Первый прогресс, достигнутый в гидростатике, которым мы также обязаны Архимеду, заключался в открытии того, что жидкости давят одинаково во всех направлениях; и из этого последовало решение проблемы плавающих тел; а именно, что они находятся в равновесии, когда направленные вверх и вниз давления равны.
В оптике, опять же, греки обнаружили, что угол падения равен углу отражения; и их знание не заходило дальше таких простых дедукций из этого, для которых было достаточно их геометрии. В акустике они установили факт, что три струны равной длины будут давать октаву, квинту и кварту, когда они натянуты грузами, имеющими определенные четкие отношения; и они не продвинулись намного дальше этого. В одном из этих случаев мы видим геометрию, используемую для разъяснения законов света; а в другом — геометрию и арифметику, заставленные измерять определенные явления звука.
В то время как различные науки таким образом достигли первых стадий количественного предвидения, другие прогрессировали в качественном предвидении. Достаточно лишь отметить, что были сделаны некоторые небольшие обобщения относительно испарения, тепла, электричества и магнетизма, которые, будучи эмпирическими, в этом отношении не отличались от первых обобщений каждой науки; что греческие врачи сделали успехи в физиологии и патологии, которые, учитывая большое несовершенство наших нынешних знаний, отнюдь не следует презирать; что зоология была настолько систематизирована Аристотелем, что в некоторой степени позволила ему по наличию определенных органов предсказывать наличие других; что в «Политике» Аристотеля показан прогресс к научному пониманию социальных явлений и различные предвидения относительно них; и что в состоянии греческих обществ, а также в трудах греческих философов мы можем распознать как возрастающую ясность в концепции справедливости, так и некоторое понимание того факта, что социальная стабильность зависит от поддержания справедливых отношений. Если бы пространство позволяло, мы могли бы остановиться на причинах, которые задерживали развитие некоторых наук, как, например, химии; показывая, что относительная сложность не имела к этому никакого отношения — что окисление куска железа является более простым явлением, чем повторяемость затмений, а открытие углекислого газа менее трудным, чем прецессия равноденствий. Относительно медленный прогресс химических знаний можно было бы показать как обусловленный, отчасти тем фактом, что его явления не навязывались ежедневно вниманию людей, как явления астрономии; отчасти тем фактом, что природа не привычно предоставляет средства и не подсказывает способы исследования, как в науках, имеющих дело со временем, протяженностью и силой; отчасти тем фактом, что подавляющее большинство материалов, с которыми имеет дело химия, вместо того чтобы быть под рукой, становятся известными только благодаря искусствам в их медленном росте; и отчасти тем фактом, что даже когда они известны, их химические свойства не проявляются сами собой, а должны быть найдены путем эксперимента.
Лишь указывая на эти соображения, однако, давайте перейдем к созерцанию прогресса и взаимного влияния наук в современные дни; лишь в скобках замечая, как при возрождении научного духа достигнутые последовательные стадии демонстрируют доминирование закона, прослеженного до сих пор, — как первичная идея в динамике, равномерная сила, была определена Галилеем как сила, которая генерирует равные скорости в равные последовательные времена, — как равномерное действие гравитации было впервые экспериментально определено путем показа, что время, истекающее до того, как брошенное вверх тело остановится, равно времени, которое потребовалось для падения, — как первый факт в сложном движении, который установил Галилей, заключался в том, что тело, спроецированное горизонтально, будет описывать равные горизонтальные пространства в равные времена, дополненные вертикальными пространствами, которые увеличиваются на равные приращения в равные времена, — как его открытие относительно маятника заключалось в том, что его колебания занимают равные интервалы времени, каковы бы ни были их длины, — как закон, который он установил, что в любой машине грузы, которые уравновешивают друг друга, находятся в обратном отношении к их виртуальным скоростям, подразумевает, что отношение одного набора грузов к их скоростям равно отношению другого набора скоростей к их грузам; — и как, таким образом, его достижения состояли в демонстрации равенств определенных величин и отношений, равенства которых не были признаны ранее.
