«Беседы о натурфилософии»

Электронная версия подготовлена Мэрилиндой Фрейзер-Канлифф, Стивеном Х. Сентоффом и командой онлайн-корректоров (http://www.pgdp.net)

БЕСЕДЫ О НАТУРФИЛОСОФИИ

IN WHICH

THE ELEMENTS OF THAT SCIENCE

ARE FAMILIARLY EXPLAINED.

С иллюстрациями.

BY THE AUTHOR OF CONVERSATIONS ON CHEMISTRY, &c.

WITH CORRECTIONS, IMPROVEMENTS, AND CONSIDERABLE ADDITIONS IN THE BODY OF THE WORK;

С соответствующими вопросами и глоссарием:

BY DR. THOMAS P. JONES,

PROFESSOR OF MECHANICS, IN THE FRANKLIN INSTITUTE OF THE STATE OF PENNSYLVANIA.

ФИЛАДЕЛЬФИЯ: ИЗДАНО И ПРОДАЕТСЯ ДЖОНОМ ГРИГГОМ, УЛИЦА НОРТ-ФОРТ-СТРИТ, № 9. Стереотип Л. Джонсона. 1826.

Восточный округ Пенсильвании, а именно:

Да будет известно, что двадцать четвертого апреля, в пятидесятый год независимости Соединенных Штатов Америки, в 1826 году от Р. Х., Джон Григг из вышеупомянутого округа депонировал в этом офисе название книги, право на которую он заявляет как владелец, в следующих словах, а именно:

«Беседы о натурфилософии, в которых элементы этой науки изложены в доступной форме. С иллюстрациями. Автора «Бесед о химии» и др. С исправлениями, улучшениями и значительными дополнениями в основном тексте; с соответствующими вопросами и глоссарием: доктора Томаса П. Джонса, профессора механики в Институте Франклина, штат Пенсильвания».

В соответствии с Актом Конгресса Соединенных Штатов под названием «Акт о поощрении образования путем обеспечения прав на копии карт, диаграмм и книг авторам и владельцам таких копий в течение упомянутых сроков», а также Актом под названием «Акт, дополняющий Акт под названием «Акт о поощрении образования путем обеспечения прав на копии карт, диаграмм и книг авторам и владельцам таких копий в течение упомянутых сроков» и распространяющий его действие на искусство проектирования, гравирования и офорта, исторические и другие эстампы».

Д. КОЛДУЭЛЛ, секретарь Восточного округа Пенсильвании.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Несмотря на огромное количество книг, написанных специально для использования в школах и охватывающих все предметы, по которым ведется обучение, прискорбным фактом остается то, что список книг, хорошо приспособленных для этой цели, весьма короток. Почти все они были написаны либо теми, кто не имеет опыта преподавания, либо учителями, не обладающими достаточными знаниями по предметам, о которых они пишут. Каждый образованный человек, посвятивший себя обучению молодежи, должен был почувствовать и оплакать справедливость этих наблюдений.

В большинстве случаев улучшение уже используемого труда будет более приемлемым, чем совершенно новый труд равного достоинства, поскольку внедрение книги в школы всегда сопряжено с некоторыми трудностями.

«Беседы о химии», написанные миссис Марсет, получили заслуженную известность и широко использовались в качестве школьного учебника еще до публикации ее «Бесед о натурфилософии». Последние также часто использовались для той же цели, однако среди опытных учителей сложилось общее мнение, что по своему исполнению они значительно уступают первой работе.

Редактор издания, ныне представленного публике, взялся добавить к работе вопросы для проверки знаний учащихся и примечания там, где счел их необходимыми. Однако вскоре он обнаружил, что последнее начинание будет весьма неприятным, поскольку ему пришлось бы указывать в нижней части многих страниц на недостатки и ошибки в тексте; в то время как многочисленные способы иллюстрации или формы выражения, которые, как убедил его опыт учителя, не будут понятны учащемуся, должны были бы остаться без изменений. Поэтому он решил пересмотреть всю работу и с полной свободой внести в ее основной текст такие изменения, которые, по его мнению, наилучшим образом приспособят ее к цели, для которой она была предназначена. Если бы книгу в ее нынешнем виде тщательно сравнили с оригиналом, то обнаружилось бы, что в соответствии с этим решением едва ли не каждая страница последнего претерпела изменения. Были внесены словесные правки, исправлены фактические ошибки и введены новые способы иллюстрации всякий раз, когда считалось, что уже используемые можно улучшить или когда было известно, что из-за местных причин они не являются привычными в этой стране.

Редактор уверен, что, выполнив эту задачу, он сделал книгу более ценной для учителя и более полезной для ученика; и он не сомневается, что интеллигентный автор предпочла бы принятый метод тому, который был предложен изначально.

Разумный учитель, конечно, будет варьировать вопросы в зависимости от обстоятельств; а те, кто не будет использовать их вовсе как вопросы, все равно найдут их полезными для направления внимания ученика на самые важные моменты на каждой странице.

Глоссарий ограничен научными терминами, встречающимися в работе; полагают, что он включает все те, четкое определение которых невозможно найти в наших обычных словарях.

СОДЕРЖАНИЕ.

