Часть процесса растительной жизни, для которой свет особенно важен, представляется функциями листьев; они подвергаются воздействию этого агента весьма замечательным образом. Влага, которую растения впитывают, их жизненными энергиями переносится к их листьям; и затем приводится в контакт с атмосферой, которая, помимо других ингредиентов, содержит, в общем, порцию углекислого газа. Пока свет присутствует, лист разлагает углекислый газ, присваивает углерод для формирования своих собственных надлежащих соков и возвращает высвобожденный кислород в атмосферу; таким образом, восстанавливая атмосферный воздух до состояния, в котором он более пригоден, чем был до этого, для поддержки животной жизни. Растение таким образом подготавливает поддержку жизни для других существ в то же время, когда оно поглощает свою собственную. Зеленость тех членов, которые подвержены этому цвету, и высвобождение кислорода являются признаками того, что его жизненные силы находятся в здоровом действии: как только мы удаляем свет от растения, эти признаки прекращаются: оно больше не имеет силы впитывать углерод и высвобождать кислород, но, напротив, отдает часть углерода, уже полученного, и грабит атмосферу кислорода с целью преобразования этого обратно в углекислый газ.
Нельзя хорошо представить, что такие эффекты света на растения, как мы описали, произошли бы, если бы этот агент, какой бы природы он ни был, и эти органы не были приспособлены друг к другу. Но предмет здесь введен, чтобы читатель мог более охотно принять убеждение о комбинирующем замысле, которое должно возникнуть при обнаружении того, что агент, обладающий этими весьма специфическими химическими свойствами, используется для производства также тех эффектов освещения, зрения и т. д., которые составляют наиболее очевидную часть свойств света.
ГЛАВА XIV. Звук.
Помимо функции, которую воздух выполняет как великий агент в изменениях метеорологии и вегетации, он имеет другую функцию, также большого и обширного значения, как носитель звука.
1. Передача звука через воздух происходит посредством процесса, совершенно отличного от всего, о чем мы еще говорили: а именно, посредством распространения мельчайших вибраций частиц из одной части жидкой массы в другую, без какого-либо локального движения самой жидкости.
Возможно, мы можем наиболее отчетливо представить себе род эффекта, о котором здесь идет речь, сравнив его с движением, производимым ветром в поле стоящего зерна; травянистые волны путешествуют видимым образом по полю в направлении, в котором дует ветер, но эта видимость движущегося объекта обманчива. Единственное реальное движение — это движение колосьев зерна, из которых каждое идет и возвращается, когда стебель наклоняется и восстанавливается. Это движение последовательно затрагивает линию колосьев в направлении ветра и затрагивает одновременно все те колосья, возвышение или понижение которых образует одну видимую волну. Возвышения и понижения распространяются в постоянном направлении, в то время как части, которыми заполнено пространство, только вибрируют туда-сюда. Точно такой же природы является распространение звука через воздух. Частицы воздуха идут и возвращаются через очень мельчайшие пространства, и это вибрационное движение проходит через атмосферу от звучащего тела к уху. Волны, не возвышения и понижения, а конденсации и разрежения, передаются; и звук таким образом становится объектом чувства для органа.
Другой знакомый пример распространения вибраций у нас есть в кругах на поверхности гладкой воды, которые расходятся от точки, где она затронута небольшим объектом, как капля дождя. В начале ливня, например, когда капли приходят отчетливыми, хотя и частыми, мы можем видеть, как каждая капля дает начало кольцу, образованному двумя или тремя близкими концентрическими кругами, которые растут и распространяются, оставляя внутреннюю часть кругов гладкой и постепенно достигая частей поверхности, все более и более отдаленных от их происхождения. В этом случае это явно не часть воды, которая течет вперед; но возмущение, подъем и падение поверхности, которые делают кольцеобразные волны, переходит в более широкие и широкие круги, и таким образом колебание передается от своего места начала к точкам во всех направлениях на поверхности жидкости.
Диффузия этих кольцеобразных колебаний от их центра напоминает диффузию звука от места, где он произведен, к точкам, где он слышен. Возмущение или вибрация, посредством которой он передается, путешествует с одинаковой скоростью во всех направлениях, и волны, которые распространяются, следовательно, имеют круговую форму. Они отличаются, однако, от тех, что на поверхности воды; ибо звук передается вверх и вниз и во всех промежуточных направлениях, а также горизонтально; следовательно, волны звука сферические, точка, где звук произведен, являясь центром сферы.
