по ничтожности своей мгновение».
«Между телами ничтожно малой величины притягательная сила исчезает, но между элементами тел она снова появляется в бесконечном разнообразии форм... Но тождественны ли в действительности эти силы (плотность, кристаллизация, химическое сродство) с наблюдаемым в небесных пространствах тяготением, и действительно ли они представляют собою на земле некоторые модификации тяготения, обусловленные видом мельчайших частиц? Чтобы принять такую гипотезу, следовало бы допустить, что тела содержат в себе гораздо больше пустого пространства, чем заполненного, так что плотность их частиц была бы несравнимо больше средней плотности их масс... Промежутки между этими элементами тел были бы по своим размерам подобны промежуткам между гнездами туманного пятна, которое при таком взгляде можно было бы рассматривать, как большое светящееся тело. Ничто, впрочем, не препятствует нам смотреть на все тело именно таким образом. Многие явления и, между прочим, чрезвычайно легкое прохождение света через прозрачные тела во всевозможных направлениях, говорят в пользу такого воззрения». «Тогда сродство определялось бы формой соединяющихся частичек и многообразием таких форм можно было бы объяснить все различия притягательных сил, сведя, таким образом, все явления физики и астрономии к одному общему закону»... «Некоторые геометры, для объяснения химического сродства, ввели в выражение закона обратной пропорциональности между притяжениями и квадратом расстояний новые члены, получающие заметное значение лишь на очень малых расстояниях. Но такие члены выражали бы соответствующее число различных сил... при такой неопределенности представляется наиболее разумным в деле изучения законов сродства опереться на данные многочисленных опытов. Всего проще, по-видимому, эта цель может быть достигнута сравнением названных сил с отталкивательною силою тепла, которая, в свою очередь, всегда может быть сравниваема с тяжестью. Некоторые произведенные уже в данном направлении опыты позволяют надеяться, что этот закон будет со временем вполне установлен; тогда путем применения математического анализа, физика земных тел может быть доведена до той степени совершенства, какого достигла физика неба, благодаря открытию закона всеобщего тяготения».
Подобные же, а принципиально и вполне тождественные, взгляды развивает Био в своих учебниках физики. Материя проявляет два существенных свойства, по которым мы узнаем о ее присутствии, протяженность и непроницаемость, свойства, которые познаются при помощи зрения и осязания. Непроницаемость, однако, присуща не самим телам, как таковым, а лишь малейшим частицам их, как это показывает делимость тел. Эти частички недоступны нашему опыту; но отсюда «никак не следует, чтобы форма и природа их не имела для нас значения, не влияла на свойства составленных из них тел». Наоборот, в предлагаемом сочинении читатель встретит много явлений, указывающих на действие подобных причин. Последние выступают, например, при расширении жидкостей, при их затвердевании, или еще резче, при кристаллизации солей. Метафизики и даже физики много спорили о том, возможна ли делимость материи до бесконечности или нет. Из предыдущего ясно, что этот вопрос не имеет для нас практического значения. Если понимать делимость в отвлеченном и геометрическом смысле, то, конечно, для нее не существует никакого предела. Ведь как бы мала ни была воображаемая; частица, уже самое понятие о ее протяженности влечет за собой возможность деления этой частицы пополам, каждой из этих снова на две части и т. д. до бесконечности. Что же касается реальной физической делимости, то о ней ничего сказать невозможно, так как ми один из имеющихся в нашем распоряжении экспериментальных методов не дает нам возможности получить в изолированном виде частицы тел и изучить их превращаемость».
«Но каким образом может подобная система частичек сохранять ту твердую неподатливую форму, в какой перед нами являются очень многие или даже все тела, если их поставить в надлежащие условия? В этом сочинении будет дальше показано, что такое состояние вызывается и поддерживается естественными силами, которыми оживлены (animées) все частицы тела и при посредстве которых они стремятся друг к другу, как бы взаимно притягиваясь. Но если бы здесь действовали одни эти силы, то частицы сблизилась бы до взаимного соприкосновения, пока свойственная им непроницаемость не положила бы предел дальнейшему сближению; в действительности же этого нет, потому что во всех телах частицы допускают как большое сближение, так и большее удаление. Мы узнаем, кроме того, общую причину внутреннего отталкивания, которым постоянно уравновешиваются все притягательные силы. Причина эта, встречающаяся во всех телах, лежит, по-видимому, в тепловом начале. Под действием этих противоположных сил частицы каждого тела приводятся в движение, а затем сами собой приходят в состояние равновесия, являющееся результатом компенсации их энергии; после этого частицы взаимно сближаются или удаляются друг от друга в зависимости от того, действуют ли внешние силы, которым они подвержены, в сторону отталкивания или притяжения. Подобным образом движутся и колеблются светила нашей планетной системы в их эллиптических и постоянно изменяющихся орбитах, не нарушая этим ни целости системы, ни общего равновесия. Как дальше нами будет показано, на этих различных состояниях равновесия между частицами тел покоятся все вторичные и поддающиеся изменению свойства последних, как газообразное, жидкое и твердое состояния, кристаллическое строение, твердость, упругость и т. д.