И теперь, но только теперь, стала возможной физическая астрономия. Простые законы силы были отделены от законов трения и атмосферного сопротивления, которыми замаскированы все их земные проявления. Прогрессирующее знание земной физики дало должное понимание этих возмущающих причин; и усилием абстракции было осознано, что всякое движение было бы равномерным и прямолинейным, если бы в него не вмешивались внешние силы. Геометрия и механика, разойдясь из общего корня в чувственном опыте людей и будучи, с периодическими слияниями, развиты отдельно, одна отчасти в связи с астрономией, другая исключительно путем анализа земных движений, теперь соединяются в исследованиях Ньютона для создания истинной теории небесных движений. И здесь также мы должны отметить важный факт, что в самом процессе совместного применения к астрономическим проблемам они сами поднимаются на более высокую фазу развития. Ибо именно при решении вопросов, поднятых небесной динамикой, тогдашнее зарождающееся исчисление бесконечно малых было раскрыто Ньютоном и его континентальными преемниками; и именно из исследований механики солнечной системы возникли общие теоремы механики, содержащиеся в «Principia», — многие из них чисто земного применения. Таким образом, как и в случае с Гиппархом, представление нового порядка конкретных фактов, подлежащих анализу, привело к открытию новых абстрактных фактов; и эти абстрактные факты затем стали инструментами доступа к бесконечным группам конкретных фактов, ранее недоступных для количественной обработки.
Тем временем физика продолжала тот прогресс, без которого, как только что было показано, рациональная механика не могла быть отделена. В гидростатике Стевин расширил и применил открытие Архимеда. Торричелли доказал атмосферное давление, «показав, что это давление удерживает различные жидкости на высотах, обратно пропорциональных их плотностям»; и Паскаль «установил необходимое уменьшение этого давления на увеличивающихся высотах в атмосфере»: открытия, которые отчасти свели этот раздел науки к количественной форме. Кое-что было сделано Даниэлем Бернулли в отношении динамики жидкостей. Был изобретен термометр; и достигнуты различные небольшие обобщения с его помощью. Гюйгенс и Ньютон достигли значительного прогресса в оптике; Ньютон приблизительно вычислил скорость передачи звука; а континентальные математики установили некоторые законы звуковых вибраций. Магнетизм и электричество были значительно продвинуты Гильбертом. Химия дошла до взаимной нейтрализации кислот и щелочей. А Леонардо да Винчи продвинулся в геологии к выводу, что отложение останков животных в морских пластах является происхождением окаменелостей. Наша нынешняя цель не требует, чтобы мы приводили подробности. Здесь нас касается только проиллюстрировать консенсус, существующий на этой стадии роста, и впоследствии. Давайте посмотрим на несколько случаев.
Теоретический закон скорости звука, выведенный Ньютоном из чисто механических данных, оказался неверным на одну шестую. Ошибка оставалась необъясненной до времени Лапласа, который, подозревая, что тепло, выделяемое сжатием волнообразных слоев воздуха, дает дополнительную упругость и тем самым производит разницу, произвел необходимые вычисления и обнаружил, что он прав. Таким образом, акустика была задержана, пока термология не настигла и не помогла ей. Когда Бойль и Мариотт открыли отношение между плотностями газов и давлениями, которым они подвергаются; и когда таким образом стало возможным вычислить скорость уменьшающейся плотности в верхних частях атмосферы; также стало возможным составить приблизительные таблицы атмосферного преломления света. Таким образом, оптика, а вместе с ней и астрономия, продвинулись вместе с барологией. После того как открытие атмосферного давления привело к изобретению воздушного насоса Отто фон Герике; и после того как стало известно, что испарение увеличивается в скорости по мере уменьшения атмосферного давления; для Лесли стало возможным путем испарения в вакууме произвести величайший холод, известный науке; и тем самым расширить наши знания термологии, показав, что нет нуля в пределах досягаемости наших исследований. Когда Фурье определил законы теплопроводности и когда было обнаружено, что температура Земли увеличивается под поверхностью на один градус каждые сорок ярдов, появились данные для вывода о прошлом состоянии нашего земного шара; огромном