mah2

ности Кеплера15 на тяжесть как на общее явление взаимного притяжения масс. Кеплер не только нуждается в motrices animae для объяснения кругового движения небесных тел, но говорит также, что луна упала бы на землю, «si Luna et Terra non retineretur vi animali, aut alia aliqua aequipollenti, quaelibet in suo circuitu» («если бы луна и земля не удерживались на своем пути жизненной силой или какой-нибудь другой, эквивалентной ей»16. Чтобы сделать и этот шаг, обоим исследователям недостает понимания динамических процессов, установленного Галилеем и Гюйгенсом.

3. Рассматривая это развитие, нельзя не заметить в нем прогресса в смысле все возрастающей точности воспроизведения астрономических фактов в мыслях. Сначала в грубых чертах воспринимаются кажущиеся движения небесных тел на сфере неподвижных звезд, затем привлекают внимание неравенства движений и наконец расстояния от земли и их изменения. В настоящее время и сфера неподвижных звезд не может рассматриваться ни как сфера, ни как неподвижная. Процесс не закончен, да и не может быть закончен17. Одновременно с этим все более и более упрощается или становится экономнее воспроизведение в мыслях или описание, так что, наконец, оно не ограничивается уже только теми фактами, для которых оно первоначально было создано, но распространяется на гораздо более широкую область. Однако шаги, которые приводят к этим упрощениям, не есть дело мгновенных умозаключений, не производятся на основании одной какой-нибудь формулы, но требуют продолжительной работы. Особенно поучительна в этом отношении «Astronomia nova» Кеплера, благодаря его личным признаниям и открытому изложению его заблуждений. Лишь после 22-х лет работы он добился желанного успеха. Но он не один: и у Ньютона проходили годы от того момента, когда ему впервые приходила в голову какая-нибудь мысль до момента ее осуществления. Мощная и живо работающая фантазия рождает бесчисленное множество идей раньше, чем та или другая из них познается как верное средство к упрощению и в качестве такового находит подтверждение в опыте. Планомерное искание при-

«Astronomia nova», в особенности пятая страница введения. Здесь говорится уже о взаимном притяжении земли и луны, о том, что луна притягивала бы к себе воду земли, если бы эта вода не притягивалась землей и т. д.

Ibid.

С тех пор как стало известно, что небо неподвижных звезд непостоянно и что эти последние находятся не на равном расстоянии от нас, в первоначальной координатной системе Коперника снова появилась неясность. Но и чисто земную систему было бы трудно удержать с достаточной точностью.

285

носит мало пользы, пока не известна еще сама разрешающая мысль, которая обнаруживается как таковая перед изумленным исследователем лишь после того, как о ней раньше догадались. Гораздо полезнее здесь бывает рыться в продуктах фантазии, не упуская из виду поставленной себе цели. Весьма поучительна в этом отношении история работ «Mysterium cosmographicum» и «Harmoniae mundi».. История развития астрономии, потребовавшего тысячелетия и работы самых различных умов, с очевидностью показывает, что наука не есть личное дело, а может существовать только как дело социальное.

4. Потребность в уясняющей, упрощающей мысли естественно должна зарождаться в самой области, подлежащей исследованию. Но мысли эти могут происходить и из какой-нибудь другой области. Опытный геометр или практический механик легко придет к мысли об эпициклах18. Копернику, очевидно, пришел на помощь повседневный опыт относительно мнимых движений и перспективных перемещений. Ко всему этому у Кеплера примешиваются идеи мистические и анимистические. Наконец появляется Ньютон, физик и первоклассный геометр, прибавляет сюда свою работу и устраняет то, что стало излишним. В состязании за разрешение таких вопросов широта кругозора представлений столь же может быть важна для победы, как и острота критического суждения об экономической ценности случайно выбранных и подлежащих проверке мыслей. Психологически возможным должен быть тот путь, который прокладывается и величайшим гением, ибо как иначе мог бы за ним следовать нормальный средний человек? Динамика должна быть подготовлена, должна существовать, чтобы найти применение в астрономии. Но внимательное наблюдение показывает, как велико тем не менее влияние индивидуального психического развития. Гюйгенс, астроном и физик, сам развил все средства, объясняющие систему планет. И однако, несмотря на то, он не разрешает вопроса и даже не мог правильно оценить решения готового. Кто рассматривал тяжесть как явление, определяющее астрономические движения, должен был скоро заметить сущность вопроса. Независимой от расстояния тяжесть быть не могла, ибо тогда даже камни, находящиеся на земле, не падали бы на землю и не мог бы существовать третий закон Кеплера. Нужно было, следовательно, искать другую зависимость ускорения падающе-