CONVERSATION I. ON GENERAL PROPERTIES OF BODIES.9 Introduction. General Properties of Bodies. Impenetrability. Extension. Figure. Divisibility. Inertia. Attraction. Attraction of Cohesion. Density. Rarity. Heat. Attraction of Gravitation. CONVERSATION II. ON THE ATTRACTION OF GRAVITY.22 Attraction of Gravitation, continued. Of Weight. Of the Fall of Bodies. Of the Resistance of the Air. Of the Ascent of Light Bodies. CONVERSATION III. ON THE LAWS OF MOTION.32 Of Motion. Of the Inertia of Bodies. Of Force to produce Motion. Direction of Motion. Velocity, absolute and relative. Uniform Motion. Retarded Motion. Accelerated Motion. Velocity of Falling Bodies. Momentum. Action and Reaction equal. Elasticity of Bodies. Porosity of Bodies. Reflected Motion. Angles of Incidence and Reflection. CONVERSATION IV. ON COMPOUND MOTION.46 Compound Motion, the result of two opposite forces. Of Curvilinear Motion, the result of two forces. Centre of Motion, the point at rest, while the other parts of the body move round it. Centre of Magnitude, the middle of a body. Centripetal Force, that which impels a body towards a fixed central point. Centrifugal Force, that which impels a body to fly from the centre. Fall of Bodies in a Parabola. Centre of Gravity, the point about which the parts balance each other. CONVERSATION V. ON THE MECHANICAL POWERS.54 Of the Power of Machines. Of the Lever in general. Of the Lever of the first kind, having the Fulcrum between the power and the weight. Of the Lever of the second kind, having the Weight between the power and the fulcrum. Of the Lever of the third kind, having the Power between the fulcrum and the weight. Of the Pulley. Of the Wheel and Axle. Of the Inclined Plane. Of the Wedge. Of the Screw. CONVERSATION VI. ASTRONOMY. CAUSES OF THE MOTION OF THE HEAVENLY BODIES.70 Of the Earth's annual motion. Of the Planets, and their motion. Of the Diurnal motion of the Earth and Planets. CONVERSATION VII. ON THE PLANETS.80 Of the Satellites and Moons. Gravity diminishes as the Square of the Distance. Of the Solar System. Of Comets. Constellations, signs of the Zodiac. Of Copernicus, Newton, &c. CONVERSATION VIII. ON THE EARTH.91 Of the Terrestrial Globe. Of the Figure of the Earth. Of the Pendulum. Of the Variation of the Seasons, and of the Length of Days and Nights. Of the Causes of the Heat of Summer. Of Solar, Siderial, and Equal or Mean Time. CONVERSATION IX. ON THE MOON.108 Of the Moon's Motion. Phases of the Moon. Eclipses of the Moon. Eclipses of Jupiter's Moons. Of Latitude and Longitude. Of the Transits of the inferior Planets. Of the Tides. CONVERSATION X. HYDROSTATICS. ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF FLUIDS.118 Definition of a Fluid. Distinction between Fluids and Liquids. Of Non-Elastic Fluids, scarcely susceptible of Compression. Of the Cohesion of Fluids. Of their Gravitation. Of their Equilibrium. Of their Pressure. Of Specific Gravity. Of the Specific Gravity of Bodies heavier than Water. Of those of the same weight as Water. Of those lighter than Water. Of the Specific Gravity of Fluids. CONVERSATION XI. OF SPRINGS, FOUNTAINS, &c.128 Of the Ascent of Vapour and the Formation of Clouds. Of the Formation and Fall of Rain, &c. Of the Formation of Springs. Of Rivers and Lakes. Of Fountains. CONVERSATION XII. PNEUMATICS. ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF AIR.136 Of the Spring or Elasticity of the Air. Of the Weight of the Air. Experiments with the Air Pump. Of the Barometer. Mode of Weighing Air. Specific Gravity of Air. Of Pumps. Description of the Sucking Pump. Description of the Forcing Pump. CONVERSATION XIII. ON WIND AND SOUND.146 Of Wind in General. Of the Trade Wind. Of the Periodical Trade Winds. Of the Aerial Tides. Of Sound in General. Of Sonorous Bodies. Of Musical Sounds. Of Concord or Harmony, and Melody. CONVERSATION XIV. ON OPTICS.157 Of Luminous, Transparent, and Opaque Bodies. Of the Radiation of Light. Of Shadows. Of the Reflection of Light. Opaque Bodies seen only by Reflected Light. Vision Explained. Camera Obscura. Image of Objects on the Retina. CONVERSATION XV. OPTICS—continued. OF THE ANGLE OF VISION, AND REFLECTION OF MIRRORS.168 Angle of Vision. Reflection of Plain Mirrors. Reflection of Convex Mirrors. Reflection of Concave Mirrors. CONVERSATION XVI. ON REFRACTION AND COLOURS.179 Transmission of Light by Transparent Bodies. Refraction. Refraction by the Atmosphere. Refraction by a Lens. Refraction by the Prism. Of Colour from the Rays of Light. Of the Colours of Bodies. CONVERSATION XVII. ON THE STRUCTURE OF THE EYE, AND OPTICAL INSTRUMENTS.195 Description of the Eye. Of the Image on the Retina. Refraction by the Humours of the Eye. Of the use of Spectacles. Of the Single Microscope. Of the Double Microscope. Of the Solar Microscope. Magic Lanthorn. Refracting Telescope. Reflecting Telescope. Glossary,205

БЕСЕДА I. ОБ ОБЩИХ СВОЙСТВАХ ТЕЛ.

INTRODUCTION. GENERAL PROPERTIES OF BODIES. IMPENETRABILITY. EXTENSION. FIGURE. DIVISIBILITY. INERTIA. ATTRACTION. ATTRACTION OF COHESION. DENSITY. RARITY. HEAT. ATTRACTION OF GRAVITATION.

ЭМИЛИ.

Я должна просить вашей помощи, дорогая миссис Б., в деле, за которое я недавно взялась: это обучение моей младшей сестры, задача, которая, как я обнаружила, оказалась труднее, чем я предполагала вначале. Я могу довольно сносно обучать ее обычному распорядку детских уроков, но она такое любознательное маленькое создание, что не удовлетворяется без объяснения каждой трудности, которая ей встречается, и часто задает мне вопросы, на которые я не знаю, как ответить. Сегодня утром, например, когда я объяснила ей, что мир круглый, как мяч, а не плоский, как она полагала, и что он окружен воздухом, она спросила меня, что его поддерживает. Я сказала ей, что он не нуждается в поддержке; тогда она спросила, почему он не падает, как все остальное? Это, признаюсь, озадачило меня; ибо я сама довольствовалась тем, что узнала, что мир плавает в воздухе, не задумываясь о том, насколько неестественно, что столь тяжелое тело, несущее вес всех других вещей, способно поддерживать само себя.

Миссис Б. Я не сомневаюсь, дорогая, что смогу объяснить вам эту трудность; но я полагаю, что было бы почти невозможно сделать ее понятной для такого маленького ребенка, как ваша сестра София. Вы, находясь сейчас на тринадцатом году жизни, можете, я думаю, с полным основанием узнать не только причину этого конкретного факта, но и приобрести общее знание законов, которыми управляется мир природы.

Эмили. Больше всего на свете я хотела бы это узнать; но я боялась, что это слишком трудная наука даже для моего возраста.

Миссис Б. Не тогда, когда она объясняется в доступной форме: если у вас хватит терпения слушать, я с готовностью дам вам всю информацию, которая в моих силах. Возможно, поначалу предмет покажется вам несколько сухим, но если мне удастся объяснить законы природы так, чтобы вы их поняли, я уверена, что вы извлечете из этого изучения не только пользу, но и большое удовольствие.

Эмили. Я не сомневаюсь в этом, миссис Б.; и, пожалуйста, начните с объяснения того, почему земля не нуждается в поддержке; ибо это тот вопрос, который сейчас сильнее всего возбуждает мое любопытство.

Миссис Б. Моя дорогая Эмили, если я собираюсь попытаться дать вам общее представление о законах природы, что означает не что иное, как познакомить вас с наукой натурфилософии, нам необходимо действовать с некоторой долей регулярности. Я не хочу ограничивать вас систематическим порядком научного трактата, но если бы мы просто рассматривали каждый смутный вопрос, который может случайно возникнуть, наш прогресс был бы очень медленным. Давайте поэтому начнем с краткого обзора общих свойств тел, некоторые из которых необходимо объяснить, прежде чем я смогу попытаться сделать так, чтобы вы поняли, почему земля не нуждается в поддержке.

Когда я говорю о телах, я имею в виду субстанции любой природы, будь то твердые или жидкие; а материя — это общий термин, используемый для обозначения субстанции, какова бы ни была ее природа, из которой состоят различные тела. Таким образом, дерево, из которого сделан этот стол, вода, которой наполнен этот стакан, и воздух, которым мы постоянно дышим, — все они являются материей.