периоде, который потребовался для остывания до его нынешнего состояния; и огромном возрасте солнечной системы — чисто астрономическое соображение. Химия продвинулась достаточно, чтобы предоставить необходимые материалы, и физиологический эксперимент дал необходимую подсказку, пришло открытие гальванического электричества. Гальванизм, реагируя на химию, раскрыл металлические основания щелочей и земель и положил начало электрохимической теории; в руках Эрстеда и Ампера это привело к законам магнитного действия; и с его помощью Фарадей обнаружил значимые факты, касающиеся строения света. Открытия Брюстера относительно двойного лучепреломления и диполяризации доказали существенную истину классификации кристаллических форм в соответствии с количеством осей, показав, что молекулярное строение зависит от осей. Теперь в этих и во многих других случаях взаимное влияние наук было совершенно независимым от какого-либо предполагаемого иерархического порядка. Часто также их взаимодействия сложнее, чем в приведенных примерах, — вовлекают более двух наук. Одной иллюстрации этого должно быть достаточно. Мы цитируем ее полностью из «Истории индуктивных наук». В книге XI, гл. II, о «Прогрессе электрической теории» д-р Уэвелл пишет:
«Таким образом, в тот период математика отставала от эксперимента, и была предложена задача, в которой требовались теоретические численные результаты для сравнения с наблюдением, но они не могли быть точно получены; как это было и в астрономии до времени приближенного решения задачи трех тел и последующего формирования таблиц Луны и планет на основе теории всемирного тяготения. Через некоторое время электрическая теория была избавлена от этого упрека, главным образом вследствие прогресса, который астрономия вызвала в чистой математике. Около 1801 года в Bulletin des Sciences появилось точное решение задачи о распределении электрического флюида на сфероиде, полученное Био путем применения особых методов, которые Лаплас изобрел для задачи о фигуре планет. А в 1811 году М. Пуассон применил приемы Лапласа к случаю двух сфер, воздействующих друг на друга в контакте, случаю, к которому были приводимы многие эксперименты Кулона; и согласие результатов теории и наблюдения, таким образом извлеченных из чисел Кулона, полученных более сорока лет назад, было очень поразительным и убедительным».
Не только науки влияют друг на друга таким прямым образом, но они влияют друг на друга косвенно. Там, где нет зависимости, есть еще аналогия — сходство отношений; и открытие отношений, существующих между одним набором явлений, постоянно подсказывает поиск подобных отношений среди другого набора. Таким образом, установленный факт, что сила гравитации изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния, будучи признанным необходимым свойством всех влияний, исходящих из центра, вызвал подозрение, что тепло и свет следуют тому же закону; что и оказалось верным — подозрение и подтверждение, которые повторились в отношении электрических и магнитных сил. Таким образом, опять же, открытие поляризации света привело к экспериментам, которые закончились открытием поляризации тепла — открытие, которое никогда не могло бы быть сделано без предшествующего. Таким образом, также известная преломляемость света и тепла недавно породила вопрос, не является ли звук также преломляемым; что при проверке оказалось верным. В некоторых случаях, действительно, только с помощью концепций, полученных из одного класса явлений, могут быть сформированы гипотезы относительно других классов. Теория, одно время поддерживаемая, что испарение — это раствор воды в воздухе, предполагала, что отношение между водой и воздухом подобно отношению между водой и растворенным твердым телом; и никогда не могла бы быть задумана, если бы отношения, подобные отношению между солью и водой, не были известны ранее. Аналогично принятая теория испарения — что это диффузия частиц испаряющейся жидкости в силу их атомного отталкивания — не могла бы быть принята без предшествующего опыта магнитных и электрических отталкиваний. Столь полным в недавние дни стал этот консенсус среди наук, вызванный либо естественной запутанностью их явлений, либо аналогиями между отношениями их явлений, что едва ли какое-либо значительное открытие, касающееся одного порядка фактов, теперь происходит без того, чтобы вскоре не привести к открытиям, касающимся других порядков.
