То, что колебания маятника вызваны Землей, доказывается аналогичным свидетельством. Эти колебания происходят между равноудаленными точками по обе стороны линии, которая, будучи перпендикулярной к Земле, изменяется с каждым изменением положения Земли, либо в пространстве, либо относительно объекта. Говоря точно, мы знаем только с помощью метода, который сейчас характеризуется, что все земные тела стремятся к Земле, а не к какой-то неизвестной фиксированной точке, лежащей в том же направлении. Каждые двадцать четыре часа, вследствие вращения Земли, линия, проведенная от тела под прямым углом к Земле, последовательно совпадает со всеми радиусами круга, и в течение шести месяцев место этого круга изменяется почти на двести миллионов миль; однако при всех этих изменениях положения Земли линия, по которой тела стремятся падать, продолжает быть направленной к ней: что доказывает, что земная гравитация направлена к Земле, а не, как когда-то воображали некоторые, к фиксированной точке пространства.
Метод, с помощью которого были получены эти результаты, можно назвать методом сопутствующих изменений: он регулируется следующим каноном:
Пятый канон.
Любое явление, которое изменяется каким-либо образом всякий раз, когда другое явление изменяется каким-то определенным образом, является либо причиной, либо следствием этого явления, либо связано с ним через какой-либо факт причинности.
[pg 410] Последнее положение добавлено потому, что из того, что два явления сопровождают друг друга в своих изменениях, вовсе не следует, что одно является причиной, а другое — следствием. То же самое может, и действительно должно произойти, если предположить, что они являются двумя разными следствиями общей причины: и одним этим методом никогда не было бы возможно установить, какое из предположений является истинным. Единственным способом разрешить сомнение было бы то, на что мы так часто ссылались, а именно: попытаться установить, можем ли мы произвести один ряд изменений посредством другого. В случае теплоты, например, увеличивая температуру тела, мы увеличиваем его объем, но, увеличивая его объем, мы не увеличиваем его температуру; напротив (как при разрежении воздуха под колоколом воздушного насоса), мы обычно уменьшаем ее: следовательно, теплота является не следствием, а причиной увеличения объема. Если мы не можем сами произвести изменения, мы должны попытаться, хотя это попытка, которая редко бывает успешной, найти их произведенными природой в каком-либо случае, в котором ранее существовавшие обстоятельства нам совершенно известны.
Едва ли нужно говорить, что для установления единообразного сопутствия изменений в следствии с изменениями в причине необходимо использовать те же меры предосторожности, что и в любом другом случае определения неизменной последовательности. Мы должны стремиться сохранить все остальные антецеденты неизменными, в то время как этот конкретный подвергается необходимому ряду изменений; или, другими словами, чтобы мы были вправе делать вывод о причинности из сопутствия изменений, само сопутствие должно быть доказано методом различия.
На первый взгляд может показаться, что метод сопутствующих изменений предполагает новую аксиому, или закон причинности в целом, а именно, что за каждой модификацией причины следует изменение в следствии. И обычно так и происходит, что когда явление A вызывает явление a, любое изменение в количестве или в различных отношениях A неизменно сопровождается изменением в количестве или отношениях a. Возьмем знакомый пример — гравитацию. Солнце вызывает определенное стремление к движению у Земли; здесь у нас есть причина и следствие; но это стремление направлено к Солнцу и поэтому изменяется по направлению по мере того, как Солнце изменяется в отношении положения; и, более того, стремление изменяется по интенсивности в определенном числовом отношении к расстоянию Солнца от Земли, то есть согласно другому отношению Солнца. Таким образом, мы видим, что существует не только неизменная связь между Солнцем и гравитацией Земли, но и что два отношения Солнца, его положение по отношению к Земле и его расстояние от Земли, неизменно связаны как антецеденты с количеством и направлением гравитации Земли. Причиной того, что Земля вообще испытывает гравитацию, является просто Солнце; но причиной того, что она испытывает гравитацию с данной интенсивностью и в данном направлении, является существование Солнца в данном направлении и на данном расстоянии. Не странно, что модифицированная причина, которая, по сути, является другой причиной, должна производить другой эффект.
