Далее возьмем случай с металлом, платиной или калием, устроенным, согласно атомной теории, таким же образом. Металл является проводником; но как это может быть, если пространство не является проводником, ибо это единственная непрерывная часть металла, а атомы не только не касаются друг друга (согласно теории), но, как мы увидим сейчас, должны предполагаться находящимися на значительном расстоянии друг от друга. Пространство, следовательно, должно быть проводником, иначе металлы не могли бы проводить, а находились бы в положении черного сургуча, о котором упоминалось чуть ранее.
Но если пространство — проводник, то как тогда шеллак, сера и т. д. могут изолировать? Ведь пространство пронизывает их во всех направлениях. Или, если пространство — изолятор, как металл или другое подобное тело может проводить?
По-видимому, следовательно, при принятии обычной атомной теории можно доказать, что пространство является непроводником в непроводящих телах и проводником в проводящих телах; но рассуждение заканчивается этим, полным опровержением этой теории, ибо если пространство — изолятор, оно не может существовать в проводящих телах, а если оно — проводник, оно не может существовать в изолирующих телах. Любое основание для рассуждения, ведущее к таким выводам, должно само по себе быть ложным.
В связи с такими выводами мы можем вкратце рассмотреть, какие вероятности представляются уму, если расширение атомной теории, воображаемое химиками, применить в сочетании с проводящими способностями металлов. Если удельный вес металлов разделить на атомные числа, это даст нам количество атомов, согласно гипотезе, в равных объемах металлов. В следующей таблице первый столбец цифр выражает приблизительное количество атомов в равных объемах названных металлов, а второй столбец — их проводящую способность:
Atoms.
Conducting power.
1·00 gold 6·00
1·00 silver 4·66
1·12 lead 0·52
1·30 tin 1·00
2·20 platinum 1·04
2·27 zinc 1·80
2·87 copper 6·33
2·90 iron 1·00
Итак, железо, которое содержит наибольшее количество атомов в данном объеме, является худшим проводником, за одним исключением. Золото, которое содержит наименьшее количество, является почти лучшим проводником; не то чтобы эти условия находились в обратной пропорции, ибо медь, которая содержит почти столько же атомов, сколько железо, проводит лучше, чем золото, и обладает более чем шестикратной мощностью железа. Свинец, который содержит больше атомов, чем золото, имеет лишь около одной двенадцатой его проводящей способности; свинец, который намного тяжелее олова и намного легче платины, имеет лишь половину проводящей способности любого из этих металлов. И все это происходит среди веществ, которые мы в настоящее время обязаны считать элементарными или простыми. Как бы мы ни рассматривали частицы материи и пространство между ними, и ни исследовали предполагаемое строение материи с помощью этой таблицы, результаты полны недоумения.
Теперь возьмем случай с калием, компактным металлическим веществом с отличными проводящими способностями — его оксид или гидрат является непроводником; это даст нам несколько фактов, имеющих очень важное значение для предполагаемого атомного строения материи.
Когда калий окисляется, атом его соединяется с атомом кислорода, образуя атом поташа, а атом поташа соединяется с атомом воды, состоящим из двух атомов кислорода и водорода, образуя атом гидрата поташа, так что атом гидрата поташа содержит четыре элементарных атома. Удельный вес калия равен 0,865, а его атомный вес — 40; удельный вес литого гидрата поташа, в такой степени чистоты, в какой я мог его получить, оказался почти 2; его атомный вес — 57. Из этого, что можно принять за факты, вытекают следующие странные выводы: кусок калия содержит меньше калия, чем равный кусок поташа, образованный из него и кислорода. Мы можем вводить в калий кислород, атом за атомом, а затем снова как кислород, так и водород в двукратном количестве атомов, и со всеми этими добавлениями материя будет становиться все меньше и меньше, пока не составит менее двух третей своего первоначального объема. Если данный объем калия содержит 45 атомов, то тот же объем гидрата поташа содержит почти 70 атомов металла калия и, кроме того, еще 210 атомов кислорода и водорода. Имея дело с предположениями, я должен предположить немного больше ради того, чтобы сделать хоть какое-то утверждение; позвольте мне поэтому предположить, что в гидрате поташа атомы все одного размера и почти касаются друг друга, и что в кубическом дюйме этого вещества содержится 2800 элементарных атомов калия, кислорода и водорода; возьмем 2100 атомов кислорода и водорода, и оставшиеся 700 атомов калия раздуются до более чем полутора кубических дюймов; и если мы уменьшим число до тех пор, пока не останутся только те, что могут содержаться в кубическом дюйме, мы получим 430 или около того. Итак, пространство, которое может содержать 2800 атомов, и среди них 700 самого калия, оказывается полностью заполненным 430 атомами калия, какими они существуют в обычном состоянии этого металла. Безусловно, тогда, согласно предположениям атомной теории, атомы калия должны быть очень далеко друг от друга в металле, т. е. в этом теле должно быть гораздо больше пространства, чем материи; однако это отличный проводник; и, следовательно, пространство должно быть проводником, но тогда что становится с шеллаком, серой и всеми изоляторами? Ведь пространство должно также, согласно теории, существовать и в них.