Чтобы создать полное представление об этом процессе научной эволюции, необходимо было бы вернуться к началу и проследить в деталях рост классификаций и номенклатур; и показать, как, будучи вспомогательными для науки, они воздействовали на нее, в то время как она воздействовала на них. Мы можем только сейчас заметить, что, с одной стороны, классификации и номенклатуры помогали науке, подразделяя предмет исследования и придавая устойчивость и распространение раскрытым истинам; и что, с другой стороны, они переняли от нее ту возрастающую количественность и тот прогресс от соображений, касающихся единичных явлений, к соображениям, касающимся отношений между многими явлениями, которые мы описывали. Об этом последнем влиянии необходимо привести несколько иллюстраций. В химии это видно в фактах, что деление материи на четыре элемента было внешне основано на единственном свойстве веса, что первое истинно химическое деление на кислотные и щелочные тела группировало вместе тела, которые имели не просто одно общее свойство, но в которых одно свойство было постоянно связано со многими другими, и что классификация, принятая сейчас, помещает вместе в группы сторонников горения, металлические и неметаллические основания, кислоты, соли и т. д., тела, которые часто совершенно не похожи по чувственным качествам, но которые похожи в большинстве своих отношений к другим телам. В минералогии, опять же, первые классификации были основаны на различиях во внешнем виде, текстуре и других физических атрибутах. Берцелиус сделал две попытки классификации, основанной исключительно на химическом составе. Та, что принята сейчас, признает, насколько это возможно, отношения между физическими и химическими характеристиками. В ботанике самыми ранними сформированными классами были деревья, кустарники и травы: величина была основой различия. Диоскорид делил овощи на ароматические, питательные, лекарственные и винные: деление по химическому характеру. Цезальпин классифицировал их по семенам и семенным сосудам, которые он предпочитал из-за отношений, обнаруженных между характером плодоношения и общим характером других частей. В то время как «естественная система», развитая с тех пор, осуществляя доктрину Линнея, что «естественные порядки должны быть сформированы вниманием не к одной или двум, а ко всем частям растений», основывает свои деления на подобных особенностях, которые обнаруживаются постоянно связанными с наибольшим числом других подобных особенностей. И аналогично в зоологии последовательные классификации, от первоначально определенных внешними и часто второстепенными характеристиками, не указывающими на сущностную природу, все более и более определялись теми внутренними и фундаментальными различиями, которые имеют единообразные отношения к наибольшему числу других различий. И мы не будем удивлены этой аналогии между способами прогресса позитивной науки и классификации, когда мы будем иметь в виду, что обе продвигаются путем создания обобщений; что обе позволяют нам делать предвидения, различающиеся только своей точностью; и что в то время как одна имеет дело с равными свойствами, величинами и отношениями, другая имеет дело со свойствами и отношениями, которые приближаются к равенству в различных степенях.