Эмили. Я очень рада, что вы объяснили значение слова «материя», так как это исправило ошибочное представление, которое у меня сложилось: я думала, что оно применимо только к твердым телам.

Миссис Б. Существуют определенные свойства, которые кажутся общими для всех тел, и поэтому называются существенными или неотъемлемыми свойствами тел; это непроницаемость, протяженность, фигура, делимость, инерция и притяжение. Их также называют общими свойствами тел, поскольку мы не предполагаем существования какого-либо тела без них.

Под непроницаемостью понимается свойство тел занимать определенное пространство, так что там, где находится одно тело, другое не может находиться, не вытеснив первое; ибо два тела не могут существовать в одном и том же месте в одно и то же время. Жидкость может быть удалена легче, чем твердое тело; однако она не менее существенна, поскольку так же невозможно, чтобы жидкость и твердое тело занимали одно и то же пространство в одно и то же время, как и для двух твердых тел. Например, если вы опустите ложку в стакан, полный воды, вода выльется через край, чтобы освободить место для ложки.

Эмили. Я понимаю это прекрасно. Жидкости в действительности так же существенны или непроницаемы, как твердые тела, и кажутся менее таковыми только потому, что их легче вытеснить.

Миссис Б. Воздух — это жидкость, отличающаяся по своей природе от жидкостей, но не менее непроницаемая. Если я попытаюсь наполнить этот флакон, погрузив его в этот таз с водой, воздух, как видите, устремляется из флакона пузырьками, чтобы освободить путь для воды, ибо воздух и вода не могут существовать вместе в одном и том же пространстве, не более чем два твердых тела; и если я переверну этот кубок и погружу его перпендикулярно в воду так, чтобы воздух не смог выйти, вода больше не сможет наполнить кубок.

Эмили. Но она поднимается на некоторое расстояние в стакан.

Миссис Б. Потому что вода сжимает воздух в меньшее пространство в верхней части стакана; но пока он остается там, никакое другое тело не может занимать то же самое место.

Эмили. У меня только что возникла трудность в отношении непроницаемости твердых тел; если гвоздь забивают в кусок дерева, он проникает в него, и и дерево, и гвоздь занимают то же самое пространство, которое раньше занимало только дерево?

Миссис Б. Гвоздь проникает между частицами дерева, заставляя их уступить ему место; ибо вы знаете, что ни один атом дерева не может оставаться в пространстве, которое занимает гвоздь; и если дерево не увеличивается в размере от добавления гвоздя, то это потому, что дерево — пористое вещество, подобное губке, частицы которого могут быть сжаты или придвинуты ближе друг к другу; и именно так они уступают место гвоздю.

Теперь мы можем перейти к следующему общему свойству тел — протяженности. Тело, занимающее определенное пространство, обязательно должно обладать протяженностью; то есть длиной, шириной и глубиной или толщиной; это называется измерениями протяженности: можете ли вы составить представление о каком-либо теле без них?

Эмили. Нет, конечно, не могу; хотя эти измерения, разумеется, чрезвычайно варьируются в разных телах. Длина, ширина и глубина коробки или наперстка сильно отличаются от таковых у трости или волоса.

Но разве высота также не является измерением протяженности?

Миссис Б. Высота и глубина — это одно и то же измерение, рассматриваемое с разных точек зрения; если вы измеряете тело или пространство сверху вниз, вы называете это глубиной; если снизу вверх, вы называете это высотой; таким образом, глубина и высота коробки, по сути, одно и то же.

Эмили. Совершенно верно; мгновение размышления позволило бы мне это обнаружить; и ширина и поперечник — это также одно и то же измерение.

Миссис Б. Да; границы протяженности составляют фигуру или форму. Вы понимаете, что тело, имеющее длину, ширину и глубину, не может быть без формы, симметричной или неправильной?

Эмили. Несомненно; и это свойство допускает почти бесконечное разнообразие.

Миссис Б. Природа наделила многие свои произведения правильными формами. Естественная форма различных минеральных веществ — это кристаллы, которых существует огромное множество. Многие из них очень красивы и примечательны не только своей прозрачностью или цветом, но и совершенной правильностью своих форм, что можно увидеть в различных музеях и коллекциях естественной истории. Растительный и животный мир кажется менее симметричным, но еще более разнообразным по фигуре, чем минеральное царство. Искусственные вещества принимают различные произвольные формы, которые придает им искусство человека; и бесконечное число неправильных форм создается изломами и расчленением частей тел.

Эмили. Например, кусок разбитого фарфора или стекла?

Миссис Б. Или массы и обломки камня и других минеральных веществ, которые добываются из земли или находятся на ее поверхности; многие из них, хотя и состоят из мельчайших кристаллов, в куске имеют неправильную форму.

Теперь мы можем перейти к делимости; то есть к восприимчивости быть разделенным на неопределенное число частей. Возьмите любое небольшое количество материи, например, песчинку, и разрежьте ее на две части; эти две части можно было бы снова разделить, если бы у нас были инструменты, достаточно тонкие для этой цели; и если с помощью толчения, измельчения и других подобных методов мы доведем это деление до максимально возможной степени и сведем тело к его тончайшим вообразимым частицам, все же ни одна из частиц не будет уничтожена, но каждая будет содержать столько же половин и четвертей, сколько содержало целое зерно.

Растворение твердого тела в жидкости дает очень яркий пример крайней делимости материи; когда вы подслащиваете чашку чая, например, с какой тонкостью должен быть разделен сахар, чтобы распространиться по всей жидкости.

Эмили. А если вы нальете несколько капель красного вина в стакан воды, они немедленно окрасят всю воду и, следовательно, должны быть распределены по всему ее объему.

Миссис Б. Совершенно верно; и аромат этой лавандовой воды будет почти так же мгновенно распространен по всей комнате, если я выну пробку.

Эмили. Но в этом случае по комнате распространяется только аромат лаванды, а не сама вода.

Миссис Б. Запах или аромат тела — это часть самого тела, и он создается мельчайшими частицами или испарениями, которые выходят из пахучих тел. Было бы невозможно, чтобы вы почувствовали запах лавандовой воды, если бы ее частицы не вступили в фактический контакт с вашим носом.

Эмили. Но когда я нюхаю цветок, я не вижу, чтобы от него поднимался пар; и все же я чувствую запах на значительном расстоянии.

Миссис Б. Вы могли бы, уверяю вас, не более почувствовать запах цветка, пахучие частицы которого не коснулись вашего носа, чем попробовать фрукт, ароматизированные частицы которого не вступили в контакт с вашим языком.

Эмили. Это действительно удивительно; частицы, которые исходят от цветка и от лавандовой воды, я полагаю, слишком малы, чтобы быть видимыми?

Миссис Б. Конечно: вы можете составить некоторое представление об их крайней миниатюрности по огромному количеству, которое должно было вырваться, чтобы надушить всю комнату; и все же нет заметного уменьшения жидкости во флаконе.

