«Фрагменты науки: серия отдельных эссе, обращений и обзоров»

Но позвольте мне отбросить оправдания и приступить к работе, стоящей передо мной. Прежде всего, я посоветовал бы вам получать знания о фактах из фактического наблюдения. Факты, рассматриваемые непосредственно, жизненны; когда они переходят в слова, половина сока из них выжимается. Вы хотите, например, получить знания о магнетизме; что ж, обеспечьте себя хорошей книгой по этому предмету, если можете, но не довольствуйтесь тем, что говорит вам книга; не удовлетворяйтесь ее описательными гравюрами; увидьте операции силы сами. Половина наших книжных авторов описывают эксперименты, которые они никогда не делали, и их описаниям часто не хватает как силы, так и правды; но, какими бы умными или добросовестными они ни были, их написанные слова не могут заменить фактическое наблюдение. Каждый факт имеет многочисленные излучения, которые отсекаются человеком, описывающим его.

Идите, следовательно, к изготовителю философских инструментов и дайте шиллинг или полкроны за прямой стержневой магнит, или, если можете себе это позволить, купите пару их; или попросите кузнеца отрезать кусок длиной десять дюймов от стальной полосы шириной в дюйм и толщиной в полдюйма; гладко опилите ее концы, закалите ее и попросите кого-нибудь вроде меня намагнитить ее. Приобретите несколько штопальных игл, а также немного непряденого шелка, который даст вам подвешивающее волокно, лишенное кручения. Сделайте маленькую петлю из бумаги или проволоки и прикрепите к ней свое волокно. Сделайте это аккуратно. В петлю поместите штопальную иглу и поднесите два конца, или полюса, как их называют, вашего стержневого магнита последовательно к концам иглы. Оба полюса, как вы обнаружите, притягивают оба конца иглы. Замените иглу кусочком отожженной железной проволоки; последуют те же эффекты. Подвесьте последовательно маленькие стержни из свинца, меди, серебра, латуни, дерева, стекла, слоновой кости или китового уса; магнит не производит никакого заметного эффекта ни на одно из веществ. Вы отсюда делаете вывод об особом свойстве в случае стали и железа. Умножьте свои эксперименты, однако, и вы обнаружите, что на некоторые другие вещества, помимо железа и стали, воздействует ваш магнит. Стержень из металла никеля или из металла кобальта, из которого получается синий цвет, используемый художниками, проявляет силы, подобные тем, что наблюдаются с железом и сталью. При изучении характера силы вы можете, однако, ограничиться железом и сталью, которые всегда под рукой.

Проводите свои эксперименты со штопальной иглой снова и снова; работайте с обоими концами иглы; пробуйте оба конца магнита. Не думайте, что работа скучна; вы беседуете с Природой и должны приобрести над ее языком определенную грацию и мастерство, которые может дать только практика. Пусть каждое движение будет сделано с осторожностью, и избегайте небрежности с самого начала. Эксперимент, как я сказал, — это язык, которым мы обращаемся к Природе и через который она посылает свои ответы; в использовании этого языка недостаток прямоты так же возможен и так же вреден, как и в разговорном языке. Если, следовательно, вы хотите познакомиться с истиной Природы, вы должны с самого начала решить обращаться с ней искренне.

Теперь удалите свою иглу из петли и проведите ею от ушка до острия вдоль одного из концов магнита; подвесьте ее снова и повторите свой прежний эксперимент. Теперь вы обнаружите, что каждая конечность магнита притягивает один конец иглы и отталкивает другой. Простое притяжение, наблюдаемое в первом случае, теперь заменено двойной силой. Повторяйте эксперимент, пока не понаблюдаете тщательно концы, которые притягивают, и те, которые отталкивают друг друга.