Каждому математику бросится в глаза, что изображение любого периодического движения при помощи эпициклов основано на том же принципе, который лежит в основании применения ряда Фурье. Так наша современная математическая физика соприкасается с античной астрономией.

286

го тела от расстояния, и третий закон ясно указывает зависимость, обратную квадратам расстояний. И действительно, /у/с, как математик, несравненно слабейший, чем Гюйгенс, опираясь однако на свою мысль о лучах тяжести, понял эту сущность и даже в этом отношении предупредил Ньютона. Но со всей математической задачей сумел справиться только Ньютон.

5. Рассмотрим другой пример. Электрические и магнитные явления, известные еще со времен античной древности, находили весьма поверхностное объяснение и часто смешивались, пока Жилъбер^ не указал ясно различие, а Герике2® положил начало более точному изучению электричества. Открытие Dufay21 двух различных электрических состояний, установление различия между проводниками и непроводниками, множество ставших постепенно известными явлений дали возможность Кулону22 обосновать более совершенную дуалистическую математическую теорию взамен более старой унитарной теории Эпина2^. Магнитные явления Кулон объяснил вполне аналогичным образом. Обе теории были далее развиты Пуассоном24, и аналогия между магнетизмом и электричеством снова выступила вперед. Уже одна эта аналогия наводила на мысль, что между двумя областями существует известная связь. Эта догадка находила еще подтверждение в случайных наблюдениях, как, например, магнетизации стальных иголок электрическими разрядами, но тем не менее не привела к осязательному результату. Потом, когда Вольта25, построив свой столб, дал новый толчок изучению электричества, снова были предприняты, но опять неудачно, попытки найти эту связь. Наконец Эрстеду посчастливилось отыскать ее. Он заметил -- случайно, во время какой-то лекции, — что магнитная игла приходит в движение при замыкании вольтова столба, и в его руках вдруг оказалась нить, которую так долго искали, как он, так и другие. Теперь важно было только не выпускать ее из рук. Поместив иглу во все возможные положения относительно замыкающей столб проволоки, Эрстеду26 удалось дать обобщаю-

19Gilbert, De Magnete. 1600.

20Guericke, Expérimenta Magdeburgica. 1672. Стр. 136, 147.

21Mém. de l'Académie de Paris. 1733.

Coulomb, Mém. d. Paris. 1788.

; Aepinus, Tentamen theoriae Electricitatis et Magnetismi. 1759.

24Mém. de Paris. 1811.

25Philos. Transact. 1800.

26Oerstedt, Gilberts Annalen. 1820.