Эмили. Но количество действительно должно уменьшиться?

Миссис Б. Несомненно; и если бы вы оставили бутылку открытой на достаточно долгое время, вся вода испарилась бы и исчезла. Но хотя они так мелко разделены, что невосприимчивы ни одним из наших чувств, каждая частица продолжала бы существовать; ибо не в силах человека уничтожить ни одной частицы материи: и нет никаких оснований полагать, что в природе атом когда-либо аннигилируется.

Эмили. И все же, когда тело сгорает дотла, часть его, по крайней мере, кажется полностью уничтоженной: посмотрите, как мал остаток пепла в камине от всего топлива, которое было в нем сожжено.

Миссис Б. Та часть топлива, которую вы считаете уничтоженной, испаряется в виде дыма, пара и воздуха, в то время как остаток превращается в пепел. Тело при горении, несомненно, претерпевает очень заметные изменения; оно обычно подвергается делению; его форма и цвет изменяются; его протяженность увеличивается: но различные части, на которые оно было разделено в результате горения, продолжают существовать и сохраняют все существенные свойства тел.

Эмили. Но та часть сгоревшего тела, которая испаряется в дым, не имеет фигуры; дым, правда, поднимается столбами в воздух, но вскоре он настолько рассеивается, что теряет всякую форму; он становится, по сути, невидимым.

Миссис Б. Невидимым, я согласна; но мы не должны воображать, что то, что мы больше не видим, больше не существует. Если бы каждая частица материи, которая становится невидимой, аннигилировалась, сам мир со временем был бы уничтожен. Частицы дыма, рассеиваясь в воздухе, продолжают оставаться частицами материи так же, как и тогда, когда они были более тесно соединены в виде углей: они действительно так же существенны в одном состоянии, как и в другом, и в равной степени, когда из-за своего крайнего деления они становятся невидимыми. Ни одна частица материи никогда не уничтожается: это принцип, который вы должны постоянно помнить. Все в природе распадается и портится с течением времени. Мы умираем, и наши тела превращаются в пыль; но ни один атом из них не теряется; они служат для питания земли, откуда, пока жили, они черпали свою поддержку.

Следующее существенное свойство материи называется инерцией или бездеятельностью; это слово выражает сопротивление, которое материя оказывает изменению состояния покоя на состояние движения или состояния движения на состояние покоя. Тела в равной степени неспособны изменить свое фактическое состояние, будь то движение или покой. Вы знаете, что требуется сила, чтобы привести тело, находящееся в покое, в движение; приложение силы также необходимо, чтобы остановить тело, которое уже находится в движении. Сопротивление тела изменению состояния в любом случае возникает из-за его инерции.

Эмили. Играя в бейсбол, я вынуждена использовать всю свою силу, чтобы придать мячу быстрое движение; и когда мне нужно его поймать, я уверена, что чувствую сопротивление, которое он оказывает при попытке его остановить. Но если бы я его не поймала, он вскоре упал бы на землю и остановился сам по себе.

Миссис Б. Поскольку материя инертна, она так же неспособна остановиться сама по себе, как и привести себя в движение: поэтому, когда мяч перестает двигаться, он должен быть остановлен какой-то другой причиной или силой; но так как это сила, с которой вы еще не знакомы, мы не можем в настоящее время исследовать ее эффекты.

Последнее свойство, которое кажется общим для всех тел, — это притяжение. Все тела состоят из бесконечно малых частиц материи, каждая из которых обладает силой притягивать или притягивать к себе и соединяться с любой другой частицей, достаточно близкой, чтобы находиться под влиянием ее притяжения; но в мельчайших частицах эта сила распространяется на столь малое расстояние вокруг них, что ее эффект не ощутим, если они не находятся (или, по крайней мере, не кажутся находящимися) в контакте; тогда это заставляет их слипаться или прилипать друг к другу, и поэтому называется силой сцепления. Без этой силы твердые тела распадались бы на куски или, скорее, рассыпались бы в атомы.

Эмили. Я так привыкла видеть тела твердыми и прочными, что мне никогда не приходило в голову, что для соединения частиц, из которых они состоят, требуется какая-то сила. Но сила сцепления, я полагаю, не существует в жидкостях; ибо частицы жидкостей не остаются вместе, чтобы образовать тело, если они не ограничены сосудом?

Миссис Б. Прошу прощения; именно сила сцепления удерживает эту каплю воды, подвешенную на кончике моего пальца, и сохраняет соединенными мельчайшие водяные частицы, из которых она состоит. Но поскольку эта сила тем сильнее, чем теснее соединены частицы тел, сила сцепления твердых тел гораздо больше, чем у жидкостей.

Чем тоньше и легче жидкость, тем меньше сила сцепления ее частиц, потому что они находятся дальше друг от друга; а в упругих жидкостях, таких как воздух, нет силы сцепления между частицами.

Эмили. Это очень удачно; ибо было бы невозможно дышать воздухом в твердой массе; или даже в жидком состоянии.

Но является ли воздух телом той же природы, что и другие тела?

Миссис Б. Несомненно, во всех существенных свойствах.

Эмили. И все же вы говорите, что он не обладает одним из общих свойств тел — притяжением.

Миссис Б. Частицы воздуха не лишены силы притяжения, но они находятся слишком далеко друг от друга, чтобы находиться под его влиянием так, чтобы вызвать сцепление: и все усилия человеческого искусства оказались безрезультатными в попытке сжать их так, чтобы привести их в сферу притяжения друг друга и заставить их сцепляться.

Эмили. Если так, то как возможно доказать, что они наделены этой силой?

Миссис Б. Воздух образован частицами точно такой же природы, как те, которые входят в состав жидких и твердых тел, в каждом из которых у нас есть доказательство их притяжения.

Эмили. Тогда, я полагаю, именно из-за различных степеней силы сцепления в разных веществах они бывают твердыми или мягкими, а жидкости — густыми или жидкими.

Миссис Б. Да; но вы лучше выразили бы свою мысль термином «плотность», который обозначает степень близости и компактности частиц тела. В философском языке плотность определяется как свойство тел, благодаря которому они содержат определенное количество материи при определенном объеме или величине. Разреженность — это противоположность плотности; она обозначает тонкость и субтильность тел: таким образом, вы бы сказали, что ртуть — очень плотная жидкость; эфир — очень редкая. Тела, которые являются наиболее плотными, не всегда сцепляются наиболее сильно; свинец плотнее железа, но его частицы легче разделяются.

Кэролайн. Но как нам судить о количестве материи, содержащейся в определенном объеме?

Миссис Б. По весу: при одинаковом объеме тела считаются плотными пропорционально тому, насколько они тяжелы.

Эмили. Тогда мы можем сказать, что металлы — плотные тела, дерево — сравнительно редкое и т. д. Но, миссис Б., когда частицы тела находятся так близко, что притягивают друг друга, эффект этой силы должен увеличиваться по мере того, как они сближаются под ее действием; так что можно было бы предположить, что тело будет постепенно увеличиваться в плотности, пока не станет невозможным для его частиц соединиться еще теснее. Теперь мы знаем, что это не так; ибо мягкие тела, такие как пробка, губка или масло, никогда не становятся, вследствие возрастающего притяжения их частиц, такими твердыми, как железо?

