Открытый Ломоносовым закон получил более полное обоснование в его работах: «Об отношении количества материи и веса» (1758) и в «Рассуждении о твердости и жидкости тел» (1760). Обе эти работы были опубликованы на латинском языке.
Знаменитейшему и ученейшему мужу Леонарду Эйлеру, заслуженнейшему королевскому профессору и члену славной Берлинской академии наук, а также почетному члену императорской Петербургской Академии Наук и Лондонского королевского общества
нижайший привет шлет
Михайло Ломоносов.
Каждый, кто занимается наукой и встречает одобрение трудам своим со стороны великих людей, легко поймет, как я обрадовался, получив ваше любезное письмо. Не меньше удовольствия доставляет мне и мысль о том, какую поддержку окажет мне в будущем ваша дружба, которою я обязан вашей благосклонности. Очень вам признателен, что вы не только вашим советом, для меня особенно почетным, побуждаете меня к объяснению рождения селитры, но и даете мне точку опоры для более ясного познания самого предмета, разработкой которого я занимаюсь со всей заботой и старанием. Я читаю, с большой пользою для себя, «Артиллерию» Робинса, снабженную вашими превосходнейшими замечаниями. Но так как я полагаю, что, узнав настоящую причину упругости воздуха, легче можно раскрыть силу, которая сгущает воздух в селитре, то поэтому я счел целесообразным предпослать трактату о рождении селитры теорию упругости воздуха, которой начало я положил еще тогда, когда начал серьезно размышлять о мельчайших составных частях вещей; я вижу, что она и теперь совершенно согласуется с остальными моими представлениями, которые я себе составил о частных качествах тел и о химических операциях. Хотя все это, и даже всю систему корпускулярной философии, мог бы я опубликовать, однако боюсь, как бы не показалось, что я даю ученому миру незрелый плод скороспелого ума, если я выскажу много нового, что по большей части противоположно взглядам, принятым великими мужами. Поэтому считаю необходимым последовать совету тех, чье суждение изощрено постоянным занятием важными вопросами, авторитет же приобретен заслугами. Так как кроме обоих этих качеств вы, муж снисходительнейший, еще, знаю, и благосклонны ко мне, то я не сомневаюсь, что вы выслушаете благожелательно то, что я предлагаю вашему просвещеннейшему суду, и, заметив пункты, недостаточно у меня обоснованные, не поставите себе в труд откровенно, как всегда, указать мои ошибки. Прежде всего считаю необходимым изложить то, с чем мы встречаемся в самом начале естественных наук.
При попытках привести к достоверности начала химии и все, что широко распространено в области углубленной физики, мне преграждает путь общепринятое мнение, считающееся у большинства аксиомой, что плотность связанной материи тел пропорциональна их весу. Что это справедливо для тел однородных, я признаю без колебания; как же я могу сомневаться, что в одном кубическом футе воды вмещается одна единица веса и вещества, а в двух — две, и что два кубических фута воздуха, сжатые до объема одного кубического фута, имеют двойной вес и двойную плотность вещества; ниоткуда не вижу, однако, чтобы это было достаточно доказано для тел разнородных, а приняв это на веру, усматриваю здесь несоответствие явлениям природы. Я изъявляю полное согласие, когда читаю у выдающегося мужа Исаака Ньютона: воздух удвоенной плотности в удвоенном пространстве делается четверным, в утроенном — шестерным; то же самое разумей для снега или порошков, уплотненных сжатием или приведением в жидкое состояние («Математические начала натуральной философии», опред. 1). Но не могу согласиться с высказываемым в конце общим заключением, что масса познается по весу каждого тела.
Поскольку нельзя умозаключать от частного к общему, то и нет необходимости, чтобы то, что справедливо утверждается относительно однородных тел, имело силу и для разнородных. Хотя (там же, кн. II, разд. VI, предл. XXIV) дается доказательство теоремы, утверждающей, что количество материи следует определять по весу, я все-таки не вижу, чтобы положение это было верным вообще. Вся сила этого доказательства зиждется на опытах со столкновением тел, образующих маятники. Я не сомневаюсь, что они проделаны им со всею тщательностью; очевидно, однако, что для них брались или однородные тела разной величины или же тела разнородные. В первом случае я согласился бы с полной истинностью теоремы и с убедительностью доказательства, если бы в них понятие тела определялось через понятие его однородности; во втором же окажется, что он определял количество вещества в разнородных телах, которые он брал для опытов, по их весу и принимал за истину то, что следовало доказать. Я согласен, что это не наносит никакого ущерба законам, определяющим силы тела по их скорости совместно с их сопротивлением; под каким бы названием ни рассматривалось последнее, в механике всюду оно оценивается по весу тел, и нечего бояться ошибок в определении сил крупных тел, так как здесь применяется всюду одно и то же измерение; но я считаю невозможным приложить теорему о пропорциональности массы и веса к объяснению тех явлений, которые зависят от мельчайших частиц тел природы, если мы не хотим все время ошибаться. Так как в физике положение это принято как общее для всех явлений, то чего только не приходится придумывать тем, кто берется объяснять частные качества тел, исходя из природы мельчайших корпускул. Даже у людей большого ума случается встретить приписывание противоречивых свойств одному и тому же телу; очень много у них такого, что совершенно чуждо мудрейшей простоте природы. Да и сам я, потратив много труда на изыскание фигуры частиц, объясняющей частные свойства тела и не противоречащей приведенной физической теории, понял, что не получу никаких плодов от своей прилежной работы. Долго было бы перечислять по отдельности все, что не позволяет мне признать неизменную пропорциональность между массой тел и их весом; я приведу здесь то, что мне кажется наиболее важным. Во-первых, имеются тела самого различного удельного веса, обладающие такими свойствами, из которых совершенно ясно, что плотность материи их почти одинакова. Таковы, например, золото и вода, если их сравнивать друг с другом.