Опять же, объем, который будет содержать 430 атомов калия и ничего больше, находясь в состоянии металла, при превращении этого калия в селитру будет содержать почти такое же количество атомов калия, т. е. 416, а также семь раз больше, или 2912 атомов азота и кислорода в придачу. В карбонате поташа пространство, которое будет содержать только 430 атомов калия в виде металла, будучи полностью им заполненным, после превращения будет содержать на 256 атомов калия больше, составляя 686 атомов этого металла, и в дополнение 2744 атома кислорода и углерода.
Эти и подобные соображения можно было бы распространить на соединения натрия и другие тела, с результатами столь же поразительными, и даже более, когда отношения одного вещества, такого как кислород и сера, с различными телами приводятся для сравнения.
Я не невежественен в том, что разум наиболее сильно влечется явлениями кристаллизации, химии и физики в целом к признанию центров силы. Я чувствую себя вынужденным на данный момент гипотетически допустить их и не могу без них обойтись; но я испытываю большие трудности в представлении атомов материи, которые в твердых телах, жидкостях и парах предполагаются более или менее отделенными друг от друга, с промежуточным пространством, не занятым атомами, и вижу большие противоречия в выводах, вытекающих из такого взгляда.
Если мы должны делать предположения вообще, как, действительно, в такой отрасли знаний, как эта, мы едва ли можем обойтись без них, то самым безопасным курсом представляется предположить как можно меньше; и в этом отношении атомы Бошковича представляются мне имеющими большое преимущество перед более обычным понятием. Его атомы, если я правильно понимаю, являются лишь центрами сил или способностей, а не частицами материи, в которых сами эти способности пребывают. Если в обычном взгляде на атомы мы назовем частицу материи, отличную от способностей, «а», а систему способностей или сил в ней и вокруг нее «м», то в теории Бошковича «а» исчезает и является лишь математической точкой, в то время как в обычном понятии это маленькая, неизменная, непроницаемая частица материи, а «м» — это атмосфера силы, сгруппированная вокруг нее.
Во многих гипотетических применениях атомов, таких как кристаллография, химия, магнетизм и т. д., эта разница в предположении вносит мало или вообще не вносит изменений в результаты; но в других случаях, таких как электрические проводники, природа света, способ, которым тела соединяются для образования соединений, влияние сил, таких как тепло или электричество, на материю, разница будет очень велика.
Таким образом, возвращаясь к калию, в котором, как в металле, атомы должны, как мы видели, согласно обычному взгляду, быть очень далеко друг от друга, как мы можем хоть на мгновение представить, что его проводящее свойство принадлежит ему иначе, чем как следствие свойств пространства, или, как я назвал его выше, «м»? Так же и другие его свойства в отношении света, или магнетизма, или твердости, или плотности, или удельного веса должны принадлежать ему вследствие свойств или сил «м», а не «а», которое без сил мыслится как не имеющее никаких способностей. Но тогда, безусловно, «м» и есть материя калия, ибо где есть хоть малейшее основание (кроме необоснованного предположения) для воображения различия в роде между природой того пространства посередине между центрами двух соседних атомов и любой другой точкой между этими центрами? Различие в степени или даже в природе силы, согласующееся с законами непрерывности, я могу допустить, но различие между предполагаемой маленькой твердой частицей и силами вокруг нее я не могу себе представить.
