В предыдущей главе также упоминалось объяснение явлений магнетизма на основе законов электричества; частные законы магнитного воздействия были сведены путем дедукции к наблюдаемым законам электрического действия, в которые они с тех пор стали включаться как частные случаи. Примером, не столь полным в самом себе, но еще более плодотворным по своим следствиям, послужившим отправной точкой для подлинно научного изучения физиологии, является сведение, начатое Биша и продолженное последующими биологами, свойств органов тела к элементарным свойствам тканей, на которые они анатомически разлагаются.
Еще один яркий пример дает обобщение Дальтона, обычно известное как атомная теория. С самого начала точных химических наблюдений было известно, что любые два тела соединяются друг с другом химически только в определенном количестве пропорций; но эти пропорции в каждом случае выражались в процентах — столько-то частей (по весу) каждого ингредиента на 100 частей соединения (скажем, 35 с дробью одного элемента, 64 с дробью другого): при таком способе изложения не было заметно никакой связи между пропорцией, в которой данный элемент соединяется с одним веществом, и той, в которой он соединяется с другими. Великий шаг, сделанный Дальтоном, состоял в понимании того, что для каждого вещества может быть установлена единица веса такая, что при допущении, что вещество вступает во все свои соединения в отношении либо этой единицы, либо некоторого небольшого кратного этой единицы, все различные пропорции, ранее выражавшиеся в процентах, оказывались результатом. Таким образом, если принять 1 за единицу водорода, а затем взять 8 за единицу кислорода, то соединение одной единицы водорода с одной единицей кислорода даст точную пропорцию веса между двумя веществами, которая, как известно, существует в воде; соединение одной единицы водорода с двумя единицами кислорода даст пропорцию, которая существует в другом соединении тех же двух элементов, называемом перекисью водорода; а соединения водорода и кислорода со всеми другими веществами будут соответствовать допущению, что эти элементы вступают в соединение по одиночным единицам, или двойкам, или тройкам чисел, приписанных им, 1 и 8, а другие вещества — по единицам, двойкам или тройкам других определенных чисел, свойственных каждому. Результат заключается в том, что таблица эквивалентных чисел, или, как их называют, атомных весов всех элементарных веществ, включает в себя и научно объясняет все пропорции, в которых любое вещество, элементарное или сложное, способно вступать в химическое соединение с любым другим веществом.
§ 2. Некоторые интересные случаи объяснения старых единообразий вновь установленными законами дают исследования профессора Грэма. Этот выдающийся химик первым обратил внимание на различие, которое можно провести между всеми веществами, разделив их на два класса, названные им кристаллоидами и коллоидами; или, вернее, между всеми состояниями материи — кристаллоидным и коллоидным, поскольку многие вещества способны существовать в любом из них. В коллоидном состоянии их ощутимые свойства сильно отличаются от свойств того же вещества в кристаллическом состоянии или в состоянии, легко поддающемся кристаллизации. Коллоидные вещества переходят в кристаллическое состояние с огромным трудом и медленно и крайне инертны во всех обычных химических отношениях. Вещества в коллоидном состоянии почти всегда при соединении с водой становятся более или менее вязкими или студенистыми. Наиболее заметными примерами этого состояния являются некоторые животные и растительные вещества, в частности желатин, альбумин, крахмал, камеди, карамель, танин и некоторые другие. Среди веществ неорганического происхождения наиболее примечательными примерами являются гидратированная кремниевая кислота и гидратированный глинозем, а также другие металлические перекиси глиноземного класса.
Теперь установлено, что, хотя коллоидные вещества легко проницаемы для воды и растворов кристаллоидных веществ, они очень мало проницаемы друг для друга: это позволило профессору Грэму внедрить высокоэффективный процесс (называемый диализом) для отделения кристаллоидных веществ, содержащихся в любой жидкой смеси, путем пропускания их через тонкую перегородку из коллоидного вещества, которая не пропускает ничего коллоидного или пропускает его лишь в очень незначительном количестве. Это свойство коллоидов позволило г-ну Грэму объяснить ряд особых результатов наблюдений, ранее не объясненных.