Эта диффузия вибраций в сферических оболочках последовательной конденсации и разрежения легко будет видна как отличная от любого локального движения воздуха, как ветер, и быть независимой от этого. Круги на поверхности воды будут распространяться на реке, которая течет, при условии, что она гладкая, так же как на стоячем канале.
Не только такие колебания распространяются почти не потревоженными любым локальным движением жидкости, в которой они происходят, но также многие могут быть распространены в той же жидкости в то же время, не беспокоя друг друга. Мы можем видеть этот эффект на воде. Когда несколько капель падают близко друг к другу, круги, которые они производят, пересекают друг друга, не будучи потерянными, и отдельные курсы колец все еще могут быть прослежены.
Все эти последствия, как в воде, в воздухе, так и в любой другой жидкости, могут быть очень точно исследованы на механических принципах, и большая часть явлений может быть таким образом показана как результат свойств жидкостей.
Есть несколько замечательных обстоятельств в том, как воздух отвечает своей цели как носитель звука, из которых мы сейчас укажем несколько.
2. Громкость звука такова, что удобна для общих целей. Органы речи могут, в нынешней конституции воздуха, производить без усталости такой тон голоса, который может быть услышан с отчетливостью и с комфортом. Что любое большое изменение в этом элементе могло бы быть неудобным, мы можем судить по трудностям, которым подвержены люди, тугие на ухо, и по неприятным эффектам голоса, гораздо более громкого, чем обычно, или настолько низкого, что он неразборчив. Звуки, произведенные человеческими органами с другими видами воздуха, очень отличаются от тех, что в нашем обычном воздухе. Если человек вдохнет количество водородного газа, а затем заговорит, его голос едва слышен.
Громкость звуков становится меньше по мере того, как они приходят с большего расстояния. Это позволяет нам судить о расстоянии объектов, в некоторой степени по крайней мере, по звукам, которые исходят от них. Более того, установлено, что мы можем судить о положении объектов на слух: и это суждение, по-видимому, формируется путем сравнения громкости впечатления одного и того же звука на два уха и две стороны головы.
Громкость звуков, по-видимому, зависит от степени вибрации частиц воздуха, и это определяется вибрациями звучащего тела.
3. Высота тона, или различия острого и низкого в звуках, формируют другое важное свойство, и то, которое приспосабливает их для большой части их целей. Посредством последовательности разных нот у нас есть все результаты мелодии и гармонии в музыкальном звуке; и интонации и модуляции голоса, акцента, каденции, акцента, выражения, страсти в речи. Пение птиц, которое является одним из их главных способов общения, зависит главным образом для своих различий и своего значения от комбинаций острого и низкого.
Эти различия производятся разной быстротой вибрации частиц воздуха. Самый низкий звук имеет около восьмидесяти вибраций в секунду, самый острый — около одной тысячи. Между этими пределами каждый звук имеет музыкальный характер, и из разных отношений числа вибраций в секунду возникают все различия музыкальных интервалов, созвучий и диссонансов.
4. Качество звуков — другое из их различий. Это имя, данное различию нот той же высоты, то есть той же ноты относительно острого и низкого, когда произведено разными инструментами. Если флейта и скрипка в унисоне, ноты все еще совершенно разные звуки. Именно этот род различия отличает голос одного человека от другого: и это явно, следовательно, одно из большого значения; так как оно соединяет голос с конкретным человеком и почти необходимо для того, чтобы язык мог быть средством общения между людьми.
5. Артикулированный характер звуков является для нас одним из самых важных устройств, которые существуют в мире; ибо именно этим они становятся интерпретаторами мысли, воли и чувства, средствами, которыми человек может передать свои нужды, свои инструкции, свои обещания, свою доброту другим; которыми один человек может регулировать действия и влиять на убеждения и суждения другого. Именно в силу возможности формирования воздуха в слова, незаметные вибрации, которые человек производит в атмосфере, становятся одними из его самых важных действий; основами самых высоких моральных и социальных отношений; и условием и инструментом всего прогресса и улучшения, к которым он восприимчив.
