Никогда еще господствующая философия не оказывала столь мало влияния на физику, как в оба средние периода XVIII века, но и никогда философия не находилась по своему методу в столь резком противоречии с физикой, как именно в указанное время. Если в начале этого столетия Шеллинг обобщил решающие для тогдашней физики противоположности между силами притяжения и отталкивания между полярными свойствами магнетизма и электричества; если он свел их на полярную противоположность между субъективными и объективными и, наконец, построил весь мир на становящемся единстве этой противоположности, — то все-таки он всегда оставлял в силе двойной исходный пункт для познания объективного или субъективного, а вместе с тем и опыт, как основу естествознания. «Мы можем, — говорит он, — переходить от природы к себе и от себя к природе, хотя для всякого, кто ставит выше всего знание, истинное направление есть то, которому следует сама природа».
Наоборот, у Гегеля, философского авторитета второй и третьей четверти XIX века, существует только один исходный пункт для науки и только один объект исследования — идея. Природа, — говорит он в своих «Лекциях по натурфилософии», — есть идея в форме инобытия, есть отрицательное идеи. Природа во времени — первое, но абсолютным prius является идея; этот абсолютный prius есть — последнее, есть — истинное начало, альфа есть омега. Вне-себя-бытие тотчас же распадается на две формы, положительную — пространство, и отрицательную — время. Первым конкретным единством и отрицанием этих абстрактных моментов является материя; если последняя соотнесена к своим моментам, то сами они соотнесены друг к другу, — в движении. Материя есть форма, в которой вне-себя-бытие природы приходит к своему первому внутри-себя-бытию, для-себя-бытию; для-себя-бытие исключительно и поэтому есть некое множество, которое, концентрируя, как для себя сущее многое, свое единство в некоторое всеобщее для-себя-бытие, имеет свое единство, одновременно в себе и вне себя — это тяжесть. Материя противоборствует со своим тождеством с собой благодаря моменту своей отрицательности, благодаря своим абстрактным обособлениям,— это отталкивание материи. Так как эти различности представляют одно и то же, то столь же существенно отрицательное единство этого вне себя сущего для-себя-бытия; таким образом материя непрерывна, и это ее притяжение. В понятии тяжести содержатся оба момента: для — себя-бытия и снимающей для — себя-бытие непрерывности. Тяготение есть истинное и определенное понятие материальной телесности, осуществленной в идее. Первая окачествленная материя — это материя, как чистое тождество с собой, как единство рефлексии-в-себе, и таким образом она есть лишь первое, само еще абстрактное, проявление. Существуя в природе, она есть отношение к себе, как к самостоятельной, по сравнению с другими определениями целокупности. Эта существующая всеобщая самость материи есть свет; как индивидуальность — звезда; а последняя, как момент некоторой целокупности, есть солнце, хрупкая, как в себе сущая целостность формирующей индивидуальности, разрешается в различии понятия. Точка переходит сперва в линию, а форма распадается в последней на противоположности, которые, как моменты, не обладают самостоятельным существованием, но держатся только благодаря своему отношению, являющемуся их серединой и пунктом безразличия противоречия. Это заключение составляет принцип формирования в его развитой определенности и есть в этой еще абстрактной строгости магнетизм. Электричество есть чистая цель формы, освобождающееся от нее, есть форма, начинающая снимать свое равнодушие, ибо электричество есть непосредственное выступление, или исходящее от формы, определяемое еще только ею бытие — или еще не разложение самой формы, но поверхностный процесс, в котором различия покидают форму, но они сами должны быть обусловлены и еще не являются самостоятельными.