Удалите магнит полностью из окрестностей вашей иглы и оставьте последнюю свободно подвешенной на своем волокне. Защитите ее, насколько можете, от потоков воздуха, и если у вас есть железные пуговицы на куртке или стальной перочинный нож в кармане, остерегайтесь их действия. Если вы работаете ночью, остерегайтесь железных подсвечников или латунных с железными стержнями внутри. Освобожденная от таких помех, игла занимает определенное положение. Она устанавливается своей длиной почти север-юг. Отведите ее в сторону и отпустите. После нескольких колебаний она снова придет в то же положение. Если вы получили свой магнит у изготовителя философских инструментов, вы увидите отметку на одном из его концов. Предполагая, таким образом, что вы провели свою иглу вдоль конца, таким образом отмеченного, и что острие вашей иглы было последним, покинувшим магнит, вы обнаружите, что острие поворачивается к югу, а ушко иглы поворачивается к северу. Убедитесь в этом и не принимайте утверждение на мой авторитет.

Теперь возьмите вторую штопальную иглу, подобную первой, и намагните ее точно таким же образом: свободно подвешенная, она также повернет свое ушко к северу, а острие — к югу. Ваш следующий шаг — исследовать действие двух игл, которые вы таким образом намагнитили, друг на друга.

Возьмите одну из них в руку, а другую оставьте подвешенной; поднесите ушко первой близко к ушку второй; подвешенная игла отступает: она отталкивается. Проделайте тот же эксперимент с двумя остриями; вы получите тот же результат, подвешенная игла отталкивается. Теперь заставьте несходные концы действовать друг на друга — вы имеете притяжение — острие притягивает ушко, а ушко притягивает острие. Докажите взаимность этого действия, удалив подвешенную иглу и поставив другую на ее место. Вы получите тот же результат. Притяжение, таким образом, взаимно, и отталкивание взаимно. Вы таким образом продемонстрировали самым ясным образом фундаментальный закон магнетизма, что подобные полюса отталкиваются, а несходные полюса притягивают друг друга. Вы можете сказать, что все это легко понять без делания, но сделайте это, и ваше знание не будет ограничено тем, что я произнес здесь.

Я сказал, что один конец вашего стержневого магнита имеет отметку на нем; сложите несколько шелковых волокон вместе, чтобы получить достаточную прочность, или используйте тонкую шелковую ленту, и сформируйте петлю, достаточно большую, чтобы держать ваш магнит. Подвесьте его; он поворачивает свой отмеченный конец к северу. Этот отмеченный конец — тот, который в Англии называют северным полюсом. Если обычный кузнец сделал ваш магнит, будет удобно определить его северный полюс самостоятельно и отметить его напильником. Варьируйте свои эксперименты, заставляя вашу намагниченную штопальную иглу притягивать и отталкивать ваш большой магнит; она вполне способна на это. При намагничивании иглы я предполагал, что острие было последним, покинувшим отмеченный конец магнита; острие иглы — это южный полюс. Конец, который последним покидает магнит, всегда противоположен по полярности концу магнита, с которым он был последним в контакте.

Вы можете, возможно, узнать все это за один час; но потратьте несколько на это, если необходимо; и помните, понимания этого недостаточно: вы должны приобрести ручную способность в обращении к Природе. Если вы говорите со своим собратом, вы не имеете права использовать жаргон. Плохие эксперименты — это жаргон, обращенный к Природе, и их следует так же осуждать. Ручная ловкость в иллюстрировании взаимодействия магнитных полюсов имеет огромное значение на этой стадии вашего прогресса; и вы не должны пренебрегать достижением этой власти над своими инструментами. По мере того как вы будете продвигаться, более того, у вас возникнет искушение сделать больше, чем я могу предложить. Мысли будут приходить к вам, которые вы будете пытаться реализовать: вопросы будут возникать, на которые вы будете пытаться ответить. Один и тот же эксперимент может быть двадцатью разными вещами для двадцати людей. Став свидетелем действия полюса на полюс через воздух, вы, возможно, попробуете, нельзя ли экранировать магнитную силу. Вы используете пластины из стекла, дерева, сланца, картона или гуттаперчи, но обнаруживаете, что все они проницаемы для этой чудесной силы. Один магнитный полюс действует на другой через эти тела, как если бы их не было. Если вы когда-нибудь станете патентообладателем для регулировки корабельных компасов, вы не впадете, как некоторые проектировщики, в ошибку экранирования магнетизма корабля путем вставки таких веществ.