287

щее и цельное описание всех относящихся сюда явлений, которое своей обстоятельностью и непривычными выражениями может показаться малопривлекательным современному читателю, но вполне правильно. Ампер обобщил факты в следующем правиле: полюс магнитной иглы, обращенный к северу (северный полюс) отклоняется к левой руке наблюдателя, плывущего в направлении положительного тока лицом к магнитной игле. Выражение «ток» мы находим впервые у Ампера, между тем как Эрстед говорит об «электрическом конфликте». Эрстед знает, что электрический конфликт не вызывает никакого притяжения, что он проходит через стекло, дерево, металл, воду и т. д., вызывает одни и те же движения магнитной иглы; он знает, следовательно, что электрический конфликт не обнаруживает никакой электростатической силы притяжения или отталкивания, что сфера его действия не ограничена проводящей проволокой, а распространяется далеко в пространстве вокруг последней. Он представляет себе, что одна электрическая материя, вращаясь вокруг проволоки, движется в одном направлении и увлекает за собой северный полюс, а другая движется таким же образом в противоположном направлении и увлекает южный полюс. В действительности же вращается вокруг проводника, подвигаясь в одном направлении при соответствующей обстановке, как мы знаем, один полюс. Эти наивные представления, гораздо более близкие современным, чем школьные представления, общепринятые в середине прошлого столетия, были в том же направлении дальше развиты и выяснены Г. Зеебеком27 и Фарадеем2^. Зеебек правильно изображает уже круговые магнитные силовые линии, вызываемые электрическим током, и видит в цепи, сквозь которую прошел ток, род кругового магнита. Присматриваясь хорошенько к этому случаю, мы замечаем, что здесь нечто искомое находится, благодаря счастливому случаю, но в такой же мере могло бы быть без всяких поисков констатировано внимательным наблюдателем, как, например, лучи Рентгена и некоторые другие открытия. Но два обстоятельства, которых никто не мог предвидеть, делали невозможным нахождение по определен-

Th. Seebeck, Über den Magnetismus der galvanischen Kette (читано в берлинской академии в 1820-1821 гг.).

Faraday, Electro-magnetic Rotation-Apparatus. 1822. (Experimental Researches in Electricity. Vol. II. p. 147). — On the physical character of lines of magnetic force. 1852. (Exp. Res. Vol. Ill, p. 418, n. 3265). — Электромагнитные вращения были потому столь важны, что на них Ампер узнал, что (упомянутые на следующей странице) пондеромоторные действия токов на расстоянии не могут быть сведены к электростатическим действиям, но представляют нечто фундаментально новое. См. Duhem, La Théorie physique, стр. 203 и следующие.

288

ному плану. Во-первых, никто не мог знать, что только динамическое электрическое состояние определяет статическое магнитное состояние. Поэтому и оставались бесплодными многочисленные попытки получить действие открытой цепи на магнит, о чем упоминает Эрстед. Да и как могли придумать опыты с динамическими состояниями люди, знавшие только явления статические? Во-вторых, в электростатике почти29 все симметрично относительно положительного и отрицательного направления, и то же самое в магнитной статике. Кто же мог ожидать, что северный полюс выступает односторонне (не симметрично) из плоскости, проходящей через магнитную иглу и параллельную ей проволоку, по которой проходит электрический ток? Открытия по какой-нибудь формуле или по правилу, поскольку в них только повторяются существовавшие уже умственные ситуации, носят особый характер; такие открытия — не настоящие открытия (ср. стр. 207). Всякий, духовно переживший вместе с Эрстедом его эксперимент, должен был испытать большое замешательство и волнение, ибо перед его взором вдруг открылся новый мир, о существовании которого он и не подозревал. Что же это было за удивительное физическое нечто, которое здесь нарушало симметрию, казавшуюся везде столь совершенной?

6. Открытие Эрстеда дало мощный толчок фантазии и ревности исследователей, истомленных безуспешностью своих попыток, и быстро последовали одни за другими важные открытия, раскрывшие еще больше связь, существующую между электричеством и магнетизмом. Что подвижная проволока с электрическим током может быть приведена в движение магнитом, можно было ожидать заранее, как явление механического противодействия, и это было доказано уже Эрстедом. Ампер предположил взаимодействие токов между собой, опираясь на реакции токов, похожие на магнитные. Это допущение показалось ему самому слишком смелым, так как мягкие куски железа в присутствии магнитов сами становятся магнитами, но друг к другу относятся индифферентно. Но опыт подтвердил его предположение. Если его математическая теория30, созданная под сильным влиянием представлений Ньютона об элементарных силах, действующих на расстоянии, не может выдержать современной критики, то он все же показал, как можно мыслить себе все токи замененными в их действиях магнитами и все магниты — электрическими токами. В очень короткое время он блестящим образом создал для

29Если оставить в стороне односторонние процессы разряжения токов, фигуры

Lichtenbergdi и т. д.