От этих спекулятивных высот или, лучше, от этой игры словами не было моста к природе, и даже понимание естественнонаучного метода не было более возможно отсюда. Ничего нет удивительного поэтому, что и физики со своей стороны в борьбе против господствовавшей философии, отрицавшей сущность их науки, не только отвергли притязания ее, но и стали вообще отрицать притязания всякой натурфилософии на свою долю работы над их наукой. Ведь об этой идеалистической философии даже философ Гармс говорит следующее: «Построение природы из ее осуществленной в человеке конечной цели всегда смешивает эмпирически познаваемое с всеобще необходимыми понятиями мышления. С абсолютной высоты построения из понятий она впадает в грубый эмпиризм, рассматривающий свой случайный опыт, как масштаб всякой познаваемой истины», а Иоганн Губер в своем трактате «Die Forschung nach der Materie» замечает: в после-кантовой философии только Гербарт сохранил дух трезвого критического и аналитического исследования проблемы, у других же авторов мы встречаем какие-то чудовищно-фантастические попытки определения материи; так, например, Эмиль фон-Шаден определял подлинную сущность материи, как некий как бы не существующий правихрь, безмерная себя постоянно сызнова производящая активность которого непреодолимо отталкивает всякую постороннюю, желающую преодолеть ее каким-нибудь образом силу.
Действительно, натурфилософия Гербарта представляет интерес и для физика и заслуживает большего внимания, чем она этого добилась как в свое время, так и после того, вплоть до наших дней. Согласно Гербарту данные формы опыта таковы, что они порождают противоречивые понятия. Но так как подобные понятия невозможны, то противоречие это должно основываться на какой-то иллюзии, которую следует отличать от реального бытия, т. е. остается объяснить, как может возникнуть из реального бытия эта иллюзия, чтобы тем самым решить и указываемые противоречия. Всякое сущее, т. е. всякая сущность, есть по своей природе нечто единое, исключающее всякое отрицание и всякое отношение, т. е. всякое множество и всякое изменение. Но так как всякая сущность выступает в нашем опыте со многими свойствами, то остается объяснить, каким образом единое может казаться нам многим. Так как все сущности оказываются в нашем опыте изменчивыми, то остается объяснить, каким образом неизменное бытие может казаться изменяющимся и, следовательно, всегда отрицающим. Так как каждая сущность является протяженной и растяжимой, то остается объяснить, каким образом простое может казаться множественным.
Но все эти объяснения возможны лишь при допущении, что в действительности существуют многие простые, непритяженные и неизмененные сущности. Если многие подобные простые сущности существуют совместно или собираются вместе, то они неизбежным образом будут вносить нарушения, мешать друг другу; каждая сущность должна стремиться по отношению к этим нарушениям к самосохранению. Таким образом, из этих взаимных нарушений и действий самосохранения у многих отдельных сущностей возникают множества отношений, представляющихся нам в виде особенных свойств отдельных вещей. Эти свойства образуют наш опыт, но они не присущи вещам в себе, а представляют лишь отношения, вытекающие из сосуществования многих отдельных сущностей. Поэтому всякая гипотеза о первоначальных силах в материи — ошибочна. Причины изменений в природе не транзитивны (ибо простые сущности ничего не дают и ничего не берут друг у друга), не имманентны (ибо каждая сущность есть причина самосохранения другой сущности), они не трансцендентальные свободы самосохранения становятся неизбежными, если сущности сосуществуют), не правила последовательности во времени (ибо сосуществование прямо обусловливает нарушение и самосохранение), не заключаются в особенных способностях (самосохранение существует только между сущностями, а не в них), не заключаются в тенденциях или побуждениях (ибо никакое качество какой-нибудь реальной сущности не нуждается в чем-нибудь) и не заключаются также в сущности силы (ибо сами сущности становятся целиком и нераздельно силами). Все существующие простые сущности само по себе не имеют внешних отношений и, следовательно, не существуют в пространстве и не имеют телесного протяжения. Явление материи вытекает лишь из сосуществования многих простых сущностей. Сосуществование и существование друг вне друга последних представляются нашему сознанию в виде пространственных отношений; поэтому отдельные сущности кажутся нам пространственными, хотя сами по себе они и непространственны. Однако для возникновения материи нужны, по крайней мере, три простые сущности. Если бы имелись только две такие сущности, то при сосуществовании они полностью проникли бы взаимно друг в друга; только третья сущность может воспрепятствовать этому полному слиянию в одно. Стремление многих отдельных сущностей к полному взаимному проникновению является нам в силе притяжения, взаимное препятствование — в виде отталкивания, а результат неполного взаимного проникновения — в виде протяженной материи.
