Существует также другая характерная неопределенность, влияющая на вывод о том, что закон изменения, который наблюдают количества в пределах наших границ наблюдения, будет сохраняться и за пределами этих границ. Существует, конечно, в первом случае возможность того, что за пределами границ, и, следовательно, в обстоятельствах, о которых у нас нет прямого опыта, может развиться какая-то противодействующая причина; либо новый агент, либо новое свойство вовлеченных агентов, которое остается скрытым в обстоятельствах, которые мы можем 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 предшествующих обстоятельств, которые мы имеем средства наблюдать, малы по сравнению с общими количествами, существует большая опасность, что мы можем ошибиться в числовом законе и быть введены в заблуждение при расчете изменений, которые произошли бы за пределами границ; ошибка в расчете, которая испортила бы любой вывод относительно зависимости эффекта от причины, который мог бы быть основан на этих изменениях. Примеров таких ошибок немало. «Формулы», — говорит сэр Джон Гершель, — «которые были эмпирически выведены для упругости пара (до самого недавнего времени), и те, что для сопротивления жидкостей, и другие подобные предметы», когда на них полагались за пределами границ наблюдений, из которых они были выведены, «почти неизменно не смогли поддержать теоретические структуры, которые были воздвигнуты на них».
При этой неопределенности вывод, который мы можем сделать из сопутствующих изменений a и A, о существовании неизменной и исключительной связи между ними, или о постоянстве того же числового отношения между их изменениями, когда количества намного больше или меньше тех, которые мы имели возможность наблюдать, не может считаться основанным на полной индукции. Все, что в таком случае может считаться 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, как мы наблюдали, существует между изменениями A и a, будет оставаться верным во всех случаях, которые попадают между теми же крайними пределами; то есть везде, где максимальное увеличение или уменьшение, при котором результат, как было обнаружено 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 представить никаких других. И даже из них метод остатков, как мы видели, не является независимым от дедукции; хотя, поскольку он также требует специфического опыта, его можно без неуместности включить в число методов прямого наблюдения и эксперимента.
Эти методы, таким образом, с той помощью, которую можно получить от дедукции, составляют доступные ресурсы человеческого разума для установления законов последовательности явлений. Прежде чем приступить к указанию определенных обстоятельств, из-за которых применение 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 292]
Глава IX.
Различные примеры четырех методов.
§ 1. Я выберу в качестве первого примера интересное размышление одного из самых выдающихся теоретиков-химиков, барона Либиха. Цель состоит в том, чтобы установить непосредственную причину смерти, вызываемой металлическими ядами.
Мышьяковистая кислота и соли свинца, висмута, меди и ртути, если они введены в животный организм, за исключением самых малых доз, уничтожают жизнь. Эти факты давно известны как изолированные истины низшего порядка обобщения; но Либиху, благодаря удачному применению первых двух наших методов экспериментального исследования, удалось связать эти истины вместе посредством более высокой индукции, 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 таким образом подействовали, 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 подвергаются гниению.
И, наконец, когда яд был подан в слишком малом количестве, чтобы уничтожить жизнь, образуются эсхары, то есть разрушаются определенные поверхностные части тканей, которые впоследствии отторгаются в процессе восстановления, происходящем в здоровых частях.
Эти три группы случаев допускают рассмотрение в соответствии с методом согласия. Во всех них металлические соединения приводятся в контакт с веществами, составляющими человеческое или животное тело; и случаи, по-видимому, не согласуются ни в каком другом обстоятельстве. Оставшиеся предшествующие обстоятельства настолько различны, и даже противоположны, насколько это возможно; ибо в одних случаях 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 столь 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, вызываемой этим описанием ядов, установлена, насколько метод согласия может ее установить.
Давайте теперь подвергнем наш вывод проверке методом различия. Исходя из уже упомянутых случаев, в которых предшествующим обстоятельством является присутствие веществ, образующих с тканями соединение, неспособное к гниению (и a fortiori неспособное к химическим действиям, которые составляют жизнь), а последующим — смерть, либо всего организма, либо какой-то его части; давайте сравним с этими случаями другие случаи, максимально похожие на них, но в которых этот эффект не производится. И, во-первых, «известно, что многие нерастворимые основные соли мышьяковистой кислоты не являются ядовитыми. Вещество под названием алкарген, открытое Бунзеном, которое содержит очень большое количество мышьяка и очень близко по составу к органическим мышьяковистым соединениям, найденным в теле, не оказывает ни малейшего вредного действия на организм». Теперь, когда эти вещества приводятся в контакт с тканями каким-либо образом, они не соединяются с ними; они не останавливают их прогресс к разложению. Насколько, следовательно, эти примеры идут, оказывается, что когда эффект отсутствует, это происходит по причине отсутствия того предшествующего обстоятельства, которое мы уже имели веское основание рассматривать как непосредственную причину.