Если вы хотите обучать класс, вы должны устроить так, чтобы эффекты, которые вы до сих пор наблюдали сами, были увидены двадцатью или тридцатью учениками. И здесь ваша личная изобретательность должна вступить в игру. Вы прикрепите кусочки бумаги к своим иглам, чтобы сделать их движения видимыми на расстоянии, обозначая северный и южный полюса разными цветами, скажем, зеленым и красным. Вы можете также улучшить свою штопальную иглу. Возьмите полоску листовой стали, нагрейте ее до яркого покраснения и погрузите в холодную воду. Она тем самым закаляется; становится, по сути, почти такой же хрупкой, как стекло. Шесть дюймов этого, намагниченные по способу штопальной иглы, будут лучше способны нести ваши бумажные индексы. Получив такую полоску, вы действуете так:

Намагните маленькую швейную иглу и определите ее полюса; или отломите полдюйма или дюйм от вашей намагниченной штопальной иглы и подвесьте ее на тонком шелковом волокне. Швейная игла или фрагмент штопальной иглы теперь должны использоваться как тестовая игла для исследования распределения магнетизма в вашей полоске стали. Держите полоску вертикально в левой руке и заставьте тестовую иглу приблизиться к нижнему концу вашей полоски; один конец тестовой иглы притягивается, другой отталкивается. Поднимайте иглу вдоль полоски; ее колебания, которые сначала были быстрыми, становятся медленнее; напротив середины полоски они прекращаются полностью; ни один конец иглы не притягивается; выше середины тестовая игла внезапно поворачивается, причем теперь притягивается ее другой конец. Проведите эксперимент тщательно: вы таким образом узнаете, что вся нижняя половина полоски притягивает один конец иглы, в то время как вся верхняя половина притягивает противоположный конец. Предполагая, что северный конец вашей маленькой иглы — это тот, который притягивается внизу, вы делаете вывод, что вся нижняя половина вашей намагниченной полоски проявляет южный магнетизм, в то время как вся верхняя половина проявляет северный магнетизм. Таким образом, вы определили распределение магнетизма в вашей полоске стали.

Вы смотрите на этот факт, вы размышляете о нем; в его наводящем на размышления характере и заключается главная ценность эксперимента. Естественно возникает мысль: «Что произойдет, если я разломаю свою стальную полоску посередине? Получу ли я два магнита, каждый из которых обладает одним полюсом?» Проведите эксперимент: разломайте стальную полоску и испытайте каждую половину так же, как вы испытывали целую. Обычное поочередное поднесение ее двух концов к вашей пробной стрелке достаточно, чтобы показать, что у вас не магнит с одним полюсом, а что каждая половина обладает двумя полюсами с нейтральной точкой между ними. И если вы снова разломаете половину на две другие половины, вы обнаружите, что каждая четверть исходной полоски демонстрирует точно такое же магнитное распределение, как и вся полоска целиком. Вы можете продолжать процесс разламывания: как бы мал ни был ваш фрагмент, он все равно обладает двумя противоположными полюсами и нейтральной точкой между ними. Что ж, ваша рука перестает ломать там, где разламывание становится механически невозможным; но останавливается ли на этом разум? Нет: вы мысленно продолжаете процесс разламывания, когда уже не можете осуществить его на деле; ваши мысли блуждают среди самих атомов вашей стали, и вы приходите к выводу, что каждый атом является магнитом, а сила, проявляемая стальной полоской, есть просто сумма, или равнодействующая, сил ее мельчайших частиц.