Хотя по большей части верно, что за модификацией причины следует модификация следствия, метод сопутствующих изменений, однако, не предполагает этого в качестве аксиомы. Он требует только обратного положения: что все, на чьи модификации неизменно следуют модификации следствия, должно быть причиной (или связано с причиной) этого следствия; положение, истинность которого очевидна; ибо если бы сама вещь не оказывала влияния на следствие, то и модификации вещи не могли бы оказывать никакого влияния. Если звезды не имеют власти над судьбами человечества, то в самих терминах подразумевается, что соединения или оппозиции различных звезд не могут иметь такой власти.
Хотя наиболее яркие применения метода сопутствующих изменений имеют место в случаях, когда метод различия в строгом смысле невозможен, его использование не ограничивается этими случаями; он часто может полезно следовать за методом различия, чтобы придать дополнительную точность решению, которое тот нашел. Когда методом различия было впервые установлено, что определенный объект производит определенный эффект, метод сопутствующих изменений может быть полезно призван для определения того, по какому закону количество или различные отношения следствия следуют за таковыми причины.
§ 7. Случай, в котором этот метод допускает наиболее широкое применение, — это случай, в котором изменения причины являются изменениями количества. О таких изменениях мы в целом можем с уверенностью утверждать, что они будут сопровождаться не только изменениями, но и подобными изменениями следствия: положение о том, что большее количество причины влечет за собой большее количество следствия, является следствием принципа сложения причин, который, как мы видели, является общим правилом причинности; случаи противоположного описания, в которых причины меняют свои свойства при соединении друг с другом, являются, напротив, особыми и исключительными. Предположим, что когда A изменяется по количеству, a также изменяется по количеству, и таким образом, что мы можем проследить числовое отношение, которое изменения одного имеют к таким изменениям другого, которые происходят в пределах наших наблюдений. Мы можем тогда, с определенными предосторожностями, с уверенностью заключить, что то же самое числовое отношение будет сохраняться за пределами этих пределов. Если, например, мы обнаружим, что когда A удваивается, a удваивается; что когда A утраивается или учетверяется, a утраивается или учетверяется; мы можем заключить, что если бы A было половиной или третью, a было бы половиной или третью, и, наконец, что если бы A было уничтожено, a было бы уничтожено, и что a является полностью следствием A или полностью следствием той же причины, что и A. И так с любым другим числовым отношением, согласно которому A и a исчезали бы одновременно; как, например, если бы a было пропорционально квадрату A. Если, с другой стороны, a является не полностью следствием A, но все же изменяется, когда изменяется A, это, вероятно, математическая функция не только A, но A и чего-то еще: его изменения, например, могут быть такими, какие произошли бы, если бы часть его оставалась постоянной или изменялась по какому-то другому принципу, а остаток изменялся в некотором числовом отношении к изменениям A. В этом случае, когда A уменьшается, a будет казаться приближающимся не к нулю, а к какому-то другому пределу: и когда ряд изменений таков, что указывает, что это за предел, если он постоянен, или закон его изменения, если он переменен, предел точно измерит, сколько из a является следствием какой-то другой и независимой причины, а остаток будет следствием A (или причины A).
Эти выводы, однако, не должны делаться без определенных предосторожностей. Во-первых, возможность их сделать вообще явно предполагает, что мы знакомы не только с изменениями, но и с абсолютными количествами как A, так и a. Если мы не знаем общих количеств, мы, конечно, не можем определить реальное числовое отношение, согласно которому эти количества изменяются. Поэтому ошибкой является заключение, как некоторые заключали, что поскольку увеличение теплоты расширяет тела, то есть увеличивает расстояние между их частицами, то расстояние является полностью следствием теплоты, и что если бы мы могли полностью извлечь из тела его теплоту, частицы были бы в полном контакте. Это не более чем догадка, причем самого рискованного рода, а не законная индукция: ибо, поскольку мы не знаем ни того, сколько теплоты в каком-либо теле, ни того, каково реальное расстояние между любыми двумя его частицами, мы не можем судить, следует ли сокращение расстояния за уменьшением количества теплоты согласно такому числовому отношению, что оба количества исчезли бы одновременно.