Миссис Б. В таких телах, как пробка и губка, частиц, которые вступают в контакт, так мало, что они производят лишь слабую степень сцепления: это пористые тела, которые из-за особого расположения своих частиц изобилуют промежутками, или порами, которые разделяют частицы. Но существует также жидкость, гораздо более тонкая, чем воздух, которая пронизывает все тела, это — тепло. Тепло проникает в большей или меньшей степени между частицами всех тел и раздвигает их; поэтому вы можете рассматривать тепло и силу сцепления как постоянно действующие в противовес друг другу.

Эмили. Одно стремится разорвать тело на части, другое — сохранить его части прочно соединенными.

Миссис Б. И именно эта борьба между противоборствующими силами тепла и притяжения предотвращает ту крайнюю степень плотности, которая возникла бы под исключительным влиянием силы сцепления.

Эмили. Чем больше тело нагрето, тем больше будут разделены его частицы.

Миссис Б. Конечно: мы обнаруживаем, что тела не только разбухают или расширяются, но и теряют свое сцепление от тепла: этот эффект очень заметен в масле, например, которое расширяется от воздействия тепла, пока, наконец, сила сцепления не уменьшается настолько, что частицы разделяются, и масло становится жидким. Подобный эффект производится теплом на металлы и все тела, способные плавиться. Жидкости, вы знаете, заставляют кипеть путем применения тепла; сила сцепления тогда полностью уступает отталкивающей силе; частицы полностью разделяются и превращаются в пар или испарение. Но действие тепла ни в одном теле не более заметно, чем в воздухе, который расширяется и сжимается при его увеличении или уменьшении в очень значительной степени.

Эмили. Эффекты тепла кажутся одной из самых интересных частей натурфилософии.

Миссис Б. Это правда; но тепло так тесно связано с химией, что вы должны позволить мне отложить исследование его свойств до тех пор, пока вы не познакомитесь с этой наукой.

Возвращаясь к его антагонисту, силе сцепления; именно эта сила возвращает пару его жидкую форму, которая соединяет его в капли, когда он падает на землю в виде ливня, которая собирает росу в блестящие драгоценные камни на травинках.

Эмили. И я часто замечала, что после ливня вода собирается в крупные капли на листьях растений; но я не могу сказать, что я полностью понимаю, как сила сцепления производит этот эффект.

Миссис Б. Дождь, когда он впервые покидает облака, находится не в форме капель, а в форме тумана или пара, который состоит из очень маленьких водяных частиц; они при своем падении взаимно притягивают друг друга, и те, которые достаточно близки, в результате соединяются и образуют каплю, и таким образом туман превращается в ливень. Роса также первоначально была в состоянии пара, но благодаря взаимному притяжению частиц образуется в маленькие глобулы на травинках: подобным образом дождь на листе собирается в крупные капли, которые, когда они становятся слишком тяжелыми для того, чтобы лист мог их поддерживать, падают на землю.

Эмили. Все это удивительно любопытно! Я почти сбита с толку удивлением и восхищением от количества новых идей, которые я уже приобрела.

Миссис Б. Каждый шаг, который вы делаете в погоне за естественной наукой, наполнит ваш ум восхищением и благодарностью к ее Божественному Автору. В изучении натурфилософии мы должны считать себя читающими книгу природы, в которой щедрая благость и мудрость Бога открыты всему человечеству; никакое изучение не может способствовать большему очищению сердца и возвышению его к религиозному созерцанию Божественных совершенств.

Есть еще один любопытный эффект силы сцепления, который я должна вам указать; это называется капиллярностью. Она позволяет жидкостям подниматься выше своего обычного уровня в капиллярных трубках: это трубки, каналы которых настолько чрезвычайно малы, что жидкости поднимаются внутри них из-за силы сцепления между частицами жидкости и внутренней поверхностью трубки. Вы видите, как вода поднимается в этой маленькой стеклянной трубке выше своего уровня в кубке с водой, в который я опустила один ее конец?

Эмили. О да; я вижу, как она медленно ползет вверх по трубке, но теперь она неподвижна: разве она не поднимется выше?

Миссис Б. Нет; потому что сила сцепления между водой и внутренней поверхностью трубки теперь уравновешена весом воды внутри нее; если бы канал трубки был уже, вода поднялась бы выше; и если вы погрузите несколько трубок с каналами разных размеров, вы увидите, что она поднимается на разную высоту в каждой из них. При проведении этого эксперимента вам следует окрасить воду небольшим количеством красного вина, чтобы сделать эффект более очевидным.

Все пористые вещества, такие как губка, хлеб, лен и т. д., можно рассматривать как совокупности капиллярных трубок: если вы окунете один конец куска сахара в воду, жидкость поднимется в нем и намочит его значительно выше поверхности воды, в которую вы его окунули.

Эмили. При заваривании чая я часто наблюдала этот эффект, не будучи в состоянии объяснить его.

Миссис Б. Теперь, когда вы знакомы с силой сцепления, я должна попытаться объяснить вам силу гравитации, которая, вероятно, является модификацией той же силы; первая заметна только в очень мельчайших частицах и на очень малых расстояниях; другая действует на самые большие тела и распространяется на огромные расстояния.

Эмили. Вы поражаете меня: неужели вы хотите сказать, что большие тела притягивают друг друга?

Миссис Б. Действительно хочу: давайте возьмем, например, одно из самых больших тел в природе и понаблюдаем, не притягивает ли оно другие тела. Что является причиной падения этой книги, когда я больше не поддерживаю ее?

Эмили. Может ли это быть притяжение земли? Я думала, что все тела имеют естественную склонность падать.

Миссис Б. Они имеют естественную склонность падать, это правда; но эта склонность создается исключительно притяжением земли: земля, будучи намного больше любого тела на своей поверхности, заставляет каждое тело, которое не поддерживается, падать на нее.

Эмили. Если склонность, которую имеют тела к падению, является результатом притягательной силы земли, сама земля не может иметь такой склонности, так как она не может притягивать сама себя, и поэтому она не нуждается в поддержке, чтобы предотвратить ее падение. И все же мысль о том, что тела не падают сами по себе, а притягиваются к земле ее притяжением, настолько нова и странна для меня, что я не знаю, как примириться с ней.

Миссис Б. Когда вы привыкнете рассматривать падение тел как зависящее от этой причины, это покажется вам естественным и, безусловно, гораздо более удовлетворительным, чем если бы причина их склонности к падению была совершенно неизвестна. Таким образом, вы понимаете, что вся материя обладает притяжением, от мельчайшей частицы до самой большой массы; и что тела притягивают друг друга с силой, пропорциональной количеству материи, которую они содержат.

Эмили. Я не вижу никакой разницы между силой сцепления и силой гравитации; не потому ли, что каждая частица материи наделена силой притяжения, большие тела, состоящие из большого количества частиц, так сильно притягивают?