Поэтому для моего ума «а» или ядро исчезает, и вещество состоит из сил или «м»; и действительно, какое понятие мы можем составить о ядре независимо от его сил? Все наше восприятие и знание атома, и даже наша фантазия, ограничены идеями о его силах; какая мысль остается, на которую можно повесить воображение «а» независимо от признанных сил? Ум, только начинающий изучать этот предмет, может счесть трудным думать о силах материи независимо от отдельного нечто, называемого «материей», но, безусловно, гораздо труднее, и даже невозможно, думать или воображать эту материю независимо от сил. Теперь, силы мы знаем и признаем в каждом явлении творения, абстрактную материю — нет; зачем же тогда предполагать существование того, о чем мы невежественны, чего не можем себе представить и для чего нет философской необходимости?
Прежде чем закончить эти размышления, я сошлюсь на несколько важных различий между предположением об атомах, состоящих лишь из центров силы, подобных атомам Бошковича, и другим предположением о молекулах чего-то специально материального, имеющих способности, прикрепленные в них и вокруг них.
С последними атомами масса материи состоит из атомов и промежуточного пространства; с первыми атомами материя присутствует везде, и нет промежуточного пространства, не занятого ею. В газах атомы касаются друг друга так же верно, как и в твердых телах. В этом отношении атомы воды касаются друг друга, будь то вещество в форме льда, воды или пара; никакого простого промежуточного пространства не присутствует. Несомненно, центры силы различаются по своему расстоянию друг от друга, но то, что является истинной материей одного атома, касается материи своих соседей.
Следовательно, материя будет непрерывной повсюду, и при рассмотрении нам не нужно предполагать различие между ее атомами и каким-либо промежуточным пространством. Силы вокруг центров придают этим центрам свойства атомов материи; и эти силы снова, когда многие центры своими совместными силами сгруппированы в массу, придают каждой части этой массы свойства материи. При таком взгляде все противоречия, возникающие из рассмотрения электрической изоляции и проводимости, исчезают.
Атомы можно представить как высокоэластичные, вместо того чтобы предполагать их чрезмерно твердыми и неизменными по форме; простое сжатие пузыря воздуха между руками может немного изменить их размер, а эксперименты Каньяра де Латура продолжают это изменение размера до тех пор, пока разница в объеме в одно время и в другое не может быть сделана в несколько сотен раз. То же самое происходит, когда твердое или жидкое тело превращается в пар.
Что касается также формы атомов и, согласно обычному предположению, ее определенного и неизменного характера, теперь должен быть принят другой взгляд. Атом сам по себе можно было бы представить как сферический или сфероидальный, или, когда многие касались друг друга во всех направлениях, форму можно было бы представить как додекаэдр, ибо любой из них был бы окружен и опирался на двенадцать других, с разных сторон. Но если атом мыслится как центр силы, то, что обычно упоминается под термином «форма», теперь относилось бы к расположению и относительной интенсивности сил. Сила, расположенная в центре и вокруг него, могла бы быть равномерной по расположению и интенсивности во всех направлениях наружу от этого центра, и тогда сечение равной интенсивности силы через радиусы было бы сферой; или закон убывания силы от центра наружу мог бы варьироваться в разных направлениях, и тогда сечение равной интенсивности могло бы быть сплюснутым или продолговатым сфероидом, или иметь другие формы; или силы могли бы быть расположены так, чтобы сделать атом полярным; или они могли бы циркулировать вокруг него экваториально или иначе, по манере воображаемых магнитных атомов. Фактически, ничего нельзя предположить о расположении сил в твердом ядре материи или вокруг него, что нельзя было бы в равной степени представить в отношении центра.
Во взгляде на материю, который теперь поддерживается как меньшее предположение, материя и атомы материи были бы взаимно проницаемы. Что касается взаимной проницаемости материи, можно подумать, что факты относительно калия и его соединений, уже описанные, были бы достаточны, чтобы доказать этот пункт уму, который принимает факт за факт и не затруднен в своем суждении предвзятыми понятиями. Что касается взаимной проницаемости атомов, мне кажется, что она представляет во многих отношениях более красивую, но в равной степени вероятную и философскую идею строения тел, чем другие гипотезы, особенно в случае химического соединения. Если мы предположим, что атом кислорода и атом калия собираются соединиться и произвести поташ, гипотеза твердых, неизменных, непроницаемых атомов помещает эти две частицы бок о бок в положении, легко, потому что механически, воображаемом и нередко представляемом; но если эти два атома являются центрами силы, они будут взаимно проникать до самых центров, таким образом образуя один атом или молекулу, с силами либо равномерно вокруг него, либо расположенными как результат сил двух составляющих атомов; и способ, которым два или многие центры силы могут таким образом соединяться, а впоследствии, под властью более сильных сил, разделяться, может быть в некоторой степени проиллюстрирован прекрасным случаем соединения двух морских волн разных скоростей в одну, их идеального союза на время и окончательного разделения на составляющие волны, рассмотренного, я думаю, на собрании Британской ассоциации в Ливерпуле. Из этого взгляда, конечно, не следует, что центры всегда будут совпадать; это будет зависеть от относительного расположения сил каждого атома.