) Ampere, Théorie des Phén. électrodynamiques. Paris, 1826.

тогдашней физики превосходное средство дальнейшего исследования.

7. Если электрические токи действуют на магниты как магниты, то следует ожидать, что они таким же образом будут действовать и на железо и сталь. Но Араго31 привело к открытию электромагнетизма не только это соображение, но и одно случайное наблюдение. Проволока, по которой проходил ток и которая была погружена в железные опилки, покрывалась этими последними до значительной толщины, а с прекращением тока эти опилки от нее отпадали. Это наблюдение побудило его подвергать действию электрического тока железные палочки и стальные иглы, помещенные поперек направления тока, и таким образом первые превращать во временные магниты, а вторые — в долговременные. По предложению Ампера Араго поместил затем эти палочки в катушки, по проволокам которых проходил электрический ток. Другим открытием Араго32 обязан случайному наблюдению сильного ослабления колебаний магнитной иглы поверх медной пластинки. Допущение обратного действия побудило его привести медный диск в быстрое вращение, и магнитная игла тоже стала вращаться, т. е. медь обнаруживала, следовательно, (как будто) «магнетизм вращения». — Задача получить при помощи электрического тока магнит из мягкого железа была решена. Фарадей33 долгое время тщетно пытался получить при помощи магнитов электрический ток, пока счастливый случай не навел его на след. Опуская магнит в катушку и вынимая его оттуда, он каждый раз наблюдал мгновенное отклонение стрелки в замкнутом в одну цепь с катушкой гальванометре. Открытие явлений индукции было этим обеспечено, и Фарадей скоро знал все ее формы и правила. Теперь ему было нетрудно доказать присутствие токов во вращающемся диске Араго, которые, естественно, обнаруживали и магнитные действия. До этих пор никто не попытался этого сделать, хотя, ввиду Амперова принципа эквивалентности токов и магнитов, догадаться об этом было нетрудно. Последний случай ясно показывает, что далеко не все возможные или даже близко лежащие логические пути действительно усматриваются. Но чем больше число исследователей, тем более гарантирует различие индивидуумов, что будут исчерпаны все психологические возможности, и тем быстрее совершается научный прогресс. Конечно, всестороннее исследование вращающе-

31Ann. de chimie et de physique. 1820. T. XV, p. 94.

32Ann. de chimie et de physique 1825. T. XXVIII, p. 325.

33Philos. Transact. 1832.

290

гося диска Араго должно было бы привести еще семью годами раньше к открытию явлений индукции. Но последнее открытие удивительно еще и в другом отношении. В нем почти повторяется интеллектуальная ситуация Эрстеда, как это нетрудно в настоящее время заметить. Явление А относится индифферентно к явлению 5, но не к изменению явления В. В первом случае В есть статическое состояние, а во втором — стационарное течение. Но гений, как Фарадей, сначала не мыслит по такой формуле, которая однако впоследствии легко может быть отвлечена.

Не останавливаясь на этом подробно, потому что иначе для этого потребовалось бы слишком много места, заметим только, что уравнения Максвелла — Герца^ содержат в себе только более полное выяснение связи, существующей между электричеством и магнетизмом, составляющих в настоящее время лишь одно неразрывное целое и близких к поглощению в себе всей области оптики. Здесь перед нами второй пример научного развития, идущего от времен античной древности до современной нам эпохи.

8. Своеобразный запах, появляющейся при действии электрической машины и именно при истечении электричества через острие был впервые констатирован Van Мшш'ом35. В 1839 году Шейнбейну неоднократно случалось наблюдать этот запах при ударах молнии одновременно с образованием синеватой дымки и позже при электролизе воды — в выделяющемся кислороде. Деловитая, дополняющая фантазия химика отнесла этот запах к газообразному веществу, ибо только таковое может раздражать орган обоняния. Произошло это тем легче, что это пахучее вещество быстро сообщало погруженному в нем золоту или платине отрицательную поляризацию, быстро окисляло серебро и другие металлы, т. е. обнаруживало особые химические свойства, которые быстро терялись при нагревании. Столь же естественно было то, что Шейнбейн этот газ, названный им озоном, считал веществом сложным, примешанным к кислороду и от него отличным. Наблюдение, что фосфор при медленном сгорании на воздухе тоже выделяет этот характерный запах, привело к химическим опытам с целью получить озон — опытам, вызвавшим многочисленные споры. De la Rive в 1845 г. доказал, что озон есть аллотропная форма кислорода, как это и предполагал Marignac. Этот пример ясно показывает, какую важную роль играет при открытиях фантазия, облегчая сравнение и сопоставле-