Миссис Б. Верно. Однако есть разница между притяжением частиц и притяжением масс: первое происходит только тогда, когда частицы соприкасаются, в то время как второе проявляется, когда массы находятся далеко друг от друга. Притяжение частиц часто противодействует силе гравитации. Пример этого вы имеете в притяжении капиллярных трубок, в которых жидкости поднимаются благодаря силе сцепления, в противовес силе гравитации. Именно по этой причине необходимо, чтобы канал трубки был чрезвычайно мал; ибо если столбик воды внутри трубки не очень мал, сила сцепления не смогла бы ни поднять, ни поддержать его в противовес его гравитации; потому что увеличение веса в столбике воды заданной высоты намного больше, чем увеличение притягивающей поверхности трубки при увеличении ее размера.

Вы можете заметить также, что все твердые тела способны благодаря силе сцепления своих частиц противостоять силе гравитации, которая в противном случае разъединила бы их и привела бы их на уровень земли, как это происходит в случае с жидкостью, сила сцепления которой недостаточна, чтобы позволить ей противостоять силе гравитации.

Эмили. И некоторые твердые тела кажутся таковыми, например, песок и порошок: между их частицами нет силы сцепления?

Миссис Б. Каждое зерно порошка или песка состоит из большого количества других, более мелких частиц, прочно соединенных силой сцепления; но между отдельными зернами нет заметного притяжения, потому что они не находятся в достаточно тесном контакте.

Эмили. И все же они фактически касаются друг друга?

Миссис Б. Поверхность тел в целом настолько грубая и неровная, что при кажущемся контакте они касаются друг друга лишь несколькими точками. Таким образом, когда я кладу эту книгу на стол, переплет которой кажется совершенно гладким, так мало частиц ее нижней поверхности вступают в контакт со столом, что не происходит никакой заметной степени силы сцепления; ибо вы видите, что она не прилипает и не сцепляется со столом, и мне не составляет труда поднять ее.

Только когда поверхности, совершенно плоские и хорошо отполированные, приводятся в контакт, частицы приближаются в достаточном количестве и достаточно близко, чтобы произвести заметную степень силы сцепления. Вот две пластины из полированного металла, я прижимаю их плоские поверхности друг к другу, предварительно вставив несколько капель масла, чтобы заполнить каждую маленькую пористую пустоту. Теперь попробуйте разделить их.

Эмили. Это требует усилия, превышающего мою силу, хотя есть ручки для того, чтобы тянуть их в разные стороны. Является ли прочное сцепление двух пластин просто результатом силы сцепления?

Миссис Б. Нет силы более мощной, поскольку именно благодаря ей частицы самых твердых тел удерживаются вместе. Потребовался бы вес в несколько фунтов, чтобы разделить эти пластины. В данном примере, однако, большая часть силы сцепления обусловлена притяжением, существующим между металлом и маслом, которое вставлено; так как без этого или какой-либо другой жидкости точки контакта все равно были бы сравнительно немногочисленны, хотя мы, возможно, применили все наше искусство, придавая плоские поверхности пластинам.

Эмили. При изготовлении калейдоскопа я помню, что две стеклянные пластины, которые должны были служить зеркалами, прилипли так сильно друг к другу, что я вообразила, что какой-то клей, который я использовала, случайно попал между ними; но теперь я убеждена, что именно их собственная естественная сила сцепления произвела этот эффект.

Миссис Б. Очень вероятно, что это было так; ибо листовое стекло имеет чрезвычайно гладкую, плоскую поверхность, допускающую контакт большого количества частиц, когда две пластины накладываются друг на друга.

Эмили. Но, миссис Б., сила сцепления некоторых веществ гораздо больше, чем у других; таким образом, клей, камедь и паста сцепляются с исключительной цепкостью.

Миссис Б. Тела, которые различаются по своей природе в других отношениях, различаются также и по своей силе сцепления; вероятно, нет двух тел, частицы которых притягивали бы друг друга с точно такой же силой.

Существуют некоторые другие модификации притяжения, присущие определенным телам; а именно: магнетизм, электричество и сродство, или химическое притяжение; но мы ограничим наше внимание только силой сцепления и силой гравитации; исследование последней мы возобновим на нашей следующей встрече.

Вопросы

1.(Pg. 10) What is intended by the term bodies?

2.(Pg. 10) Is the term matter, restricted to substances of a particular kind?

3.(Pg. 10) Name those properties of bodies, which are called inherent.

4.(Pg. 10) What is meant by impenetrability?

5.(Pg. 10) Can a liquid be said to be impenetrable?

6.(Pg. 11) How can you prove that air is impenetrable?

7.(Pg. 11) If air is impenetrable, what causes the water to rise some way into a goblet, if I plunge it into water with its mouth downward?

8.(Pg. 11) When I drive a nail into wood, do not both the iron and the wood occupy the same space?

9.(Pg. 11) In how many directions, is a body said to have extension?

10.(Pg. 11) How do we distinguish the terms height and depth?

11.(Pg. 12) What constitutes the figure, or form of a body?

12.(Pg. 12) What is said respecting the form of minerals?

13.(Pg. 12) What of the vegetable and animal creation?

14.(Pg. 12) What of artificial, and accidental forms?

15.(Pg. 12) What is meant by divisibility?

16.(Pg. 12) What examples can you give, to prove that the particles of a body are minute in the extreme?

17.(Pg. 13) What produces the odour of bodies?

18.(Pg. 13) How do odours exemplify the minuteness of the particles of matter?

19.(Pg. 13) Can matter be in any way annihilated?

20.(Pg. 13) What becomes of the fuel, which disappears in our fires?

21.(Pg. 14) How can that part which evaporates, be still said to possess a substantial form?

22.(Pg. 14) What do we mean by inertia?

23.(Pg. 14) Give an example to prove that force is necessary, either to give or to stop motion.

24.(Pg. 14) What general power do the particles of matter exert upon other particles?

25.(Pg. 15) What is that species of attraction called, which keeps bodies in a solid state?

26.(Pg. 15) Does the attraction of cohesion exist in liquids, and how is its existence proved?

27.(Pg. 15) If the particles of air attract each other, why do they not cohere?

28.(Pg. 15) From what then do you infer that they possess attraction?

29.(Pg. 15) How do you account for some bodies being hard and others soft?

30.(Pg. 16) What is meant by the term density?

31.(Pg. 16) Do the most dense bodies always cohere the most strongly?

32.(Pg. 16) How do we know that one body is more dense than another?

33.(Pg. 16) What is there which acts in opposition to cohesive attraction, tending to separate the particles of bodies?

34.(Pg. 17) What would be the consequence if the repulsive power of heat were not exerted?

35.(Pg. 17) If we continue to increase the heat, what effects will it produce on bodies?

36.(Pg. 17) What body has its dimensions most sensibly affected by change of temperature?

37.(Pg. 17) What power restores vapours to the liquid form?

38.(Pg. 17) What examples can you give?