Взгляд, теперь изложенный на строение материи, по-видимому, неизбежно влечет за собой вывод, что материя заполняет все пространство, или, по крайней мере, все пространство, до которого простирается гравитация (включая солнце и его систему), ибо гравитация — это свойство материи, зависящее от определенной силы, и именно эта сила составляет материю. В этом взгляде материя не просто взаимно проницаема, но каждый атом простирается, так сказать, по всей солнечной системе, всегда сохраняя свой собственный центр силы. Это на первый взгляд кажется очень гармонично совпадающим с математическими исследованиями Массотти и отнесением явлений электричества, сцепления, гравитации и т. д. к одной силе в материи, а также снова со старой пословицей «материя не может действовать там, где ее нет». Но в мои намерения не входит входить в такие соображения, как эти, или в то, каково было бы значение этой гипотезы для теории света и предполагаемого эфира. Моим желанием было скорее привлечь определенные факты из электрической проводимости и химического соединения, чтобы сильно повлиять на наши взгляды относительно природы атомов и материи, и тем самым помочь различить в натурфилософии наше реальное знание — т. е. знание фактов и законов — от того, что, хотя и имеет форму знания, может, из-за включения столь многого, что является лишь предположением, быть самой противоположностью.
Прискорбно, что мемуары преподобного мистера Уэвелла не могли быть процитированы, будучи длинными и неясными. Его мнения, как полагают, были изложены справедливо (1796).
Мотивы для переиздания моих мемуаров по электрической теории.
Главный мотив, без которого другие мотивы не возобладали бы, заключается в том, что, имев встречу с духом Франклина специально для того, чтобы получить его совет, он был дан решительно в пользу публикации.
Нет двери в храме науки, которая была бы так легко доступна, как та, что ведет в отдел электричества. Иллюстрации, обычно приводимые на популярной лекции, могут в то же время позабавить младенца, обучить студента и все же озадачить глубокого философа. Как связанные с явлениями грома и молнии, в одно время приписываемыми удару всемогущего Юпитера, никакие последствия научных исследований не являются столь ужасными и возвышенными: в сочетании с магнитно-электрическим телеграфом никакой другой результат не является столь чудесным. В то время как vis inertiae удерживала бы всю природу в statu quo, будь то в покое или, как наша планета, в движении со скоростью в пятьдесят раз большей, чем у пушечного ядра: в то время как гравитация стремится, подобно гире часов, произвести определенное действие и, per se, никогда не действовать снова: электричество, с протеиновым разнообразием силы, представляется великим инструментом всех тех изменений, посредством которых спокойное влияние вышеупомянутых свойств модифицируется в земной сфере химии и жизни.
Каждый новичок знает о чудесном свойстве, придаваемом электрикам трением — турмалину теплом; и что тот же процесс в больших масштабах будет производить искры, воспламенение, горение, дефлаграцию и уничтожать животную жизнь мгновенным ударом. Общеизвестно, что эти чудесные силы могут быть переданы голому листу стекла, в то время как заряд, таким образом переданный, является на самом деле лишь двумя противоположными и равными аффектами, способными нейтрализовать друг друга при должном сообщении. Известно также, что свойства, в некоторой степени сходные, могут быть найдены в стопке пар гетерогенных металлов, с дополнительной силой электролиза, или, другими словами, разложения химических соединений на их ингредиенты (1376). Хорошо известно, что этими средствами вода, долго и почти религиозно считавшаяся одним из четырех элементов вселенной, может быть разложена на два вида воздуха; что земли и щелочи были разложены на металлы и кислород; и что едва ли существует химическое соединение, состоящее из двух элементов, которое не могло бы, находясь в водном растворе или в расплаве от тепла, быть прямо или косвенно разложено электролизом, как объяснено в примечании на странице 384.