Без дальнейших аргументов, мы думаем, будет признано, что науки ни одна из них не развиваются отдельно — ни одна из них не является независимой ни логически, ни исторически; но что все они в большей или меньшей степени требовали помощи и отвечали взаимностью. Действительно, нужно лишь отбросить гипотезы и созерцать смешанный характер окружающих явлений, чтобы сразу увидеть, что эти понятия деления и последовательности в видах знания являются просто научными фикциями: хорошими, если рассматривать их лишь как помощь в изучении; плохими, если рассматривать их как представляющие реальности в природе. Никакие факты вообще не представляются нашим чувствам не в сочетании с другими фактами — никакие факты вообще, кроме тех, что в некоторой степени замаскированы сопутствующими фактами: замаскированы таким образом, что все должны быть частично поняты, прежде чем любой один может быть понят. Если сказано, как М. Контом, что гравитирующая сила должна рассматриваться до других сил, видя, что все вещи подвержены ей, можно на тех же основаниях сказать, что тепло должно быть рассмотрено первым; видя, что тепловые силы везде в действии. Более того, можно утверждать, что способность любой части материи проявлять видимые гравитационные явления зависит от ее состояния агрегации, которое определяется теплом; что только с помощью термологии мы можем объяснить те кажущиеся исключения из гравитирующей тенденции, которые представлены паром и дымом, и так установить ее универсальность; и что, действительно, само существование Солнечной системы в твердой форме — это такой же вопрос тепла, как и вопрос гравитации. Возьмите другие случаи: — Все явления, распознаваемые глазами, через которые только данные точной науки устанавливаемы, осложнены оптическими явлениями и не могут быть исчерпывающе известны, пока не известны оптические принципы. Горение свечи не может быть объяснено без вовлечения химии, механики, термологии. Каждый ветер, который дует, определяется влияниями отчасти солнечными, отчасти лунными, отчасти гигрометрическими; и подразумевает соображения жидкостного равновесия и физической географии. Направление, наклонение и вариации магнитной стрелки — это факты наполовину земные, наполовину небесные — вызваны земными силами, которые имеют циклы изменений, соответствующие астрономическим периодам. Течение Гольфстрима и ежегодная миграция айсбергов к экватору включают в свое объяснение вращение Земли и сфероидальную форму, законы гидростатики, относительные плотности холодной и теплой воды и доктрины испарения. Несомненно верно, как говорит М. Конт, что «наше положение в Солнечной системе и движения, форма, размер и равновесие массы нашего мира среди планет должны быть известны, прежде чем мы сможем понять явления, происходящие на его поверхности». Но, фатально для его гипотезы, также верно, что мы должны понять большую часть явлений, происходящих на его поверхности, прежде чем мы сможем знать его положение и т. д. в Солнечной системе. Дело не просто в том, что, как уже было показано, те геометрические и механические принципы, которыми объясняются небесные явления, были впервые обобщены из земного опыта; но в том, что даже получение правильных данных, на которых основывать астрономические обобщения, подразумевает продвинутую земную физику. До тех пор, пока оптика не сделала значительного прогресса, Коперниканская система оставалась лишь спекуляцией. Одиночное современное наблюдение звезды должно пройти тщательный анализ с помощью комбинированной помощи различных наук — должно быть переварено организмом наук; которые должны по отдельности ассимилировать свои соответствующие части наблюдения, прежде чем существенный факт, который оно содержит, будет доступен для дальнейшего развития астрономии. Оно должно быть исправлено не только на нутацию оси Земли и на прецессию равноденствий, но на аберрацию и на рефракцию; и формирование таблиц, которыми вычисляется рефракция, предполагает знание закона уменьшающейся плотности в верхних атмосферных слоях, закона уменьшающейся температуры и влияния этого на плотность, и гигрометрических законов, также влияющих на плотность. Так что, чтобы получить материалы для дальнейшего прогресса, астрономия требует не только косвенной помощи наук, которые председательствовали при создании ее улучшенных инструментов, но прямой помощи продвинутой оптики, барологии, термологии, гигрометрии; и если мы вспомним, что эти деликатные наблюдения в некоторых случаях регистрируются электрически и что они далее исправляются на «личное уравнение» — время, истекающее между видением и регистрацией, которое различается у разных наблюдателей, — мы можем даже добавить электричество и психологию. И здесь, прежде чем оставить эти иллюстрации, и особенно эту последнюю, давайте не забудем заметить, как хорошо они демонстрируют тот все более активный консенсус наук, который характеризует их развивающееся развитие. Помимо обнаружения того, что в эти поздние времена открытие в одной науке обычно вызывает прогресс в других; помимо обнаружения того, что большая часть вопросов, с которыми имеет дело современная наука, настолько смешаны, что требуют сотрудничества многих наук для их решения; мы обнаруживаем, что для того, чтобы сделать одно хорошее наблюдение в чистейшей из естественных наук, требуется комбинированная помощь полудюжины других наук.