Например, «в то время как растворимые кристаллоиды всегда обладают сильным вкусом, растворимые коллоиды удивительно безвкусны», как и следовало ожидать; ибо, поскольку чувствительные окончания нервов неба «вероятно, защищены коллоидной мембраной», непроницаемой для других коллоидов, коллоид при дегустации, вероятно, никогда не достигает этих нервов. Далее, «было замечено, что растительная камедь не переваривается в желудке; стенки этого органа диализируют растворимую пищу, поглощая кристаллоиды и отторгая все коллоиды». Один из таинственных процессов, сопровождающих пищеварение, — секреция свободной соляной кислоты стенками желудка — получает вероятное гипотетическое объяснение через тот же закон. Наконец, много света проливается на наблюдаемые явления осмоса (прохождение жидкостей наружу и внутрь через животные мембраны) благодаря тому факту, что мембраны являются коллоидными. В результате вода и солевые растворы, содержащиеся в животном организме, легко и быстро проходят через мембраны, в то время как вещества, непосредственно пригодные для питания, которые в основном являются коллоидными, задерживаются ими.
Свойство соли предохранять животные вещества от гниения разрешается Либихом в два более общих закона: сильное притяжение соли к воде и необходимость присутствия воды как условия гниения. Промежуточное явление, которое вклинивается между отдаленной причиной и следствием, здесь может быть не просто выведено, а увидено; ибо общеизвестный факт, что мясо, на которое насыпали соль, быстро оказывается плавающим в рассоле.
Второй из двух факторов (как их можно назвать), в которые был разрешен предыдущий закон, — необходимость воды для гниения — сам по себе дает дополнительный пример разрешения законов. Сам закон доказывается методом различия, поскольку мясо, полностью высушенное и хранящееся в сухой атмосфере, не гниет; как мы видим на примере сушеных продуктов и человеческих тел в очень сухом климате. Дедуктивное объяснение этого же закона вытекает из рассуждений Либиха. Гниение животных и других азотистых тел — это химический процесс, посредством которого они постепенно рассеиваются в газообразной форме, главным образом в виде углекислого газа и аммиака; теперь, чтобы превратить углерод животного вещества в углекислый газ, требуется кислород, а чтобы превратить азот в аммиак, требуется водород, которые являются элементами воды. Чрезвычайную быстроту гниения азотистых веществ по сравнению с постепенным распадом безазотистых тел (таких как дерево и тому подобное) под действием одного лишь кислорода он объясняет общим законом, согласно которому вещества гораздо легче разлагаются под действием двух различных сродств к двум своим элементам, чем под действием только одного.
§ 3. Среди многих важных свойств нервной системы, которые были либо впервые открыты, либо ярко проиллюстрированы д-ром Броун-Секаром, я выделяю рефлекторное влияние нервной системы на питание и секрецию. Под рефлекторным нервным действием понимается действие, которое одна часть нервной системы оказывает на другую часть без какого-либо промежуточного действия на мозг и, следовательно, без сознания; или которое, если оно и проходит через мозг, по крайней мере производит свои эффекты независимо от воли. Существует много экспериментов, доказывающих, что раздражение нерва в одной части тела может таким образом вызвать мощное действие в другой части; например, пища, введенная в желудок через перерезанный пищевод, тем не менее вызывает секрецию слюны; теплая вода, введенная в кишечник, и различные другие раздражения нижних отделов кишечника, как было установлено, вызывают секрецию желудочного сока и так далее. Реальность этой силы, будучи таким образом доказанной, объясняет большое разнообразие кажущихся аномальными явлений; из которых я выбираю следующие из «Лекций о нервной системе» д-ра Броун-Секара.
Выделение слез при раздражении глаза или слизистой оболочки носа:
Секреция глаза и носа увеличивается при воздействии холода на другие части тела:
Воспаление глаза, особенно травматического происхождения, очень часто вызывает аналогичное поражение другого глаза, которое может быть вылечено перерезкой промежуточного нерва:
Потеря зрения, иногда вызываемая невралгией; известно, что она сразу излечивалась, например, удалением кариозного зуба:
Даже катаракта возникала в здоровом глазу из-за катаракты в другом глазу, или из-за невралгии, или из-за ранения лобного нерва:
Хорошо известное явление внезапной остановки сердечной деятельности и последующей смерти, вызванное раздражением некоторых нервных окончаний: например, питьем очень холодной воды; или ударом в живот, или другим внезапным возбуждением брюшного симпатического нерва; хотя этот нерв может быть раздражен в любой степени без остановки сердечной деятельности, если произвести перерезку соединительных нервов:
Чрезвычайные эффекты, производимые на внутренние органы обширным ожогом поверхности тела; состоящие в сильном воспалении тканей живота, груди или головы: что при наступлении смерти от этого вида травмы является одной из самых частых ее причин:
Паралич и анестезия одной части тела от невралгии в другой части; и мышечная атрофия от невралгии, даже когда нет паралича:
Столбняк, вызванный поражением нерва; д-р Броун-Секар считает весьма вероятным, что бешенство является явлением подобного рода:
Болезненные изменения в питании головного и спинного мозга, проявляющиеся эпилепсией, хореей, истерией и другими заболеваниями, вызванные поражением некоторых нервных окончаний в отдаленных местах, например, глистами, камнями, опухолями, кариозными костями, а в некоторых случаях даже очень слабыми раздражениями кожи.