По-видимому, различия в членораздельных звуках возникают из-за различной формы полости, через которую звук проходит непосредственно после своего возникновения. В человеческом голосе звук образуется в гортани и видоизменяется полостью рта и различными органами, окружающими эту полость. Законы, по которым таким образом производятся членораздельные звуки, еще не были полностью раскрыты, но, по-видимому, находятся в процессе изучения.
Свойства звуков, которые были упомянуты — различия в громкости, высоте, тембре и артикуляции, — по-видимому, необходимы для того, чтобы звук отвечал своему назначению в экономии жизни животных и человека. И каким образом воздух был сделан способным передавать эти четыре различия, в то время как органы были сделаны способными их производить? Безусловно, посредством самого утонченного и искусного приспособления, примененного с самым всеобъемлющим замыслом.
6. Далее: случайно ли то, что воздух и ухо существуют вместе? Произвел ли воздух организацию уха? Или ухо, будучи независимо организованным, предвосхитило устройство атмосферы? Или же единственное понятное объяснение этого дела состоит в том, что одно было создано для другого: что существует взаимная адаптация, произведенная Разумом, который был знаком со свойствами обоих; который приспособил их друг к другу так, как мы находим их приспособленными, чтобы птицы могли общаться посредством пения, чтобы люди могли говорить и слышать, и чтобы язык мог играть свою необычайную роль в воздействии на мысли, действия, институты и судьбы людей?
Вибрации упругой среды, подобной воздуху, и их свойства вытекают из законов движения; и независимо от того, могли ли эти законы движения жидкостей в действительности быть иными, чем они есть, они представляются нам неразрывно связанными с существованием материи и столь же необходимыми, насколько мы вообще можем представить себе что-либо во Вселенной. Распространение таких вибраций, следовательно, и их свойства, мы можем в настоящее время признать необходимой частью устройства атмосферы. Но что заставляет эти вибрации становиться звуком? Как получается, что они производят такой эффект на наши чувства, а через них — на наш разум? Вибрации воздуха сами по себе, по-видимому, не более приспособлены к производству звука, чем к производству запаха. Мы знаем, что такие вибрации не повсеместно производят звук, а только в определенных пределах. Когда вибраций менее восьмидесяти в секунду, они воспринимаются как отдельные толчки, а не как непрерывный звук; и существует определенный предел быстроты, за которым вибрации становятся неслышимыми. Этот предел различен для разных ушей, и таким образом мы убеждаемся по уху одного человека, что вибрации существуют, хотя для уха другого они не производят звука. Каким образом человеческое ухо было приспособлено так, чтобы его восприятие вибраций как звуков попадало в эти пределы? — именно в те пределы, в которые попадают вибрации, которые нам важнее всего воспринимать: например, вибрации человеческого голоса? Насколько тонко органы настроены по отношению к самым мельчайшим механическим движениям элементов!
ГЛАВА XV. Атмосфера.
Мы рассмотрели последовательно ряд свойств и действий атмосферы и нашли их по отдельности весьма любопытными. Но дополнительный интерес предмет приобретает, когда мы рассматриваем их в совокупности. Атмосфера с этой точки зрения должна представляться устройством самого необычайного рода. Чтобы отвечать любой из своих целей, чтобы осуществлять любой из своих процессов по отдельности, требуются особые механизмы и настройки; чтобы отвечать всем целям сразу, чтобы сочетать без путаницы столько различных направлений, подразумеваются силы и атрибуты, которые едва ли могут не вызвать в высокой степени наше восхищение и благоговение.