В отличие от этого, рассмотрим случай, в котором абсолютные количества известны; случай, рассматриваемый в первом законе движения; а именно, что все тела в движении продолжают двигаться по прямой линии с равномерной скоростью, пока на них не подействует какая-то новая сила. Это утверждение находится в открытом противоречии с первыми впечатлениями; все земные объекты при движении постепенно уменьшают свою скорость и в конце концов останавливаются; что, соответственно, древние, с их inductio per enumerationem simplicem, воображали законом. Однако каждое движущееся тело встречает различные препятствия, такие как трение, сопротивление атмосферы и т. д., которые, как мы знаем из повседневного опыта, являются причинами, способными уничтожить движение. Было высказано предположение, что все замедление может быть обусловлено этими причинами. Как это исследовалось? Если бы препятствия можно было полностью устранить, случай был бы подвластен методу различия. Их нельзя было устранить, их можно было только уменьшить, и случай, следовательно, допускал только метод сопутствующих изменений. Это, соответственно, будучи применено, показало, что каждое уменьшение препятствий уменьшало замедление движения: и поскольку в этом случае (в отличие от случая теплоты) общие количества как антецедента, так и консеквента были известны; было практически возможно оценить, с приближением к точности, как величину замедления, так и величину замедляющих причин, или сопротивлений, и судить, насколько близки они оба были к исчерпанию; и оказалось, что эффект уменьшался так же быстро и на каждом шагу был так же близок к уничтожению, как и причина. Простое колебание груза, подвешенного к фиксированной точке и немного выведенного из перпендикуляра, которое в обычных обстоятельствах длится всего несколько минут, было продлено в экспериментах Борда до более чем тридцати часов путем уменьшения насколько возможно трения в точке подвеса и заставления тела колебаться в пространстве, максимально возможно очищенном от воздуха. Поэтому не могло быть никаких колебаний в приписывании всего замедления движения влиянию препятствий: и поскольку, после вычитания этого замедления из общего явления, остатком была равномерная скорость, результатом стало положение, известное как первый закон движения.
Существует также другая характерная неопределенность, затрагивающая вывод о том, что закон изменения, который наблюдают количества в пределах наших наблюдений, будет сохраняться за пределами этих пределов. Существует, конечно, в первом случае возможность того, что за пределами пределов, и, следовательно, при обстоятельствах, о которых у нас нет прямого опыта, может развиться какая-то противодействующая причина; либо новый агент, либо новое свойство вовлеченных агентов, которое дремлет при обстоятельствах, которые мы способны наблюдать. Это элемент неопределенности, который в значительной степени входит во все наши предсказания эффектов; но он не является специфически применимым к методу сопутствующих изменений. Неопределенность, однако, о которой я собираюсь сказать, характерна для этого метода; особенно в случаях, когда крайние пределы нашего наблюдения очень узкие по сравнению с возможными изменениями в количествах явлений. Любой, кто имеет малейшее знакомство с математикой, знает, что очень разные законы изменения могут давать числовые результаты, которые лишь незначительно отличаются друг от друга в узких пределах; и часто только тогда, когда абсолютные величины изменения значительны, разница между результатами, данными одним законом и другим, становится заметной. Когда, следовательно, такие изменения в количестве антецедентов, которые мы имеем средства наблюдать, малы по сравнению с общими количествами, существует большая опасность того, что мы можем ошибиться в числовом законе и быть введены в заблуждение при расчете изменений, которые произошли бы за пределами пределов; расчет, который исказил бы любой вывод относительно зависимости следствия от причины, который мог бы быть основан на этих изменениях. Примеры таких ошибок не редки. «Формулы», — говорит сэр Джон Гершель, — «которые были эмпирически выведены для упругости пара (до самого недавнего времени), и те для сопротивления жидкостей, и другие подобные предметы», когда на них полагались за пределами пределов наблюдений, из которых они были выведены, «почти неизменно не могли поддержать теоретические структуры, которые были воздвигнуты на них».