§ 4. Из вышеприведенных и подобных примеров мы можем видеть важность того, чтобы, когда ранее неизвестный закон природы был выявлен или когда на известный закон был пролит новый свет посредством эксперимента, исследовать все случаи, которые представляют условия, необходимые для приведения этого закона в действие; процесс, плодотворный для доказательств особых законов, ранее не подозревавшихся, и объяснений других, уже эмпирически известных.
Например, Фарадей экспериментально обнаружил, что вольтову электричество можно получить от естественного магнита при условии, что проводящее тело приведено в движение под прямым углом к направлению магнита: и он обнаружил, что это справедливо не только для маленьких магнитов, но и для того великого магнита, которым является Земля. Закон, будучи таким образом экспериментально установлен, что электричество вырабатывается магнитом и проводником, движущимся под прямым углом к направлению его полюсов, теперь мы можем искать новые случаи, в которых эти условия встречаются. Везде, где проводник движется или вращается под прямым углом к направлению магнитных полюсов Земли, там мы можем ожидать выделения электричества. В северных регионах, где полярное направление почти перпендикулярно горизонту, все горизонтальные движения проводников будут производить электричество; горизонтальные колеса, например, сделанные из металла; точно так же все бегущие потоки будут вырабатывать ток электричества, который будет циркулировать вокруг них; и воздух, таким образом заряженный электричеством, может быть одной из причин северного сияния. В экваториальных регионах, напротив, вертикальные колеса, расположенные параллельно экватору, будут создавать вольтову цепь, а водопады будут естественным образом становиться электрическими.
В качестве второго примера: было доказано, главным образом исследованиями профессора Грэма, что газы имеют сильную тенденцию проникать через животные мембраны и диффундировать в пространства, которые такие мембраны заключают, несмотря на присутствие других газов в этих пространствах. Исходя из этого общего закона и рассматривая множество случаев, в которых газы лежат вплотную к мембранам, мы можем доказать или объяснить следующие более частные законы: 1-е. Человеческий или животный организм, будучи окружен любым газом, еще не содержащимся внутри тела, поглощает его быстро; например, газы гниющих веществ: что помогает объяснить малярию. 2-е. Углекислый газ шипучих напитков, выделяющийся в желудке, проникает через его мембраны и быстро распространяется по системе. 3-е. Алкоголь, принятый в желудок, превращается в пар и распространяется по системе с большой скоростью; (что в сочетании с высокой горючестью алкоголя, или, другими словами, его легким соединением с кислородом, может, возможно, помочь объяснить телесное тепло, непосредственно следующее за употреблением спиртных напитков). 4-е. В любом состоянии организма, при котором внутри него образуются специфические газы, они будут быстро выдыхаться через все части тела; и отсюда быстрота, с которой в определенных болезненных состояниях окружающая атмосфера становится зараженной. 5-е. Гниение внутренних частей туши будет происходить так же быстро, как и внешних, из-за легкого выхода газообразных продуктов наружу. 6-е. Обмен кислорода и углекислого газа в легких не предотвращается, а скорее поощряется вмешательством мембраны легких и стенок кровеносных сосудов между кровью и воздухом. Однако необходимо, чтобы в крови было вещество, с которым кислород воздуха мог бы немедленно соединиться; в противном случае, вместо того чтобы переходить в кровь, он проникал бы во весь организм: и необходимо, чтобы углекислый газ, по мере его образования в капиллярах, также находил в крови вещество, с которым он может соединиться; в противном случае он покидал бы тело во всех точках, вместо того чтобы выводиться через легкие.
§ 5. Ниже приводится дедукция, которая подтверждает, объясняя, старое, но не бесспорное эмпирическое обобщение, что содовые порошки ослабляют человеческий организм. Эти порошки, состоящие из смеси винной кислоты с бикарбонатом соды, из которой высвобождается углекислый газ, должны поступать в желудок как тартрат соды. Теперь установлено, что нейтральные тартраты, цитраты и ацетаты щелочей при прохождении через систему превращаются в карбонаты; а для превращения тартрата в карбонат требуется дополнительное количество кислорода, извлечение которого должно уменьшить количество кислорода, предназначенного для ассимиляции с кровью, от количества которого частично зависит энергичное действие человеческого организма.