Атом или материальный элемент — это соединение простых, реальных сущностей, у которых притяжение вполне равно отталкиванию. Различия материи основываются на противоречиях их элементов. Противоречия эти могут быть различными. Если даны элементы, которые относятся друг к другу, как красное и синее или как два отделенных друг от друга на октаву тона, то они должны сосуществовать полностью. Но имеются различные — большие и меньшие — степени этой необходимости. Если элементы относятся друг к другу, как красное и фиолетовое, то важно установить, в какой степени красновато или синевато это фиолетовое. Вместе с противоречием изменяется необходимость полного взаимопроникновения, поэтому изменяется и протяжение, убывающее вместе с ним до нуля. Точно так же оно становится нулем у диспаратных элементов. Так, например, между зеленым цветом и тоном Fis не существует никакого противоречия, такие элементы могут находиться в одном и том же месте, в одном и том же пространстве, и все-таки они не существуют друг для друга. Наряду с этим различием более или менее сильных противоречий приходится учитывать также их равенство и неравенство. Противоречие равно, если достаточно только одного элемента какого-нибудь рода, чтобы вполне нарушить один элемент другого рода, т. е. побудить его к полному самосохранению. Но, вероятно, всякое противоречие неравно, т. е. необходимо несколько элементов В, чтобы полностью нарушить некий элемент А. Элементы, обнаруживающие сильные и равные или приблизительно равные противоречия, образуют твердую материю. Элементы, обнаруживающие сильное, но очень неравное противоречие, дают теплород. Элементы, обнаруживающие слабое и почти равное противоречие, дают электричество. Элементы, обнаруживающие слабое и очень неравное противоречие, дают эфир. В учении о теплороде, которое всегда будет иметь преимущества перед кинетической теорией теплоты, содержится много непонятного, потому что, не сознавая нелепости предположения о первоначально движущей силе, теплороду приписали какую-то первоначальную силу расширения и приняли его за материю, каковой он вовсе не является; действительно, существует колоссальное различие между материальными молекулами, которые всегда сложны, и элементами, которые просты и потому непространственны. Эфир есть среда света и тяжести. «Притяжение на расстоянии как принцип тяжести было у великого Ньютона простой фразой, чтобы отделаться пока от чего-то неизвестного. Оно было у Канта силой, но с идеалистической оговоркой, что эта сила есть лишь понятие и ничто само в себе. У эпигонов, не понимающих осторожности Ньютона и Канта, оно стало предрассудком, от которого они неохотно отказываются ради своего спокойствия». Благодаря изменению притяжения, оказываемому эфиром на массы небесных светил во всех элементах, и благодаря отталкиванию, которое он сам испытывает благодаря своему собственному пребыванию в этих элементах, он приходит в колебательное движение, распространяющееся на бесконечное расстояние. Мы в праве предположить, что каждое тело вызывает в эфире особенную систему колебаний; но несколько взятых вместе тел все более и более вызывают на больших расстояниях такую систему колебаний как если бы последняя исходила из их общего центра тяжести. Поэтому противодействие колеблющегося эфира толкает их действительно к их общему центру тяжести, и, чем больше они к нему приближаются, тем совершеннее соответствуют колебания их положению.