Вода почти в двадцать раз легче золота, однако по признакам совершенно ясным имеет такую же плотность материи; и прежде всего ее, так же как и золото, нельзя сжать в меньший объем приложением какой бы то ни было внешней силы. На этом основании представляется весьма вероятным и почти несомненным, что частицы связанной материи воды находятся в непосредственном соприкосновении (ибо протекающая материя, если бы таковая находилась в промежутке между связанными частицами, уступила бы малейшему давлению) и, следовательно, расположены, можно сказать, наиболее плотно. Затем, различная величина частиц и пор в разных телах нисколько не может содействовать приобретению различий в плотности материи, если допустить, что в каждом теле фигура и расположение частиц одинаковы. Итак, приняв пропорциональность плотности тела весу его, остается прибегнуть к различию фигуры. Для того чтобы плотность материи в телах была наибольшей, самой подходящей фигурой корпускул будет кубическая. Итак, допустим, что частицы золота имеют подобную форму, хотя его поры, открытые для самой воды, даже загруженной соляными частицами, а также и вполне гибкая природа этого металла и препятствуют признать это. Но какую форму припишем мы частицам воды? Если мы предположим, что она состоит из сплошных шариков (что я считаю наиболее подходящим не только для воды, но и для атомов всех природных тел), то плотность материи золота будет больше приблизительно в два раза, а не в двадцать раз. Если же мы представим себе в каждом шарике полость, которая будет в десять раз больше его плотной оболочки, так что полые шарообразные частицы воды будут по плотности материи относиться к кубическим сплошным частицам золота приблизительно как 1 к 20, то толщина оболочки частиц воды будет относиться к диаметру их полости приблизительно как 1 к 60. При этом условии вода будет состоять из тончайших пузырьков, которые едва окажут сопротивление даже самому слабому давлению, тогда как вода, нагнетаемая с весьма большой силой, скорее проникнет в самые узкие поры металлов, чем потерпит хотя бы ничтожный ущерб в своем объеме; и когда при замерзании воды воздух из ее пор силою холода собирается в пузырьки и давит с величайшей упругостью, то скорее разорвется прочнейшая бомба, чем вода уступит сколько-нибудь из своего пространства. Думаю, что природа лучше позаботилась о прочности тех [частиц], которые намеревалась противопоставить таким силам. Но сделанное предположение противоречит лишь одному-двум качествам воды; остальные же виды фигур, которые можно было бы представить в поддержку подвергнутого здесь сомнению тезиса, вовсе непригодны как находящиеся в полном несоответствии также с прозрачностью, подвижностью и почти всеми другими качествами воды. Итак, если мы на основании непреодолимой прочности частиц воды будем считать их сплошными и на основании их подвижности шарообразными и сделаем из сказанного выше тот вывод, что расположение частиц в воде, как и в золоте, наиболее плотное, то конечно нельзя будет отрицать, что плотность материи в золоте и в воде различается мало. Подобным же образом я мог бы рассуждать и обо многих других телах, напр., об алмазе и ртути, сравнивая их твердость и удельный вес; но так как этим путем можно установить лишь вероятность, но не необходимость утверждения, обратного рассматриваемому тезису, то я перехожу к тому, что представляется более важным.