Примеры новых теорий, согласующихся со старыми эмпиризмами и объясняющих их, бесчисленны. Все справедливые замечания, сделанные опытными людьми о человеческом характере и поведении, — это множество частных законов, которые объясняют и разрешают общие законы человеческого разума. Эмпирические обобщения, на которых обычно основывались операции искусств, постоянно оправдываются и подтверждаются, с одной стороны, или исправляются и улучшаются, с другой, открытием более простых научных законов, от которых зависит эффективность этих операций. Эффекты севооборота, различных удобрений и других процессов улучшенного сельского хозяйства были впервые разрешены в наши дни в известные законы химического и органического действия Дэви, Либихом и другими. Процессы медицинского искусства даже сейчас по большей части эмпиричны: их эффективность делается выводом в каждом случае из особого и весьма ненадежного экспериментального обобщения: но по мере того, как наука продвигается в открытии простых законов химии и физиологии, достигается прогресс в установлении промежуточных звеньев в ряду явлений и более общих законов, от которых они зависят; и таким образом, в то время как старые процессы либо отвергаются, либо их эффективность, насколько она реальна, объясняется, постоянно предлагаются и вводятся в употребление лучшие процессы, основанные на знании ближайших причин. Многие истины геометрии были обобщениями опыта, прежде чем они были выведены из первых принципов. Квадратура циклоиды, как говорят, была впервые осуществлена путем измерения, или, скорее, путем взвешивания циклоидальной карточки и сравнения ее веса с весом куска аналогичного картона известных размеров.
§ 6. К вышеприведенным примерам из физической науки добавим еще один из ментальной. Ниже приводится один из простых законов разума: идеи приятного или болезненного характера образуют ассоциации легче и сильнее, чем другие идеи, то есть они ассоциируются после меньшего числа повторений, и ассоциация более долговечна. Это экспериментальный закон, основанный на методе различия. Путем дедукции из этого закона можно продемонстрировать и объяснить многие из более частных законов, которые, как показывает опыт, существуют среди конкретных ментальных явлений: — легкость и быстрота, например, с которой возбуждаются мысли, связанные с нашими страстями или нашими более заветными интересами, и прочность, с которой факты, относящиеся к ним, удерживаются в нашей памяти; яркое воспоминание, которое мы сохраняем о мельчайших обстоятельствах, сопровождавших любой объект или событие, которые нас глубоко заинтересовали, и о временах и местах, в которых мы были очень счастливы или очень несчастны; ужас, с которым мы смотрим на случайное орудие любого происшествия, которое нас потрясло, или на местность, где оно произошло, и удовольствие, которое мы получаем от любого воспоминания о прошлом наслаждении; все эти эффекты пропорциональны чувствительности индивидуального ума и, как следствие, интенсивности боли или удовольствия, из которых возникла ассоциация. Способным автором биографического очерка о д-ре Пристли в ежемесячном периодическом издании было высказано предположение, что тот же элементарный закон нашего ментального устройства, если его должным образом проследить, объяснил бы множество ментальных явлений, ранее необъяснимых, и, в частности, некоторые из фундаментальных различий человеческого характера и гения. Поскольку ассоциации бывают двух видов — либо между синхронными, либо между последовательными впечатлениями, и влияние закона, который делает ассоциации более сильными пропорционально приятному или болезненному характеру впечатлений, ощущается с особой силой в классе синхронных ассоциаций, то автором, на которого ссылаются, отмечается, что в умах с сильной органической чувствительностью синхронные ассоциации, вероятно, будут преобладать, порождая тенденцию воспринимать вещи в картинах и в конкретном виде, богато облеченными атрибутами и обстоятельствами, — ментальная привычка, которая обычно называется воображением и является одной из особенностей художника и поэта; в то время как люди с более умеренной восприимчивостью к удовольствию и боли будут иметь тенденцию ассоциировать факты главным образом в порядке их следования, и такие люди, если они обладают ментальным превосходством, будут пристращаться к истории или науке, а не к творческому искусству. Эту интересную спекуляцию автор настоящей работы пытался в другом случае развить дальше и исследовать, насколько она поможет в объяснении особенностей поэтического темперамента. Это, по крайней мере, пример, который может послужить вместо многих других, чтобы показать обширные возможности, существующие для дедуктивного исследования в важной и до сих пор столь несовершенной науке о разуме.