39.(Pg. 17) How are drops of rain and of dew said to be formed?

40.(Pg. 18) What is meant by a capillary tube?

41.(Pg. 18) What effect does attraction produce when these are immersed in water?

42.(Pg. 18) What is the reason that the water rises to a certain height only?

43.(Pg. 18) Give some familiar examples of capillary attraction.

44.(Pg. 18) In what does gravitation differ from cohesive attraction?

45.(Pg. 18) What causes bodies near the earth's surface, to have a tendency to fall towards it?

46.(Pg. 19) What remarkable difference is there between the attraction of gravitation, and that of cohesion?

47.(Pg. 19) In what instances does the power of cohesion counteract that of gravitation?

48.(Pg. 19) Why will water rise to a less height, if the size of the tube is increased?

49.(Pg. 20) Why do not two bodies cohere, when laid upon each other?

50.(Pg. 20) Can two bodies be made sufficiently flat to cohere with considerable force?

51.(Pg. 20) What is the reason that the adhesion is greater when oil is interposed?

52.(Pg. 21) What other modifications of attraction are there, besides those of cohesion and of gravitation?

БЕСЕДА II. О СИЛЕ ГРАВИТАЦИИ.

ATTRACTION OF GRAVITATION, CONTINUED. OF WEIGHT. OF THE FALL OF BODIES. OF THE RESISTANCE OF THE AIR. OF THE ASCENT OF LIGHT BODIES.

ЭМИЛИ.

Я рассказала своей сестре Кэролайн все, чему вы меня научили по натурфилософии, и она была так восхищена этим, что надеется, что вы будете так добры допустить ее к вашим урокам.

Миссис Б. Очень охотно; но я не думала, что у вас есть вкус к занятиям такого рода, Кэролайн.

Кэролайн. Признаюсь, миссис Б., что до сих пор у меня не было очень приятного представления ни о философии, ни о философах; но то, что рассказала мне Эмили, так сильно возбудило мое любопытство, что я буду очень рада, если вы позволите мне стать одной из ваших учениц.

Миссис Б. Боюсь, что я не найду вас такой послушной ученицей, как Эмили; я знаю, что вы очень предвзяты в пользу своих собственных мнений.

Кэролайн. Тогда у вас будет большая заслуга в их исправлении, миссис Б.; и после всех чудес, о которых рассказала мне Эмили, я думаю, что у меня мало шансов против вас и ваших притяжений.

Миссис Б. Вы, я не сомневаюсь, выдвинете ряд возражений; но их я охотно приму, так как они дадут возможность прояснить предмет. Эмили, помните ли вы названия общих свойств тел?

Эмили. Непроницаемость, протяженность, фигура, делимость, инерция и притяжение.

Миссис Б. Очень хорошо. Вы должны помнить, что это свойства, общие для всех тел, и которых они не могут быть лишены; все другие свойства тел называются случайными, потому что они зависят от отношения или связи одного тела к другому.

Кэролайн. И все же, конечно, миссис Б., существуют другие свойства, которые являются существенными для тел, помимо тех, что вы перечислили. Цвет и вес, например, общи для всех тел и не возникают из их связи друг с другом, а существуют в самих телах; следовательно, они не могут быть случайными качествами?

Миссис Б. Прошу прощения; эти свойства не существуют в телах независимо от их связи с другими телами.

Кэролайн. Что! Тела не имеют веса? Разве этот стол не тяжелее этой книги; и если одна вещь тяжелее другой, разве не должно существовать такое понятие, как вес?

Миссис Б. Без сомнения: но это свойство не кажется существенным для тел; оно зависит от их связи друг с другом. Вес — это эффект силы притяжения, без которой стол и книга не имели бы никакого веса.

Эмили. Думаю, я понимаю вас; именно сила гравитации делает тела тяжелыми.

Миссис Б. Вы правы. Я говорила вам, что сила гравитации пропорциональна количеству материи, которую содержат тела: теперь, поскольку земля состоит из гораздо большего количества материи, чем любое тело на ее поверхности, сила ее притяжения обязательно должна быть наибольшей и должна притягивать все так расположенное к себе; вследствие чего тела, которые не поддерживаются, падают на землю, в то время как те, которые поддерживаются, давят на объект, который предотвращает их падение, с весом, равным силе, с которой они тяготеют к земле.

Кэролайн. Та же самая причина, которая вызывает падение тел, производит и их вес. Было очень глупо с моей стороны не понять этого раньше, так как это естественное и необходимое следствие притяжения; но мысль о том, что тела не являются действительно тяжелыми сами по себе, казалась мне совершенно непостижимой. Но, миссис Б., если притяжение — это свойство, существенное для материи, вес должен быть таким же; ибо как может одно существовать без другого?

Миссис Б. Предположим, в универсальном пространстве существует только одно тело, каким был бы его вес?

Кэролайн. Это зависело бы от его размера; или, точнее говоря, от количества материи, которое оно содержало.

Эмили. Нет, нет; тело не имело бы веса, каким бы ни был его размер; потому что ничто не притягивало бы его. Разве я не права, миссис Б.?

Миссис Б. Вы правы: вы должны признать, следовательно, что было бы возможно существование притяжения без веса; ибо каждая из частиц, из которых состояло тело, обладала бы силой притяжения; но они могли бы проявлять ее только между собой; вся масса, не имея ничего, что притягивать или чем быть притянутой, не имела бы веса.

Кэролайн. Теперь я вполне удовлетворена тем, что вес не является существенным для существования тел; но что вы имеете против цветов, миссис Б.; вы не будете, я думаю, отрицать, что они действительно существуют в самих телах.

Миссис Б. Когда мы перейдем к рассмотрению темы цветов, я надеюсь, что смогу убедить вас, что цвета также являются случайными качествами, совершенно отличными от тел, к которым они, по-видимому, принадлежат.

Кэролайн. О, пожалуйста, объясните нам это сейчас, мне так любопытно узнать, как это возможно.

Миссис Б. Если мы не будем действовать с некоторой долей порядка и метода, вы в конце концов окажетесь мало что знающей из всего, что узнаете. Давайте поэтому идти регулярно и хорошо познакомимся с общими свойствами тел, прежде чем мы пойдем дальше.

Эмили. Возвращаясь, следовательно, к притяжению (которое кажется мне самым интересным из всех, так как оно в равной степени принадлежит всем видам материи), оно должно быть взаимным между двумя телами; и если так, то когда камень падает на землю, земля должна подняться на часть пути навстречу камню?

Миссис Б. Конечно; но вы должны помнить, что сила притяжения пропорциональна количеству материи, которую содержат тела, и если вы учтете разницу, которая существует в этом отношении между камнем и землей, вы не будете удивлены, что не замечаете, как земля поднимается навстречу камню; ибо хотя это правда, что между землей и камнем происходит взаимное притяжение, притяжение последнего настолько мало по сравнению с притяжением первой, что делает его эффект незаметным.

Эмили. Но поскольку сила притяжения пропорциональна количеству материи, содержащейся в телах, почему холмы не притягивают к себе дома и церкви?