Никто не сомневается в том, что явления, представляющие собой следствия, становятся яснее и понятнее, если познана их причина; поэтому нельзя сомневаться в том, что, усмотрев причину тяготения, можно считать объясненными и различия в удельном весе. Поэтому я должен, как того требует поставленный вопрос, коротко высказаться о причине тяготения. Я не буду вступать в спор с теми, кто считает тяготение тел одним из их существенных атрибутов и потому полагает, что и исследовать его причину нет надобности; но я без всякого колебания признаю, что как всякое вообще движение и стремление тел в каком бы то ни было направлении, так и тяготение, представляющее собой разновидность [такового], может у всякого тела без нарушения его сущности отсутствовать, точно так же, как и то количество движения, которое порождается из приращения скорости падающих тел. Так как, следовательно, должно существовать достаточное основание, в силу которого ощутимым телам свойственно скорее устремляться к центру земли, чем не устремляться, то приходится исследовать причину тяготения. Возникать оно должно либо от толчка, либо от чистого притяжения. Что тела могут двигаться от толчка, это вполне достоверно; чистое же притяжение остается под вопросом, и нет недостатка в достаточно веских доводах, устраняющих его из природы вещей. Хотя я не сомневаюсь, что вам, ученейший муж, они достаточно известны, однако считаю необходимым ради связности привести здесь некоторые из них. Прежде всего, если в телах существует чистая сила притяжения, то необходимо допустить, что она прирождена им для производства движения. Но всем известно, что движение тел производится и толчком. Окажется, следовательно, что для вызывания одного и того же следствия в природе существуют две причины, и притом противоположные одна другой: ибо что может быть более противоположным чистому притяжению, чем простой толчок? Но никто не станет отрицать, что противоположные причины должны производить противоположные следствия. (Пусть не приводят против этого примеров, кажущихся противоречащими, напр., что живые существа умерщвляются одинаково жаром и холодом. Ибо я здесь подразумеваю не отдаленные причины, которых может быть множество, а ближайшую причину, которая для каждого следствия должна быть единственной, как например для смерти прекращение кровообращения). Поэтому если чистое притяжение производит в телах движение, то толчок окажется причиной покоя; но это ложно, так как в действительности толчок возбуждает в телах движение; значит, притяжение не возбуждает движения, т. е. вовсе не существует. Наконец, предположим, что в телах существует сила чистого притяжения: тогда тело A притягивает тело B, т. е. движет его без какого-либо толчка. Значит, не нужно, чтобы тело A ударилось в тело B, а следовательно, нет необходимости и в том, чтобы оно двигалось по направлению к нему; а так как остальные движения его в каком бы то ни было другом направлении не могут иметь никакого значения для приведения в движение тела B, то отсюда следует, что тело A, находясь в абсолютном покое, движет тело B. Последнее же будет двигаться по направлению к телу A, то есть к нему прибавится нечто новое, а именно движение к телу A, которого в нем ранее не было. Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования, и т. д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому. Итак, в силу этого закона прибавившееся к телу B движение по направлению к телу A отнимается оттуда, откуда тело B приобретает это движение, т. е. от тела A. Но так как ни от какого тела нельзя отнять то, чего в нем нет, то необходимо, чтобы тело A двигалось, если оно притягивает тело B, и, следовательно, тело A, находясь в абсолютном покое, не может двигать другое тело B, а это противоречит доказанному выше. Таким образом, или чистое притяжение не существует в природе, или не является нелепостью, что одно и то же одновременно и существует и не существует. Я принимаю первое, а второе предоставляю тем, кто рад чуть ли не все явления объяснить одним единственным словом. Впрочем, если бы характер поставленной задачи позволил обратиться к самым источникам, откуда притяжение вносится в природу тел и наводняет естественные науки, то утверждаемая здесь истина могла бы стать яснее; но я оставляю это для специальной разработки. Итак, поскольку никакое чистое притяжение не может существовать, то отсюда следует, что тяготение ощутимых тел проистекает от толчка, и, следовательно, существует материя, которая толкает их к центру земли. Но тяжестью обладают и мельчайшие частицы тяжелых тел, откуда очевидно, что тяготительная материя воздействует даже на мельчайшие частицы, вполне свободно проникает в самые узкие поры и, следовательно, должна быть в величайшей степени текучей. Но воздействовать на частицы тел эта материя не может иначе, как ударяясь в них, ударяться же не может без того, чтобы они оказывали ей сопротивление, т. е. противопоставляли ей свои бока, для нее непроницаемые. Отсюда следует, что существуют составляющие тяжелые тела частицы, непроницаемые для тяготительной материи, которая действует на их поверхность. Пусть, при этих условиях тело A равно телу B протяжением и плотностью материи, и частицы того и другого тела, на поверхность которых действует тяготительная материя, шарообразны и имеют одинаковое расположение. Пусть, наконец, диаметр каждой частицы тела A равен d, а окружность равна p; тогда ее поверхность будет равна dp. Пусть, далее, диаметр частицы тела В равен d—e; ее поверхность будет равна (d—e)2 p:d. Затем, пусть число частиц тела A равно a; так как тело A равно телу B протяжением и плотностью материи, а частицы того и другого по условию имеют одинаковую форму и одинаковое расположение, то число частиц тела A будет относиться к числу частиц тела B, как куб диаметра частицы тела B к кубу диаметра частицы тела A, т. е. это отношение будет равно a:((ad3)/(d—e)3), и, следовательно, сумма поверхностей частиц тела A будет относиться к сумме поверхностей частиц тела B, как
adp:((ad3)/(d—e)3)×(d—e)2p:d=(a/d):(a/(d—e)).