Но строгие условия метода различия еще не удовлетворены; ибо мы не можем быть уверены, что эти неядовитые тела согласуются с ядовитыми веществами во всех свойствах, кроме конкретного свойства вступления в трудноразлагаемое соединение с животными тканями. Чтобы сделать метод строго применимым, нам нужен пример не другого вещества, а одного и того же вещества в обстоятельствах, которые предотвратили бы его образование с тканями соединения, о котором идет речь; и тогда, если смерть не последует, наш случай доказан. Теперь такие примеры предоставляются антидотами к этим ядам. Например, в случае отравления мышьяковистой кислотой, если вводится гидратированная перекись железа, разрушительное действие мгновенно прекращается. Теперь эта перекись, как известно, соединяется с кислотой и образует соединение, которое, будучи нерастворимым, не может вообще действовать на животные ткани. Так, опять же, сахар является хорошо известным антидотом при отравлении солями меди; и сахар восстанавливает эти соли либо в металлическую медь, либо в красный закись, ни одна из которых не вступает в соединение с животным веществом. Болезнь, называемая свинцовой коликой, столь распространенная на фабриках белил, неизвестна там, где рабочие привыкли принимать в качестве предохранительного средства лимонад из серной кислоты (раствор сахара, подкисленный серной кислотой). Теперь разбавленная серная кислота обладает свойством разлагать все соединения свинца с органическим веществом или предотвращать их образование.
Существует другой класс примеров, по своей природе требуемых методом различия, которые на первый взгляд противоречат теории. Растворимые соли серебра, такие, например, как нитрат, имеют тот же самый укрепляющий антисептический эффект на разлагающиеся животные вещества, что и сулема и самые смертоносные металлические яды; и при применении к внешним частям тела нитрат является мощным каустиком, лишающим эти части всякой активной жизненной силы и заставляющим их отторгаться соседними живыми структурами в форме эсхара. Нитрат и другие соли серебра должны были бы, следовательно, казалось бы, если теория верна, быть ядовитыми; однако их можно вводить внутренне с полной безнаказанностью. Из этого кажущегося исключения возникает самое сильное подтверждение, которое теория до сих пор получила. Нитрат серебра, несмотря на свои химические свойства, не отравляет при введении в желудок; но в желудке, как и во всех животных жидкостях, есть поваренная соль; и в желудке также есть свободная соляная кислота. Эти вещества действуют как естественные антидоты, соединяясь с нитратом, и если его количество не слишком велико, немедленно превращая его в хлорид серебра, вещество очень слабо растворимое и, следовательно, неспособное соединяться с тканями, хотя в пределах своей растворимости оно имеет лечебное влияние, хотя и совершенно другого класса органических действий.
Предыдущие примеры дали индукцию высокого порядка убедительности, иллюстрирующую два простейших из наших четырех методов; хотя и не поднимающуюся до максимума достоверности, который метод различия, в своем наиболее совершенном воплощении, способен предоставить. Ибо (не будем забывать) положительный случай и отрицательный, которые требует строгость этого метода, должны отличаться только присутствием или отсутствием одного единственного обстоятельства. Теперь, в предыдущем аргументе, они отличаются присутствием или отсутствием не одного обстоятельства, а одного вещества: и поскольку каждое вещество имеет бесчисленные свойства, невозможно знать, какое количество реальных различий вовлечено в то, что номинально и по-видимому является только одним различием. Вполне мыслимо, что антидот, перекись железа, например, может противодействовать яду через какое-то другое из своих свойств, чем свойство образования нерастворимого соединения с ним; и если так, теория рухнула бы, насколько она поддерживается этим примером. Этот источник неопределенности, который является серьезным препятствием для всех обширных обобщений в химии, однако, сведен в данном случае к почти самой низкой степени, возможной, когда мы обнаруживаем, что не только одно вещество, но многие вещества обладают способностью действовать как антидоты к металлическим ядам, и что все они согласуются в свойстве образования нерастворимых соединений с ядами, в то время как их нельзя установить согласующимися в каком-либо другом свойстве вообще. Мы имеем, таким образом, в пользу теории все доказательства, которые могут быть получены тем, что мы назвали косвенным методом различия, или объединенным методом согласия и различия; доказательства которого, хотя они никогда не могут сравниться с доказательствами метода различия в собственном смысле этого слова, могут приближаться к ним бесконечно близко.
§ 2. Пусть целью будет установить закон того, что называется индуцированным электричеством; найти, при каких условиях любое электризованное тело, будь то положительно или отрицательно электризованное, порождает противоположное электрическое состояние в каком-либо другом теле, прилегающем к нему.