Итак, перед нами проявление силы, которую мы можем вызвать по своему желанию или заставить исчезнуть. Мы намагничиваем нашу стальную полоску, проводя ею вдоль полюса магнита; мы можем размагнитить ее или изменить направление ее магнетизма, должным образом проведя ею вдоль того же полюса в противоположном направлении. В чем же тогда истинная природа этого удивительного изменения? Что происходит среди атомов стали, когда вещество намагничивается? Этот вопрос выводит нас за пределы области чувств в область воображения. Эта способность, действительно, является волшебной лозой ученого. Однако это не то воображение, которое черпает свои творения из воздуха, а воображение, подкрепленное и вдохновленное фактами; способное твердо ухватиться за физический образ как за принцип, разглядеть его последствия и разработать средства, с помощью которых эти предсказания мысли могут быть подвергнуты экспериментальной проверке. Если такой принцип адекватен для объяснения всех явлений — если из предполагаемой причины с необходимостью следуют наблюдаемые действия, мы называем это предположение теорией, и, обладая ею, мы можем не только по желанию оживлять уже известные факты, но и предсказывать другие, которых мы никогда не видели. Таким образом, при изучении физической науки задействуются наши способности наблюдения, памяти, воображения и умозаключения. Мы наблюдаем факты и сохраняем их; конструктивное воображение размышляет над этими воспоминаниями, пытаясь разглядеть их взаимозависимость и сплести их в органическое целое. Теоретический принцип вспыхивает или медленно зарождается в уме; а затем дедуктивная способность вмешивается, чтобы довести принцип до его логических следствий. Совершенная теория дает власть над природными фактами; и даже предположение, которое лишь частично выдерживает проверку сравнением с фактами, может быть чрезвычайно полезным, позволяя нам связывать и классифицировать группы явлений. Теория магнитных жидкостей относится к этому последнему типу, и с ней мы должны теперь ознакомиться.

Чтобы прочнее запечатлеть это в вашем сознании, я воспользуюсь сильным и ярким образом. В оптике красный и зеленый цвета называются дополнительными; их смесь дает белый цвет. Теперь я прошу вас представить, что каждый из этих цветов обладает силой самоотталкивания; что красный отталкивает красный, что зеленый отталкивает зеленый; но что красный притягивает зеленый, а зеленый притягивает красный, причем притяжение разнородных цветов равно отталкиванию однородных. Представьте, что два цвета смешаны так, чтобы получить белый, и предположите, что две деревянные полоски окрашены в этот белый цвет; каково будет их действие друг на друга? Подвесьте одну из них свободно, как мы подвешивали нашу штопальную иглу, и поднесите к ней другую; что произойдет? Красный компонент полоски, которую вы держите в руке, будет отталкивать красный компонент вашей подвешенной полоски; но затем он будет притягивать зеленый, и, поскольку силы равны, они нейтрализуют друг друга. На самом деле, малейшее размышление показывает вам, что полоски будут так же безразличны друг к другу, как две ненамагниченные штопальные иглы в тех же обстоятельствах.

Но предположим, вместо того чтобы смешивать цвета, мы окрасили одну половину каждой полоски от центра до конца в красный цвет, а другую половину — в зеленый; совершенно очевидно, что теперь две полоски вели бы себя по отношению друг к другу точно так же, как наши две намагниченные штопальные иглы: красный конец отталкивал бы красный и притягивал зеленый, зеленый отталкивал бы зеленый и притягивал красный; так что, предположив наличие двух цветов, связанных друг с другом таким образом, мы могли бы путем их смешивания получить нейтральность ненамагниченного тела, в то время как путем их разделения мы могли бы получить двойственность действия намагниченных тел.

Но вы уже предвидели недостаток в моей концепции; ибо если мы разломаем одну из наших деревянных полосок посередине, у нас одна половина будет полностью красной, а другая — полностью зеленой, и с ними было бы невозможно имитировать действие нашего сломанного магнита. Как же тогда мы должны изменить нашу концепцию? Мы должны, очевидно, предположить, что каждая молекула дерева окрашена в зеленый цвет с одной стороны и в красный — с противоположной. Равнодействующее действие всех атомов тогда точно напоминало бы действие магнита. Здесь также, если бы два противоположных цвета каждого атома могли быть заставлены смешаться так, чтобы дать белый цвет, мы получили бы, как и прежде, полную нейтральность.