А так как тяжелые тела, отовсюду окруженные толстыми стенами и заключенные в каменные погреба, ничего не теряют из своей тяжести, то отсюда ясно, что тяготительная материя, проходя через поры тел, не задерживается, а всегда движется с одной и той же скоростью и обрушивается на отдельные частицы с одинаковым натиском. Но у тел A и B, по условию, одинаковое количество материи и, следовательно, одинаковая инерция. Итак, различие действия тяготительной жидкости будет определяться отношением поверхностей, с которыми она сталкивается. А так как, по доказанному, сумма поверхностей частиц тела A меньше, чем сумма поверхностей частиц тела B, то тяготительная жидкость будет воздействовать на тело A с меньшей силой, чем на тело B, и, следовательно, тело B будет обладать большим удельным весом, чем тело A. Но в обоих телах, по условию, плотность материи одна и та же, следовательно, она не пропорциональна тяжести. Это по необходимости должно быть при различной величине частиц; но то же самое выводится и в том случае, когда частицам различных тел приписывается различная фигура. Итак, если мы хотим признать, что тяжесть тел везде пропорциональна плотности их материи, то мы должны или положить, что непроницаемые для тяготительной жидкости частицы всех вообще тел обладают одной и той же величиной и фигурой, или отвергнуть тяготительную жидкость. Первому противоречит поразительное разнообразие тел природы, второе противно здравому смыслу и ведет к признанию таинственных качеств. Кроме того, надо принять в соображение, что если мы признаем видимый мир полным материи, то должны допустить и невесомую материю, ибо иначе тела не могли бы ни подниматься, ни опускаться силою тяжести в эфирной жидкости. Если же мы принимаем невесомую материю, то, переходя от большего к меньшему, придется заключить, что существуют различные материи, уступающие другим материям по удельному весу. О том же говорит и аналогия прочих качеств, которыми обладают ощутимые тела; так, свет может быть отнят от тела, но может и меняться по степени интенсивности; то же общеизвестно и для звука, упругости, вкуса и прочих качеств.
Если мы, таким образом, согласимся признать, что удельный вес тел изменяется пропорционально поверхностям, противопоставляемым тяготительной жидкости непроницаемыми для нее частицами, то не только будут устранены все упомянутые выше затруднения, но и откроется более широкий путь как для лучшего объяснения весьма многих явлений, так и для исследования природы мельчайших частиц. Действительно, если положить, что сумма поверхностей частиц золота приблизительно в двадцать раз больше, чем сумма поверхностей частиц воды в равном объеме, то окажется, что золото почти в двадцать раз тяжелее воды при той же плотности материи. И чтобы мне здесь не возражали, что поры золота вследствие тонкости его частиц должны быть столь узкими, что в них не смогут проникнуть частицы воды, которые, вследствие ее меньшего веса, имеют большую величину, и даже частицы царской водки, я скажу, что царская водка проникает лишь в те поры золота, которые находятся между смешанными частицами этого металла, т. е. частицами, составленными из разнородных начал, между которыми царская водка не проникает, ибо иначе она разъединила бы составные части золота и, следовательно, совершенно разрушила бы его само. Далее, при помощи этой теории совершенно отвергается известное мнение об огне, остающемся в кальцинированных телах. Действительно, хотя нет никакого сомнения, что частицы из воздуха, непрерывно текущего на кальцинируемое тело, смешиваются с последним и увеличивают его вес, однако, если учесть опыты в замкнутом сосуде, при которых также увеличивается вес кальцинируемого тела, то можно будет ответить, что вследствие уничтожения сцепления частиц кальцинированием их поверхности, ранее закрытые взаимным соприкосновением, оказываются уже свободно подверженными тяготительной жидкости и потому сильнее пригнетаются к центру земли. Наконец, небесполезной, думаю я, будет эта теория и для исследования отношения величин частиц, принадлежащих телам различного рода, если на основании других данных станут известны их состав, расположение и фигура. Но я счел нужным привести это лишь в качестве примера. Я предложил бы больше, если бы не видел, что уже распространился здесь более чем достаточно. Добавлю, однако, что, согласно показанному выше, воздух должен быть гораздо тяжелее воды, если только частицы его окажутся в наиболее тесном расположении. Действительно, его частицы меньше частиц воды, так как входят в ее поры.
Вот, знаменитейший муж, что я обдумываю уже несколько лет и что не позволяет мне привести в единую систему и опубликовать результаты моих исследований, относящихся к причинам частных качеств. Но не сомневаюсь, что ваше острое суждение освободит меня из этого лабиринта. Примите, несравненный муж, эти мои размышления со свойственной вам непредубежденностью и не оставляйте меня вашим благосклонным расположением. Будьте здоровы.