При этой неопределенности вывод, который мы можем сделать из сопутствующих изменений a и A, к существованию неизменной и исключительной связи между ними, или к постоянству того же числового отношения между их изменениями, когда количества намного больше или меньше тех, которые мы имели средства наблюдать, не может считаться основанным на полной индукции. Все, что в таком случае можно считать доказанным по вопросу причинности, это то, что существует некоторая связь между двумя явлениями; что A, или что-то, что может влиять на A, должно быть одной из причин, которые коллективно определяют a. Мы можем, однако, чувствовать уверенность, что отношение, которое мы наблюдали существующим между изменениями A и a, будет оставаться истинным во всех случаях, которые попадают между теми же крайними пределами; то есть везде, где максимальное увеличение или уменьшение, при котором результат, как было установлено наблюдением, совпадает с законом, не превышается.
Четыре метода, которые теперь была предпринята попытка описать, являются единственно возможными способами экспериментального исследования, прямой индукции a posteriori, в отличие от дедукции: по крайней мере, я не знаю и не могу вообразить никаких других. И даже из них метод остатков, как мы видели, не является независимым от дедукции; хотя, поскольку он также требует специфического опыта, он может, без неуместности, быть включен в число методов прямого наблюдения и эксперимента.
Эти, таким образом, с такой помощью, которую можно получить от дедукции, составляют доступные ресурсы человеческого разума для установления законов последовательности явлений. Прежде чем приступить к указанию определенных обстоятельств, которыми использование этих методов подвергается огромному увеличению сложности и трудности, целесообразно проиллюстрировать использование методов подходящими примерами, взятыми из реальных физических исследований. Они, соответственно, составят предмет следующей главы.
[pg 417]
ГЛАВА IX. РАЗЛИЧНЫЕ ПРИМЕРЫ ЧЕТЫРЕХ МЕТОДОВ.
§ 1. Я выберу в качестве первого примера интересное размышление одного из самых выдающихся теоретических химиков, профессора Либиха. Цель состоит в том, чтобы установить непосредственную причину смерти, вызываемой металлическими ядами.
Мышьяковистая кислота и соли свинца, висмута, меди и ртути, если они вводятся в животный организм, за исключением самых малых доз, уничтожают жизнь. Эти факты давно известны как изолированные истины низшего порядка обобщения; но Либиху было суждено, благодаря удачному применению первых двух наших методов экспериментального исследования, связать эти истины вместе более высокой индукцией, указав, какое свойство, общее для всех этих вредных веществ, является действительно действующей причиной их фатального эффекта.
Когда растворы этих веществ помещаются в достаточно тесный контакт со многими животными продуктами, альбумином, молоком, мышечным волокном и животными мембранами, кислота или соль покидает воду, в которой она была растворена, и вступает в соединение с животным веществом: которое, после того как на него было оказано такое воздействие, обнаруживает, что потеряло свою склонность к спонтанному разложению или гниению.
Наблюдение также показывает, в случаях, когда смерть была вызвана этими ядами, что части тела, с которыми ядовитые вещества были приведены в контакт, впоследствии не гниют.
И, наконец, когда яд был подан в слишком малом количестве, чтобы уничтожить жизнь, образуются струпы, то есть разрушаются определенные поверхностные части тканей, которые впоследствии отторгаются восстановительным процессом, происходящим в здоровых частях.
[pg 418] Эти три группы случаев допускают рассмотрение согласно методу согласия. Во всех них металлические соединения приводятся в контакт с веществами, составляющими человеческое или животное тело; и случаи, кажется, не согласуются ни в каком другом обстоятельстве. Оставшиеся антецеденты настолько различны и даже противоположны, насколько это возможно; ибо в одних животные вещества, подвергающиеся действию ядов, находятся в состоянии жизни, в других — только в состоянии организации, в третьих — даже не в этом. И каков результат, который следует во всех случаях? Превращение животного вещества (путем соединения с ядом) в химическое соединение, удерживаемое вместе такой мощной силой, что оно сопротивляется последующему действию обычных причин разложения. Теперь, органическая жизнь (необходимое условие чувствительной жизни), состоящая в постоянном состоянии разложения и рекомпозиции различных органов и тканей; все, что делает их неспособными к этому разложению, уничтожает жизнь. И таким образом, непосредственная причина смерти, производимой этим описанием ядов, установлена, насколько метод согласия может ее установить.