34 Hertz Werke. Leipzig 1895. I. стр. 295. - II. стр. 208-286.

Van Marum, Description d'une très grande machine électrique. 1785.

ние восприятий с опытом, полученным при других условиях (воспоминаниями)36. Более подробное изучение вопроса об озоне показывает также, как различно одна и та же вещь отражается в различных умах и как важно и полезно участие различных интеллектуальных индивидуальностей в обсуждении одного и того же вопроса37. Наконец, здесь же перед нами типический пример открытия новых путей исследования вследствие случайного наблюдения, сделанного индивидуумом, интерес которого был возбужден этим наблюдением.

9. Дагер пытался получить изображения на серебряных пластинках, покрытых тонким слоем йодистого серебра, подвергая их действию света в камере-обскуре, но ему это не удавалось, несмотря на многократные попытки. Он спрятал тогда эти пластинки в шкаф. По истечении нескольких недель он вынул их из шкафа и вдруг увидел на них прекраснейшие изображения. Он никак не мог объяснить себе, как они образовались. Удаление аппаратов и реагентов из шкафа'не меняло ничего; когда подвергнутые действию света пластинки вновь были внесены в шкаф, на них по истечении нескольких часов оказались те же изображения. Наконец стало ясно, что чудо это обязано своим происхождением оставшейся в шкафу чашке с ртутью: пары ртути оседали на подвергшихся действию света местах, подобно изображениям Мозера. Ему удалось укрепить изображения, которые еще стирались, действием золота38. Здесь, следовательно, случай привел и к искомому изобретению и к неискомому открытию. Сущность метода изменений не меняется, находим ли мы сопутствующие обстоятельства, определяющие процесс, при помощи физических изменений или, при достаточно приспособленных мыслях, умственным экспериментом. Чтобы представить, в каких многообразных формах физический и психический случаи принимают участие в открытиях и изобретениях, достаточно только напомнить несколько знаменитых имен, как то: Брадлея, Фраунгофера, Фуко, Галъвани, Гримальди, Герца, Гука, Кирхгофа, Малуса, Р. Майера, Ремера, Рентгена и др. Почти каждому исследователю приходилось испытать влияние случая.

36См. подробный рассказ об этом у Kahlbaum und Schaer, Ch, F. Schönbein. Ein Blatt zur Geschichte des 19 Jahrhunderts. 1901.

37Там же рассказывается, как Шейнбейн находился в более невыгодном положении, чем остальные исследователи, занимавшиеся тем же вопросом, потому что он пренебрег помощью атомистических представлений.

38В сокращенном виде рассказ об этом заимствован у Либиха (Liebig, Induktion und Deduktion. Reden und Abhandlungen. 1874, стр. 304-306).