нижайший привет шлет
Михайло Ломоносов.
Каждый, кто занимается наукой и встречает одобрение трудам своим со стороны великих людей, легко поймет, как я обрадовался, получив ваше любезное письмо. Не меньше удовольствия доставляет мне и мысль о том, какую поддержку окажет мне в будущем ваша дружба, которою я обязан вашей благосклонности. Очень вам признателен, что вы не только вашим советом, для меня особенно почетным, побуждаете меня к объяснению рождения селитры, но и даете мне точку опоры для более ясного познания самого предмета, разработкой которого я занимаюсь со всей заботой и старанием. Я читаю, с большой пользою для себя, «Артиллерию» Робинса, снабженную вашими превосходнейшими замечаниями. Но так как я полагаю, что, узнав настоящую причину упругости воздуха, легче можно раскрыть силу, которая сгущает воздух в селитре, то поэтому я счел целесообразным предпослать трактату о рождении селитры теорию упругости воздуха, которой начало я положил еще тогда, когда начал серьезно размышлять о мельчайших составных частях вещей; я вижу, что она и теперь совершенно согласуется с остальными моими представлениями, которые я себе составил о частных качествах тел и о химических операциях. Хотя все это, и даже всю систему корпускулярной философии, мог бы я опубликовать, однако боюсь, как бы не показалось, что я даю ученому миру незрелый плод скороспелого ума, если я выскажу много нового, что по большей части противоположно взглядам, принятым великими мужами. Поэтому считаю необходимым последовать совету тех, чье суждение изощрено постоянным занятием важными вопросами, авторитет же приобретен заслугами. Так как кроме обоих этих качеств вы, муж снисходительнейший, еще, знаю, и благосклонны ко мне, то я не сомневаюсь, что вы выслушаете благожелательно то, что я предлагаю вашему просвещеннейшему суду, и, заметив пункты, недостаточно у меня обоснованные, не поставите себе в труд откровенно, как всегда, указать мои ошибки. Прежде всего считаю необходимым изложить то, с чем мы встречаемся в самом начале естественных наук.
При попытках привести к достоверности начала химии и все, что широко распространено в области углубленной физики, мне преграждает путь общепринятое мнение, считающееся у большинства аксиомой, что плотность связанной материи тел пропорциональна их весу. Что это справедливо для тел однородных, я признаю без колебания; как же я могу сомневаться, что в одном кубическом футе воды вмещается одна единица веса и вещества, а в двух — две, и что два кубических фута воздуха, сжатые до объема одного кубического фута, имеют двойной вес и двойную плотность вещества; ниоткуда не вижу, однако, чтобы это было достаточно доказано для тел разнородных, а приняв это на веру, усматриваю здесь несоответствие явлениям природы. Я изъявляю полное согласие, когда читаю у выдающегося мужа Исаака Ньютона: воздух удвоенной плотности в удвоенном пространстве делается четверным, в утроенном — шестерным; то же самое разумей для снега или порошков, уплотненных сжатием или приведением в жидкое состояние («Математические начала натуральной философии», опред. 1). Но не могу согласиться с высказываемым в конце общим заключением, что масса познается по весу каждого тела.
Поскольку нельзя умозаключать от частного к общему, то и нет необходимости, чтобы то, что справедливо утверждается относительно однородных тел, имело силу и для разнородных. Хотя (там же, кн. II, разд. VI, предл. XXIV) дается доказательство теоремы, утверждающей, что количество материи следует определять по весу, я все-таки не вижу, чтобы положение это было верным вообще. Вся сила этого доказательства зиждется на опытах со столкновением тел, образующих маятники. Я не сомневаюсь, что они проделаны им со всею тщательностью; очевидно, однако, что для них брались или однородные тела разной величины или же тела разнородные. В первом случае я согласился бы с полной истинностью теоремы и с убедительностью доказательства, если бы в них понятие тела определялось через понятие его однородности; во втором же окажется, что он определял количество вещества в разнородных телах, которые он брал для опытов, по их весу и принимал за истину то, что следовало доказать. Я согласен, что это не наносит никакого ущерба законам, определяющим силы тела по их скорости совместно с их сопротивлением; под каким бы названием ни рассматривалось последнее, в механике всюду оно оценивается по весу тел, и нечего бояться ошибок в определении сил крупных тел, так как здесь применяется всюду одно и то же измерение; но я считаю невозможным приложить теорему о пропорциональности массы и веса к объяснению тех явлений, которые зависят от мельчайших частиц тел природы, если мы не хотим все время ошибаться. Так как в физике положение это принято как общее для всех явлений, то чего только не приходится придумывать тем, кто берется объяснять частные качества тел, исходя из природы мельчайших корпускул. Даже у людей большого ума случается встретить приписывание противоречивых свойств одному и тому же телу; очень много у них такого, что совершенно чуждо мудрейшей простоте природы. Да и сам я, потратив много труда на изыскание фигуры частиц, объясняющей частные свойства тела и не противоречащей приведенной физической теории, понял, что не получу никаких плодов от своей прилежной работы. Долго было бы перечислять по отдельности все, что не позволяет мне признать неизменную пропорциональность между массой тел и их весом; я приведу здесь то, что мне кажется наиболее важным. Во-первых, имеются тела самого различного удельного веса, обладающие такими свойствами, из которых совершенно ясно, что плотность материи их почти одинакова. Таковы, например, золото и вода, если их сравнивать друг с другом.