Если рассматривать атмосферу как огромную машину, трудно составить какое-либо верное представление о глубоком мастерстве и всеобъемлющем замысле, который она демонстрирует. Она рассеивает и смягчает тепло различных климатических зон; для этой цели она совершает циркуляцию, охватывающую весь диапазон от полюса до экватора; и пока она делает это, она выполняет множество меньших круговоротов между морем и сушей. В то же время она является средством образования облаков и дождя, и для этой цели постоянная циркуляция водной части атмосферы происходит между ее нижними и верхними слоями. Помимо этой сложности круговоротов, она осуществляет более нерегулярное воздействие в виде случайных ветров, дующих со всех сторон, постоянно стремящихся восстановить равновесие тепла и влаги. Но эта непрерывная и многократная активность выполняет лишь часть функций воздуха. Более того, он является самым важным и универсальным материалом для роста и питания растений и животных; и для этой цели он повсеместно присутствует и почти неизменен в своем количестве. При всем своем локальном движении он также выполняет роль средства общения между разумными существами, которую он осуществляет посредством другого набора движений, совершенно отличных как от циркуляции, так и от случайных перемещений, уже упомянутых; эти различные виды движений существенно не мешают друг другу: и эту последнюю цель, столь далекую от других по своей природе, он выполняет настолько совершенным и легким образом, что мы не можем представить, чтобы цель могла быть достигнута более полно, если бы это была единственная цель, ради которой была создана атмосфера. При всех этих качествах эта необычайная часть нашей земной системы почти никогда не мешает: и когда у нас возникает необходимость, мы протягиваем руку и отодвигаем ее, даже не замечая, что она рядом с нами.
Мы можем добавить, что она является, в дополнение ко всему, что мы до сих пор заметили, постоянным источником пользы и красоты в своем воздействии на свет. Без воздуха мы не видели бы ничего, кроме объектов, на которые падали солнечные лучи, прямо или через отражение. Именно атмосфера превращает солнечные лучи в дневной свет и наполняет пространство, в котором мы находимся, освещением.
Созерцание атмосферы как машины, которая отвечает всем этим целям, весьма подходит для того, чтобы внушить нам сильнейшее убеждение в самом утонченном, дальновидном и всеуправляющем замысле. Кажется невозможным предположить, что эти различные свойства были дарованы и объединены иначе, чем благодетельным и разумным Существом, способным и желающим распространять организацию, жизнь, здоровье и наслаждение во всех частях видимого мира; обладающим плодотворностью средств, которую не могло бы исчерпать никакое множество объектов, и проницательностью в отношении последствий, которую не могла бы затруднить никакая сложность условий.
ГЛАВА XVI. Свет.
Помимо слуха и звука, существует еще один способ, с помощью которого мы становимся восприимчивы к впечатлениям от внешних объектов, а именно: зрение и свет. Этот предмет также предлагает некоторые наблюдения, относящиеся к нашей текущей цели.
Авторами по естественной теологии было заявлено, что человеческий глаз демонстрирует такое свидетельство замысла и мастерства в своем строении, что никто, кто рассматривает его внимательно, не может сопротивляться этому впечатлению: и это, по-видимому, не является преувеличением. В то же время должно быть очевидно, что такое строение глаза не могло бы отвечать своим целям, если бы устройство света не соответствовало ему. Свет — это элемент самого особого рода и свойств, и такой элемент едва ли можно представить себе помещенным во Вселенную без учета его действия и функций. Как глаз создан для света, так и свет должен был быть создан, по крайней мере среди прочих целей, для глаза.
1. Мы должны ожидать, что будем лишь несовершенно понимать механизм элементов. Тем не менее, мы попытались показать, что в некоторых случаях устройства, посредством которых достигаются их цели, в определенной степени понятны. Однако, чтобы объяснить, каким образом свет отвечает тем целям, которые представляются нам основными, мы должны знать кое-что о природе света. До сих пор среди ученых мужей существовали два преобладающих мнения по этому предмету: одни рассматривали свет как состоящий в испускании светящихся частиц; другие объясняли его явления распространением вибраций через чрезвычайно тонкий и упругий эфир. Первое мнение до недавнего времени было наиболее общепринятым в этой стране, будучи гипотезой, на основе которой Ньютон производил свои расчеты; последнее — то, к которому пришли большинство тех лиц, которые в недавнее время пытались вывести общие заключения из вновь открытых явлений света. Среди этих лиц теория волновых колебаний считается установленной почти таким же образом и почти столь же достоверно, как доктрина всемирного тяготения; а именно, посредством ряда законов, выведенных из многочисленных фактов, которые, исходя из различных наборов явлений, сходятся к одному общему взгляду; и посредством расчетов, основанных на теории, которые, указывая на новые и неиспытанные факты, точно согласуются с экспериментом.