Наиболее знакомым примером явления, подлежащего исследованию, является следующее. Вокруг главных проводников электрической машины атмосфера на некотором расстоянии, или любая проводящая поверхность, подвешенная в этой атмосфере, обнаруживается в электрическом состоянии, противоположном состоянию самого главного проводника. Рядом и вокруг положительного главного проводника есть отрицательное электричество, а рядом и вокруг отрицательного главного проводника есть положительное электричество. Когда бузиновые шарики приближаются к любому из проводников, они электризуются противоположным ему электричеством; либо получая долю от уже электризованной атмосферы путем проводимости, либо под воздействием прямого индуктивного влияния самого проводника: они затем притягиваются проводником, к которому они находятся в оппозиции; или, если их удалить в их электризованном состоянии, они будут притягиваться любым другим противоположно заряженным телом. Подобным образом рука, если ее поднести достаточно близко к проводнику, получает или отдает электрический разряд; теперь у нас нет доказательств того, что заряженный проводник может быть внезапно разряжен, если только не приближением тела, противоположно электризованного. В случае, следовательно, электрической машины, оказывается, что накопление электричества в изолированном проводнике всегда сопровождается возбуждением противоположного электричества в окружающей атмосфере и в каждом проводнике, помещенном рядом с первым проводником. В этом случае не кажется возможным произвести одно электричество само по себе.
Давайте теперь рассмотрим все другие примеры, которые мы можем получить, похожие на этот пример в данном следствии, а именно, развитие противоположного электричества в окрестности электризованного тела. Как один примечательный пример, у нас есть Лейденская банка; и после блестящих экспериментов Фарадея по полному и окончательному установлению существенного тождества магнетизма и электричества, мы можем сослаться на магнит, как естественный, так и электромагнит, ни в одном из которых невозможно произвести один вид электричества сам по себе или зарядить один полюс, не зарядив противоположный полюс противоположным электричеством в то же время. Мы не можем иметь магнит с одним полюсом: если мы разобьем естественный магнит на тысячу кусков, каждый кусок будет иметь свои два противоположно электризованных полюса, полные внутри себя. В вольтовом столбе, опять же, мы не можем иметь один ток без его противоположности. В обычной электрической машине стеклянный цилиндр или пластина и резина приобретают противоположные электричества.
Из всех этих примеров, рассмотренных методом согласия, по-видимому, вытекает общий закон. Примеры охватывают все известные способы, которыми тело может стать заряженным электричеством; и во всех них обнаруживается, как сопутствующее или последующее, возбуждение противоположного электрического состояния в каком-либо другом теле или телах. По-видимому, следует, что два факта неизменно связаны, и что возбуждение электричества в любом теле имеет одним из своих необходимых условий возможность одновременного возбуждения противоположного электричества в каком-либо соседнем теле.
Поскольку два противоположных электричества могут быть произведены только вместе, так они могут только прекратиться вместе. Это может быть показано применением метода различия к примеру Лейденской банки. Здесь едва ли нужно замечать, что в Лейденской банке электричество может быть накоплено и удержано в значительном количестве с помощью устройства, имеющего две проводящие поверхности равного размера, параллельные друг другу на всем протяжении, с непроводящим веществом, таким как стекло, между ними. Когда одна сторона банки заряжена положительно, другая заряжена отрицательно, и именно благодаря этому факту Лейденская банка послужила только что примером в нашем использовании метода согласия. Теперь невозможно разрядить одну из обкладок, если другая не может быть разряжена в то же время. Проводник, поднесенный к положительной стороне, не может унести никакого электричества, если не позволено равному количеству пройти с отрицательной стороны: если одна обкладка идеально изолирована, заряд в безопасности. Рассеяние одного должно происходить pari passu с рассеянием другого.
Закон, таким образом сильно указанный, допускает подтверждение методом сопутствующих изменений. Лейденская банка способна принять гораздо более высокий заряд, чем тот, который обычно может быть дан проводнику электрической машины. Теперь в случае Лейденской банки металлическая поверхность, которая получает индуцированное электричество, является проводником, точно таким же, как тот, который получает первичный заряд, и поэтому так же восприимчив к получению и удержанию одного электричества, как противоположная поверхность — к получению и удержанию другого; но в машине соседнее тело, которое должно быть противоположно электризовано, является окружающей атмосферой или любым телом, случайно поднесенным близко к проводнику; и поскольку они, как правило, намного уступают в своей способности электризоваться самому проводнику, их ограниченная сила налагает соответствующий предел на способность проводника быть заряженным. По мере того как способность соседнего тела поддерживать оппозицию увеличивается, становится возможным более высокий заряд: и именно этому, по-видимому, обязано большое превосходство Лейденской банки.