Вода почти в двадцать раз легче золота, однако по признакам совершенно ясным имеет такую же плотность материи; и прежде всего ее, так же как и золото, нельзя сжать в меньший объем приложением какой бы то ни было внешней силы. На этом основании представляется весьма вероятным и почти несомненным, что частицы связанной материи воды находятся в непосредственном соприкосновении (ибо протекающая материя, если бы таковая находилась в промежутке между связанными частицами, уступила бы малейшему давлению) и, следовательно, расположены, можно сказать, наиболее плотно. Затем, различная величина частиц и пор в разных телах нисколько не может содействовать приобретению различий в плотности материи, если допустить, что в каждом теле фигура и расположение частиц одинаковы. Итак, приняв пропорциональность плотности тела весу его, остается прибегнуть к различию фигуры. Для того чтобы плотность материи в телах была наибольшей, самой подходящей фигурой корпускул будет кубическая. Итак, допустим, что частицы золота имеют подобную форму, хотя его поры, открытые для самой воды, даже загруженной соляными частицами, а также и вполне гибкая природа этого металла и препятствуют признать это. Но какую форму припишем мы частицам воды? Если мы предположим, что она состоит из сплошных шариков (что я считаю наиболее подходящим не только для воды, но и для атомов всех природных тел), то плотность материи золота будет больше приблизительно в два раза, а не в двадцать раз. Если же мы представим себе в каждом шарике полость, которая будет в десять раз больше его плотной оболочки, так что полые шарообразные частицы воды будут по плотности материи относиться к кубическим сплошным частицам золота приблизительно как 1 к 20, то толщина оболочки частиц воды будет относиться к диаметру их полости приблизительно как 1 к 60. При этом условии вода будет состоять из тончайших пузырьков, которые едва окажут сопротивление даже самому слабому давлению, тогда как вода, нагнетаемая с весьма большой силой, скорее проникнет в самые узкие поры металлов, чем потерпит хотя бы ничтожный ущерб в своем объеме; и когда при замерзании воды воздух из ее пор силою холода собирается в пузырьки и давит с величайшей упругостью, то скорее разорвется прочнейшая бомба, чем вода уступит сколько-нибудь из своего пространства. Думаю, что природа лучше позаботилась о прочности тех [частиц], которые намеревалась противопоставить таким силам. Но сделанное предположение противоречит лишь одному-двум качествам воды; остальные же виды фигур, которые можно было бы представить в поддержку подвергнутого здесь сомнению тезиса, вовсе непригодны как находящиеся в полном несоответствии также с прозрачностью, подвижностью и почти всеми другими качествами воды. Итак, если мы на основании непреодолимой прочности частиц воды будем считать их сплошными и на основании их подвижности шарообразными и сделаем из сказанного выше тот вывод, что расположение частиц в воде, как и в золоте, наиболее плотное, то конечно нельзя будет отрицать, что плотность материи в золоте и в воде различается мало. Подобным же образом я мог бы рассуждать и обо многих других телах, напр., об алмазе и ртути, сравнивая их твердость и удельный вес; но так как этим путем можно установить лишь вероятность, но не необходимость утверждения, обратного рассматриваемому тезису, то я перехожу к тому, что представляется более важным.