Крайне абстрактный характер метафизики Гербарта, истолковывающей все физические понятия на основании каких-то очень отвлеченных соображений, заставил физиков увидеть в ней одно из тех праздных философских умозрений, на которые не стоит терять своего времени. И в действительности основные определения простых сущностей, необходимость их сосуществования, их самосохранение под влиянием этого, различные и различной силы противоречия элементов представляют трудно доступные и во многих отношениях далеко не более убедительные идеи, чем старые взгляды, которые они должны были заменить собой. Но, с другой стороны, разложение материальных атомов на дальнейшие элементы — это далеко не плохая мысль, а попытка объяснения всех явлений природы, не прибегая к каким-то особенным непонятным первоначальным силам, не апеллируя даже к изменению неизменных элементов, представляет, во всяком случае, интерес и важна для атомистики. Что касается действий взаимопроникновения, самосохранения и т. д., то они имеют то преимущество перед основными силами тогдашней физики, на которую они, правда, во многих отношениях очень похожи, что они отвергают непосредственное действие на расстоянии, отвергают actio in distans. Гербарт не создал в физике школы; наряду с кантианцами и шеллингианцами в физике нельзя встретить гербартианцев. Антипатии тогдашних физиков ко всякого рода натурфилософии сделали невозможным успех гербартовой метафизики.
Тем не менее, и в этот период естествоиспытатели, конечно проявляли интерес к проблемам материи и силы. Так, например, Берцелиус, при всем своем отвращении к господствовавшей тогда натурфилософии, говорит о только что появившейся теории материи Зеебера следующее: «Я привожу эту попытку лишь потому, что все подобные рассуждения достойны вообще внимания, а также учитывая то обстоятельство, что если нам когда-нибудь удастся по этому вопросу добраться до правды, то это будет плодом не опыта, а умозрения». Знаменитый теоретик в области электромагнетизма, Ампер, был настолько ревностным почитателем философии, что даже подвергался насмешкам своих сотоварищей по Парижской академии. В то самое время, когда многие знаменитые учителя отвергали на своих лекциях не только существование, но и самую возможность философии, говоря, что все хваленые оракулы ее, Платон, Аристотель, Декарт, Лейбниц и пр., противоречили друг другу и содержанием, и методами своих учений, в то самое время, когда за философами утвердилась в насмешку поговорка: «я презираю тебя, как факт», Ампер пишет одному из своих друзей. «У меня нет больше утешения в жизни, так как в вопросах метафизики мы не понимаем друг друга ... О том, что единственно близко моему сердцу, ты мыслишь иначе, чем я». Далее, говоря о работах Фарадея, мы покажем, сколько времени, труда и остроумия посвятил этот великий ученый вопросам о материи и силе и сколько пользы отсюда получилось для науки.
На описываемый период приходится одно из славнейших достижений математической физики. Подобно тому, как в свое время Ньютону при помощи принятого им закона всеобщего тяготения удалось точнейшим образом исчислить движение всех небесных тел и указать их движения в прошлом и будущем с такой же точностью, как и в настоящем, — Френелю теперь удалось на основе единственной гипотезы о поперечных колебаниях эфира объяснить все запутанные оптические явления двойного преломления и поляризации и даже предсказать заранее новые открытия. Этим он не только вновь доказал огромное значение математики, в котором стали было сомневаться некоторые из физиков-экспериментаторов, но и укрепил за нею заново славу наиболее точного метода познания в области естествознания. Его же работы вызвали новые математические исследования по вопросу об упругости, обусловив тем самым дальнейшие достижения в области молекулярной механики.
В механико-математической ветви физики старческое одряхление и смерть великих математиков, как Лаплас, Лагранж, Пуассон и др., привели к замедлению темпа ее развития. Великие немецкие математики с Гауссом во главе занимались преимущественно чистой математикой и аэромеханикой и потому влияли на физику меньше своих предшественников. Некоторые же новые принципиальные достижения, как применение в механике синтетических методов Пуансо и Мебиусом, применение понятия работы Понселе и Кориолисом и развитие понятия потенциала Гауссом, Грином и Гамильтоном, были оценены по достоинству лишь в последующие периоды.