Кэролайн. Что за мысль, Эмили! Как могут дома и церкви сдвинуться с места, если они так прочно закреплены в земле!

Миссис Б. Вопрос Эмили вовсе не абсурден, а ваш ответ, Кэролайн, совершенно справедлив; но можете ли вы сказать, почему дома и церкви так прочно закреплены в земле?

Кэролайн. Боюсь, что ответила верно лишь случайно; ибо начинаю подозревать, что каменщики и плотники не смогли бы придать своим постройкам никакой устойчивости без помощи силы сцепления.

Миссис Б. Безусловно, именно сила сцепления между кирпичами и раствором позволяет возводить стены, и они настолько сильно притягиваются землей, что противостоят любому другому импульсу; в противном случае они неизбежно перемещались бы в сторону холмов и гор; но меньшая сила должна уступать большей. Существуют, однако, некоторые обстоятельства, при которых притяжение крупного тела заметно противодействует притяжению земли. Если, стоя на склоне горы, вы будете держать в руке отвес, груз не упадет перпендикулярно к земле, а отклонится немного в сторону горы; и это происходит из-за бокового притяжения горы, которое вмешивается в перпендикулярное притяжение земли.

Эмили. Но размер горы весьма ничтожен по сравнению со всей землей.

Миссис Б. Вы должны помнить, что притяжение пропорционально количеству материи, и хотя притяжение горы гораздо меньше притяжения земли, его все же может быть достаточно, чтобы заметно воздействовать на отвес, который находится так близко к ней.

Кэролайн. Скажите, миссис Б., разве две чаши весов висят параллельно друг другу?

Миссис Б. Полагаю, вы хотите спросить, параллельны ли друг другу две линии, перпендикулярные к земле? Думаю, я догадываюсь о причине вашего вопроса, но хотела бы, чтобы вы попытались ответить на него без моей помощи.

Кэролайн. Я думала, что такие линии должны под действием гравитации стремиться к одной и той же точке — центру земли; линии, стремящиеся к одной точке, не могут быть параллельными, так как параллельные линии всегда находятся на равном расстоянии друг от друга и никогда не пересекаются.

Миссис Б. Очень хорошо объяснено; теперь вы видите пользу от ваших знаний о параллельных линиях: если бы вы не знали их свойств, вы не смогли бы прийти к такому выводу. Это может помочь вам составить представление о большой пользе, которую можно извлечь даже из небольших знаний по геометрии при изучении натурфилософии; и если после того, как я познакомлю вас с первыми элементами, у вас возникнет желание продолжить обучение, я бы посоветовала вам подготовиться, приобретя некоторые знания по геометрии. Эта наука научила бы вас тому, что линии, падающие перпендикулярно к поверхности сферы, не могут быть параллельными, потому что все они встретились бы, если бы их продлили до центра сферы; в то время как линии, падающие перпендикулярно к плоскости или плоской поверхности, всегда параллельны, потому что при продлении они никогда не встретятся.

Эмили. И все же весы, висящие перпендикулярно к земле, кажутся параллельными?

Миссис Б. Потому что сфера так велика, и весы, следовательно, сходятся так незначительно, что их наклон не воспринимается нашими чувствами; если бы мы могли сконструировать весы, коромысло которых простиралось бы на несколько градусов, их схождение было бы очень очевидным; но поскольку это невозможно осуществить, давайте нарисуем небольшую фигуру земли, и тогда мы сможем сделать весы в любой пропорции, какой пожелаем. (рис. 1. табл. I.)

Кэролайн. Этот рисунок делает все очень ясным: значит, два тела не могут падать на землю по параллельным линиям?

Миссис Б. Никогда.

Кэролайн. Причина, по которой тяжелое тело падает быстрее легкого, полагаю, заключается в том, что земля притягивает его сильнее.

Миссис Б. Земля, правда, притягивает тяжелое тело сильнее, чем легкое; но это не заставило бы одно падать быстрее другого.

Кэролайн. И все же, поскольку именно притяжение вызывает падение тел, несомненно, чем сильнее притягивается тело, тем быстрее оно будет падать. К тому же опыт доказывает, что это так. Разве мы не видим каждый день, как тяжелые тела падают быстро, а легкие — медленно?

Эмили. Мне, как и Кэролайн, кажется, что, поскольку притяжение пропорционально количеству материи, земля должна обязательно притягивать тело, содержащее большое количество материи, сильнее и поэтому доставлять его на землю раньше, чем то, которое состоит из меньшего количества.

Миссис Б. Вы должны учесть, что если тяжелые тела притягиваются сильнее, чем легкие, то им требуется большее притяжение, чтобы заставить их упасть. Помните, что тела не имеют естественной склонности падать, так же как подниматься или двигаться вбок, и что они не упадут, если не будут приведены в движение какой-либо силой; теперь эта сила должна быть пропорциональна количеству материи, которую она должна сдвинуть: телу, состоящему, например, из 1000 частиц материи, требуется в десять раз большее притяжение, чтобы доставить его на землю за то же время, что и телу, состоящему всего из 100 частиц.

Plate i.

Кэролайн. Я этого не понимаю; ибо мне кажется, что чем тяжелее тело, тем легче и быстрее оно падает.

Эмили. Кажется, теперь я поняла; позвольте мне попробовать объяснить это Кэролайн. Предположим, что я притягиваю к себе два тяжелых тела, одно весом в 100 фунтов, другое в 1000 фунтов. Разве я не должна приложить в десять раз больше силы, чтобы притянуть большее тело к себе за то же время, что требуется для меньшего? И если земля притягивает тело весом в 1000 фунтов к себе за то же время, что и тело весом в 100 фунтов, не следует ли из этого, что она притягивает тело весом в 1000 фунтов с силой в десять раз большей, чем тело весом в 100 фунтов?

Кэролайн. Я прекрасно понимаю ваши рассуждения; но если бы это было так, тело весом в 1000 фунтов и тело весом в 100 фунтов падали бы с одинаковой быстротой; и следствием было бы то, что все тела, легкие или тяжелые, находясь на равном расстоянии от земли, падали бы на нее за одно и то же время: теперь совершенно очевидно, что этот вывод абсурден; опыт каждое мгновение опровергает его; посмотрите, как гораздо быстрее эта книга достигает пола, чем этот лист бумаги, когда я роняю их вместе.

Эмили. Это возражение, на которое я не могу ответить. Я должна переадресовать его вам, миссис Б.

Миссис Б. Надеюсь, мы не найдем его непреодолимым. Верно, что согласно законам притяжения все тела, находящиеся на равном расстоянии от земли, должны падать на нее за одно и то же время; и это действительно происходило бы, если бы не было препятствий, мешающих их падению. Но тела падают сквозь воздух, и именно сопротивление воздуха заставляет тела разной плотности падать с разной скоростью. Все они должны прокладывать себе путь сквозь воздух, но плотные тяжелые тела преодолевают это препятствие легче, чем более разреженные или легкие; потому что в том же объеме они содержат больше гравитирующих частиц.