Никто не сомневается в том, что явления, представляющие собой следствия, становятся яснее и понятнее, если познана их причина; поэтому нельзя сомневаться в том, что, усмотрев причину тяготения, можно считать объясненными и различия в удельном весе. Поэтому я должен, как того требует поставленный вопрос, коротко высказаться о причине тяготения. Я не буду вступать в спор с теми, кто считает тяготение тел одним из их существенных атрибутов и потому полагает, что и исследовать его причину нет надобности; но я без всякого колебания признаю, что как всякое вообще движение и стремление тел в каком бы то ни было направлении, так и тяготение, представляющее собой разновидность [такового], может у всякого тела без нарушения его сущности отсутствовать, точно так же, как и то количество движения, которое порождается из приращения скорости падающих тел. Так как, следовательно, должно существовать достаточное основание, в силу которого ощутимым телам свойственно скорее устремляться к центру земли, чем не устремляться, то приходится исследовать причину тяготения. Возникать оно должно либо от толчка, либо от чистого притяжения. Что тела могут двигаться от толчка, это вполне достоверно; чистое же притяжение остается под вопросом, и нет недостатка в достаточно веских доводах, устраняющих его из природы вещей. Хотя я не сомневаюсь, что вам, ученейший муж, они достаточно известны, однако считаю необходимым ради связности привести здесь некоторые из них. Прежде всего, если в телах существует чистая сила притяжения, то необходимо допустить, что она прирождена им для производства движения. Но всем известно, что движение тел производится и толчком. Окажется, следовательно, что для вызывания одного и того же следствия в природе существуют две причины, и притом противоположные одна другой: ибо что может быть более противоположным чистому притяжению, чем простой толчок? Но никто не станет отрицать, что противоположные причины должны производить противоположные следствия. (Пусть не приводят против этого примеров, кажущихся противоречащими, напр., что живые существа умерщвляются одинаково жаром и холодом. Ибо я здесь подразумеваю не отдаленные причины, которых может быть множество, а ближайшую причину, которая для каждого следствия должна быть единственной, как например для смерти прекращение кровообращения). Поэтому если чистое притяжение производит в телах движение, то толчок окажется причиной покоя; но это ложно, так как в действительности толчок возбуждает в телах движение; значит, притяжение не возбуждает движения, т. е. вовсе не существует. Наконец, предположим, что в телах существует сила чистого притяжения: тогда тело A притягивает тело B, т. е. движет его без какого-либо толчка. Значит, не нужно, чтобы тело A ударилось в тело B, а следовательно, нет необходимости и в том, чтобы оно двигалось по направлению к нему; а так как остальные движения его в каком бы то ни было другом направлении не могут иметь никакого значения для приведения в движение тела B, то отсюда следует, что тело A, находясь в абсолютном покое, движет тело B. Последнее же будет двигаться по направлению к телу A, то есть к нему прибавится нечто новое, а именно движение к телу A, которого в нем ранее не было. Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования, и т. д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому. Итак, в силу этого закона прибавившееся к телу B движение по направлению к телу A отнимается оттуда, откуда тело B приобретает это движение, т. е. от тела A. Но так как ни от какого тела нельзя отнять то, чего в нем нет, то необходимо, чтобы тело A двигалось, если оно притягивает тело B, и, следовательно, тело A, находясь в абсолютном покое, не может двигать другое тело B, а это противоречит доказанному выше. Таким образом, или чистое притяжение не существует в природе, или не является нелепостью, что одно и то же одновременно и существует и не существует. Я принимаю первое, а второе предоставляю тем, кто рад чуть ли не все явления объяснить одним единственным словом. Впрочем, если бы характер поставленной задачи позволил обратиться к самым источникам, откуда притяжение вносится в природу тел и наводняет естественные науки, то утверждаемая здесь истина могла бы стать яснее; но я оставляю это для специальной разработки. Итак, поскольку никакое чистое притяжение не может существовать, то отсюда следует, что тяготение ощутимых тел проистекает от толчка, и, следовательно, существует материя, которая толкает их к центру земли. Но тяжестью обладают и мельчайшие частицы тяжелых тел, откуда очевидно, что тяготительная материя воздействует даже на мельчайшие частицы, вполне свободно проникает в самые узкие поры и, следовательно, должна быть в величайшей степени текучей. Но воздействовать на частицы тел эта материя не может иначе, как ударяясь в них, ударяться же не может без того, чтобы они оказывали ей сопротивление, т. е. противопоставляли ей свои бока, для нее непроницаемые. Отсюда следует, что существуют составляющие тяжелые тела частицы, непроницаемые для тяготительной материи, которая действует на их поверхность. Пусть, при этих условиях тело A равно телу B протяжением и плотностью материи, и частицы того и другого тела, на поверхность которых действует тяготительная материя, шарообразны и имеют одинаковое расположение. Пусть, наконец, диаметр каждой частицы тела A равен d, а окружность равна p; тогда ее поверхность будет равна dp. Пусть, далее, диаметр частицы тела В равен d—e; ее поверхность будет равна (d—e)2 p:d. Затем, пусть число частиц тела A равно a; так как тело A равно телу B протяжением и плотностью материи, а частицы того и другого по условию имеют одинаковую форму и одинаковое расположение, то число частиц тела A будет относиться к числу частиц тела B, как куб диаметра частицы тела B к кубу диаметра частицы тела A, т. е. это отношение будет равно a:((ad3)/(d—e)3), и, следовательно, сумма поверхностей частиц тела A будет относиться к сумме поверхностей частиц тела B, как
adp:((ad3)/(d—e)3)×(d—e)2p:d=(a/d):(a/(d—e)).