В опытной физике здесь на первом месте стоит открытие электромагнетизма. Едва ли в физике было другое открытие, которое возбудило бы столько энтузиазма и вызвало столько повторных и новых работ среди всех культурных народов, как названное открытие Эрстеда; но и ни одно открытие не принесло столь быстро плодов и не повлияло столь сильно на всю физику. Вслед за наблюдением отклонения магнитной стрелки идет весь тот новый ряд явлений, которые обусловливаются магнитными действиями тока и на которых была прямо основана сохранившая и до сих пор еще свое значение теория магнетизма. Вслед за открытием вращательного магнетизма скоро следуют открытие гальванической индукции, термомагнетизма, наблюдение вращения плоскости поляризации света магнитом и действие магнетизма на все вообще вещества. Электромагнитные явления послужили основой для закона Ома — этой базы всей измерительной теории электричества, для построения Гауссом абсолютной системы мер и, наконец, для нового фарадеевского воззрения на силы, развитого позднее более ясно Максвеллом. При посредстве электромагнитных машин был впервые получен постоянный источник электричества; с помощью электромагнетизма впервые попытались использовать электричество в качестве источника механической работы; даже первые телеграфы Гаусса и Вебера работали с электромагнитными индуцированными токами. Действия электромагнетизма были сами по себе достаточны, чтобы разрушить старое здание невесомых; понятие о превращении сил, несовместимое с неизменяемостью невесомых, получило свою первую основу в электромагнетизме. Действительно, вместе с полным развитием качественной стороны электромагнитных явлений развивается и получает общее признание принцип превращения сил, и почти вслед за этим прямо следует количественное исследование известных случаев превращения сил.
Ввиду изложенных выше обстоятельств мы могли бы описываемый период физики назвать просто периодом электромагнетизма, но мы дали ему более общее название на том основании, что в рассматриваемое время и другие ветви физики способствовали разрушению старых и возникновению новых воззрений. В последнем отношении, наряду с волновой теорией света, следует поставить теорию теплоты. Математические обоснования Фурье, данные им точные определения тепловых единиц и, наконец, исследования над упругостью газов при различных температурах дали возможность Карно установить не только факт превращения тепла в механическую работу, но и постоянство отношения между обеими этими величинами. К сожалению, идея о падении теплоты (chute de la chaleur) помешала дальнейшему развитию им этого нового воззрения. Но зато Меллони при помощи новых термоэлектрических и электромагнитных приборов доказал, что тепловые лучи по своим свойствам вполне соответствуют световым, чем помог создать основу для нового воззрения на теплоту.
Несколько в стороне от общего пути развития тогдашней физики стояли проблемы акустики. Но и здесь наша наука обязана очень многим братьям Вебер, насколько последние в своем учении о волнах представили ясную картину тех явлений, которые стали столь важными для оптики и акустики. С другой стороны, открытие интерференции звука еще раз связало явления интерференции с представлением о волнообразном движении и, таким образом, стало еще раз опорой для волновой теории света.
Применение акустических явлений для объяснения некоторых спектральных явлений, как это было сделано в более позднее время, тогда еще не было осуществлено; больше того, хотя оно уже в то время напрашивалось, никто подобной попытки не сделал. Открытие фраунгоферовых линий в солнечном спектре и светлых линий в спектрах искусственных пламен хотя и прорабатывалось усердно некоторое время, но вскоре было оставлено и предано забвению, так как, не найдя для себя объяснения и оставшись вне связи с другими родственными явлениями, оно осталось неиспользованным. Судьба этого открытия наглядно доказывает неправильность того утверждения, будто только экспериментальная физика, и только она одна, независимо от других методических факторов, способна обеспечить прогресс науки. Судьба указанных выше спектральных открытий, наоборот, ясно показывает и непосвященному, что даже накопление новых научных экспериментальных наблюдений скоро прекращается, если на помощь не является общая руководящая и связующая идея: только последняя способна оплодотворить накопленный материал и придать ему действительно научный характер.