292

10. Ствол растений растет вообще вверх, в направлении, противоположном силе тяжести, а корни растут вниз, в-направ- лении силы тяжести. Ввиду постоянной связи двух обстоятельств естественна мысль, что тяжесть есть условие этого направления роста растений. Сверх того Du Hameß9 произвел специальные опыты, которые показали, что насильственное изменение направления роста растений компенсируется самими растениями, что они, постепенно искривляясь, возвращают себе нормальное направление. Особенно важные эксперименты были произведены в этом отношении Knighfou40. На оси небольшого вертикального водяного колеса он укрепил второе колесо в одиннадцать дюймов в диаметре, совершавшее сто пятьдесят оборотов в минуту; на этом втором колесе росли помещенные в различных положениях садовые бобы. Направление силы тяжести изменялось по отношению к растениям с такой быстротой и правильностью, что не могло уже влиять на рост растений. Напротив, на него теперь влияло центробежное ускорение масс. Оказалось, что корни росли в направлении от оси наружу, а стволы в направлении к оси и, пройдя мимо нее, вновь поворачивались к оси41. На горизонтальном колесе в одиннадцать дюймов в диаметре и с 250 оборотами в минуту центробежная сила и сила тяжести давали одну равнодействующую, направление которой и определяло рост растений42. Клиностат Cû/cco43, который при очень небольшой величине и весьма медленном вращении устраняет влияние силы тяжести и не развивает заметного центробежного ускорения, дает возможность помещенным на нем растениям расти в любом направлении. Но Сшсс44, на мой взгляд, не прав, приписывая такого рода экспериментам лишь несущественное значение. Может для беспристрастного взгляда казаться чрезвычайно

39Du Hamel, La physique des arbres. Paris 1738, T. II, стр. 137.

40Philosophical Transact. 1806.

Центробежное ускорение при постоянном времени оборотов пропорционально расстоянию от оси. Поэтому поворот роста обратно наступает там, где ускорение масс достигает величины порога, имеющего значение для растения.

42

Судя по величине колеса и временам оборотов его φ = —γ- , А/и&а/пользо-

вался центробежным ускорением, которое на наружном ободке колеса было равно ускорению силы тяжести, в 3 Vl Раз больше и почти в 10 раз больше его. При одном и том же времени оборота отношение это меняется с удалением от оси.

43Sachs, Vorlesungen über Pflanzen-Physiologie. 1887, стр. 721 и след.

44Ibid, стр. 719.

293

правдоподобным, что тяжесть определяет направление роста, и однако это направление могло бы определяться совсем иными, незамеченными обстоятельствами. Только эксперименты Knighfa над изменением величины и направления ускорения масс с очевидностью показали, что именно от них зависит направление роста. Только эксперимент дал также возможность отделять влияние различных других условий (свет, воздух, влажность почвы) от влияния силы тяжести. Миллъ очень хорошо показал, что метод совпадения никогда не бывает настолько надежным, как метод различия или метод сопутствующих изменений. Если и было доказано, что тяжесть влияет на направление роста, то род этого влияния тем не менее оставался почти в течение столетия загадкой. Ноллъ45 первый высказал догадку, что раздражение, вызванное действием силы тяжести, подобным же образом вызывает геотропическое приспособление растений, как это приспособление происходит у животных через статолиты. Исследования Наberlandfa и Nemec'a показали, что у растений роль статолитов выполняют крахмальные зерна, вызывающие геотропическое приспособление при помощи особых органов восприятия или раздражения46.

11. Одним из интереснейших вопросов, с давних пор занимавших людей, является вопрос о происхождении органических существ. Аристотель верил в первоначальное зарождение, в происхождение органического из неорганического, и это его мнение разделял последний период средневековья. Van Helmont (1577—1644) дает еще наставления, как создавать мышей. Мысль произвести в реторте гомункула могла в его время казаться далеко не столь рискованной. Redi (1626-1697), член Accademia del Cimento, показал, что в гниющем мясе не появляются «черви», если оградить его тонкой тканью от мух, кладущих в него яйца. Но когда впоследствии, с введением микроскопа, стало известно множество очень маленьких организмов, существование которых с трудом поддается определенно, решение таких вопросов опять стало трудным. Needham47 первый пришел к мысли нагревать органические вещества в стеклянных сосудах, чтобы убить все зародыши, и затем герметически закрывать сосуды. По истечении некоторого времеыи оказалось, что замкнутые в них жидкости тем не менее кишат инфузориями. Spallanzanfô утверждал,

45Nollt Über Geotropismus. Jahr. f. wissensch. Botanik XXXIV, 1900.

46Haberlandt, Physiologishe Pflanzenanatomie. 1904, стр. 523-534.

47Needham, New microscopical discoveries. London, 1745.

48Spallanzani, Opuscules de Physique animale et végétale. 1777.

294