А так как тяжелые тела, отовсюду окруженные толстыми стенами и заключенные в каменные погреба, ничего не теряют из своей тяжести, то отсюда ясно, что тяготительная материя, проходя через поры тел, не задерживается, а всегда движется с одной и той же скоростью и обрушивается на отдельные частицы с одинаковым натиском. Но у тел A и B, по условию, одинаковое количество материи и, следовательно, одинаковая инерция. Итак, различие действия тяготительной жидкости будет определяться отношением поверхностей, с которыми она сталкивается. А так как, по доказанному, сумма поверхностей частиц тела A меньше, чем сумма поверхностей частиц тела B, то тяготительная жидкость будет воздействовать на тело A с меньшей силой, чем на тело B, и, следовательно, тело B будет обладать большим удельным весом, чем тело A. Но в обоих телах, по условию, плотность материи одна и та же, следовательно, она не пропорциональна тяжести. Это по необходимости должно быть при различной величине частиц; но то же самое выводится и в том случае, когда частицам различных тел приписывается различная фигура. Итак, если мы хотим признать, что тяжесть тел везде пропорциональна плотности их материи, то мы должны или положить, что непроницаемые для тяготительной жидкости частицы всех вообще тел обладают одной и той же величиной и фигурой, или отвергнуть тяготительную жидкость. Первому противоречит поразительное разнообразие тел природы, второе противно здравому смыслу и ведет к признанию таинственных качеств. Кроме того, надо принять в соображение, что если мы признаем видимый мир полным материи, то должны допустить и невесомую материю, ибо иначе тела не могли бы ни подниматься, ни опускаться силою тяжести в эфирной жидкости. Если же мы принимаем невесомую материю, то, переходя от большего к меньшему, придется заключить, что существуют различные материи, уступающие другим материям по удельному весу. О том же говорит и аналогия прочих качеств, которыми обладают ощутимые тела; так, свет может быть отнят от тела, но может и меняться по степени интенсивности; то же общеизвестно и для звука, упругости, вкуса и прочих качеств.
Если мы, таким образом, согласимся признать, что удельный вес тел изменяется пропорционально поверхностям, противопоставляемым тяготительной жидкости непроницаемыми для нее частицами, то не только будут устранены все упомянутые выше затруднения, но и откроется более широкий путь как для лучшего объяснения весьма многих явлений, так и для исследования природы мельчайших частиц. Действительно, если положить, что сумма поверхностей частиц золота приблизительно в двадцать раз больше, чем сумма поверхностей частиц воды в равном объеме, то окажется, что золото почти в двадцать раз тяжелее воды при той же плотности материи. И чтобы мне здесь не возражали, что поры золота вследствие тонкости его частиц должны быть столь узкими, что в них не смогут проникнуть частицы воды, которые, вследствие ее меньшего веса, имеют большую величину, и даже частицы царской водки, я скажу, что царская водка проникает лишь в те поры золота, которые находятся между смешанными частицами этого металла, т. е. частицами, составленными из разнородных начал, между которыми царская водка не проникает, ибо иначе она разъединила бы составные части золота и, следовательно, совершенно разрушила бы его само. Далее, при помощи этой теории совершенно отвергается известное мнение об огне, остающемся в кальцинированных телах. Действительно, хотя нет никакого сомнения, что частицы из воздуха, непрерывно текущего на кальцинируемое тело, смешиваются с последним и увеличивают его вес, однако, если учесть опыты в замкнутом сосуде, при которых также увеличивается вес кальцинируемого тела, то можно будет ответить, что вследствие уничтожения сцепления частиц кальцинированием их поверхности, ранее закрытые взаимным соприкосновением, оказываются уже свободно подверженными тяготительной жидкости и потому сильнее пригнетаются к центру земли. Наконец, небесполезной, думаю я, будет эта теория и для исследования отношения величин частиц, принадлежащих телам различного рода, если на основании других данных станут известны их состав, расположение и фигура. Но я счел нужным привести это лишь в качестве примера. Я предложил бы больше, если бы не видел, что уже распространился здесь более чем достаточно. Добавлю, однако, что, согласно показанному выше, воздух должен быть гораздо тяжелее воды, если только частицы его окажутся в наиболее тесном расположении. Действительно, его частицы меньше частиц воды, так как входят в ее поры.
Вот, знаменитейший муж, что я обдумываю уже несколько лет и что не позволяет мне привести в единую систему и опубликовать результаты моих исследований, относящихся к причинам частных качеств. Но не сомневаюсь, что ваше острое суждение освободит меня из этого лабиринта. Примите, несравненный муж, эти мои размышления со свойственной вам непредубежденностью и не оставляйте меня вашим благосклонным расположением. Будьте здоровы.
Теги: Закон
Добавлено: 29.07.2011
Связанные личности: Ломоносов Михаил Васильевич