Во всех подобных случаях материальные частицы ведут себя, как совершенно косные массы, т. е. как массы, лишенные самодеятельности какого бы то ни было рода. Они могут быть сдвинуты с места, приведены в движение и остановлены, но всегда сторонними причинами, лежащими вне них. В частицах нельзя открыть ни малейших следов самостоятельной и свободной воли». «Такое пассивное сохранение всякого данного состояния, такое отсутствие самодеятельности получило название косности или инерции (inertia)». «Опыт открывает нам много других свойств материи, не вытекающих необходимо из ее сущности, — свойств, которые не необходимы, чтобы сделать материю доступной нашим чувствам, но знание которых очень важно по следующей причине: будучи обычными спутниками основных условий материальности, они косвенно дают нам знать о существовании последних, когда условия эти почему-либо непосредственно недоступны для наших чувств».
«Притяжение (attraction) тоже является одним из таких случайных свойств, которое может свидетельствовать о материальности тел, когда непосредственные чувственные восприятия не дают нам на этот счет никаких показаний. Выше я сказал, что частицы всех известных тел действуют друг на друга притягательными и отталкивательными силами. Обратно, доказанное присутствие или деятельность этих всеобщих сил в неизвестном нам начале дает нам право заключить о материальности этого начала. Так, например, свет неосязаем, в нем нельзя установить какого-либо расширения, он невесом, по крайней мере, для наших весов, он настолько тонок, что ускользает от всяких попыток уловить его и сделать ощутительным для наших чувств. Но когда мы пропускаем свет через прозрачные тела, мы видим, что при прохождении он преломляется, изгибается, как будто его отталкивают силы, исходящие из поверхности тела, и, наоборот, притягивают частицы, из которых тело состоит. Совокупность этих явлений приводит нас, таким образом, к выводу, что свет есть материальное начало, состоящее из особенно мелких частиц, устроенных симметрично по отношению к некоторым плоскостям, проявляющих своеобразное притяжение и отталкивание и, наконец, движущихся в пустоте или в прозрачных телах с определенной поддающейся измерению скоростью».
«Существуют еще и другие начала, которые действуют на материальные тела, не будучи доступны прямо ни зрению, ни осязанию, ни взвешиванию на каких-либо весах, — начала, которые проявляют для наших чувств еще меньше материальности, чем свет, но о материальном характере которых, тем не менее, свидетельствуют столь же веские и даже еще более веские доводы. Таковы неизвестные начала обоих электричеств, так называемого смоляного и стеклянного».
«То же самое и с такою же вероятностью можно утверждать и относительно обоих магнитных начал, проявляющихся в различных металлах. Менее надежными данными мы обладаем относительно материальности теплового начала, которому часто дают название теплорода (caloricum). Ему не только не достает, как и предыдущим, тех доступных нашим чувствам признаков, по которым познается материя, но мы еще настолько мало знаем законы его движения и равновесия, что здесь вышеприведенные вероятные основания остаются неприложимыми. Опыт показывает, что тепло распространяется в телах, передается от одного тела к другому, поглощается телом и затем снова выделяется последним, видоизменяет расположение, расстояния и притягательные свойства частиц. Но все это еще не представляет неоспоримого доказательства, что тепловое начало само по себе является телом. Из существующих в пользу подобного мнения доводов наиболее сильным следует, пожалуй, считать установленные совсем недавно аналогии между свойствами излучения света и теплоты, аналогии, указывающие на то, что начала, лежащие в основании тепловых и световых ощущений, постепенно переходят друг в друга: другими словами, что они способны последовательно приобретать и терять те модификации, при помощи которых в нас вызываются те или другие ощущения». Мы не будем здесь входить в рассмотрение химической теории атомов в том виде, как она впервые была обоснована и высказана Дальтоном, потому что это завело бы нас слишком далеко, тем более, что по началу эта теория была создана исключительно для нужд химии, и только при дальнейшем своем более широком развитии она получила важное общее значение.