Вместо этих двух самоотталкивающихся и взаимно притягивающихся цветов подставьте в своем воображении две невидимые самоотталкивающиеся и взаимно притягивающиеся жидкости, которые в обычной стали смешаны, образуя нейтральное соединение, но которые акт намагничивания отделяет друг от друга, помещая противоположные жидкости на противоположные стороны каждой молекулы. Тогда у вас появится совершенно четкое представление о знаменитой теории магнитных жидкостей. Сила возбужденного магнетизма считается пропорциональной количеству разложенной нейтральной жидкости. Согласно этой теории, от возбуждающего магнита к возбуждаемой стали ничего на самом деле не переходит. Акт намагничивания состоит в насильственном разделении двух жидкостей, которые существовали в стали до того, как она была намагничена, но которые тогда нейтрализовали друг друга своим слиянием. И если вы испытаете свой магнит после того, как он возбудил сотню кусков стали, вы обнаружите, что он не потерял никакой силы — не больше, действительно, чем потерял бы я, если бы мои слова оказали на ваш разум такое магнитное влияние, что возбудили бы в нем твердую решимость изучать естественную философию. Я бы скорее выиграл от собственного высказывания и от реакции вашего рвения. Магнит также выигрывает от реакции тела, которое он намагничивает.

Посмотрите теперь на ваш возбужденный кусок стали; представьте каждую молекулу с ее противоположными жидкостями, распределенными по ее противоположным сторонам. Как может это состояние быть постоянным? Жидкости, согласно гипотезе, притягивают друг друга; что же тогда удерживает их порознь? Почему они не устремляются мгновенно друг к другу через экватор атома и тем самым не нейтрализуют друг друга? Чтобы ответить на этот вопрос, философы были вынуждены предположить существование особой силы, которая удерживает жидкости врозь. Они называют ее коэрцитивной силой; и обнаружено, что те виды стали, которые оказывают наибольшее сопротивление намагничиванию — которые требуют наибольшего количества «принуждения», чтобы разорвать их жидкости, — являются именно теми, которые оказывают наибольшее сопротивление воссоединению жидкостей после того, как они были однажды разделены. Такие виды стали наиболее подходят для создания постоянных магнитов. Действительно, очевидно, что без коэрцитивной силы постоянный магнит был бы вовсе невозможен.

Вероятно, задолго до этого вы уже окунали конец своего магнита в железные опилки и наблюдали, как они прилипают к нему; или в ящик с гвоздями и обнаруживали, как он тянет гвозди за собой. Я очень хорошо знаю, что если вы не рабы рутины, то к этому времени вы уже сделали много такого, чего я не велел вам делать, и тем самым приумножили свой опыт сверх того, что я указал. Вы почти наверняка заставили кусочек железа повиснуть на конце вашего магнита, и, вероятно, вам удалось заставить второй кусочек прикрепиться к первому, третий — ко второму; пока, наконец, сила не стала слишком слабой, чтобы выдержать больший вес. Если вы работали с гвоздями, вы могли заметить, что острия и края держатся вместе с наибольшей цепкостью; и что кусочек железа прилипает к углу вашего магнита крепче, чем к одной из его плоских поверхностей. Короче говоря, вы, по всей вероятности, обогатили свой опыт многими способами без каких-либо специальных указаний с моей стороны.

Что ж, магнит притягивает гвоздь, а гвоздь притягивает второй. Это доказывает, что в гвозде, находящемся в контакте с магнитом, благодаря этому контакту развилось магнитное качество. Если его убрать от магнита, его способность притягивать соседний гвоздь исчезает. Однако контакт не обязателен. Лист стекла или бумаги, или пространство воздуха может существовать между магнитом и гвоздем; последний все равно намагничен, хотя и не так сильно, как при непосредственном контакте. Гвоздь, поднесенный таким образом к магниту, сам является временным магнитом. Тот конец, который обращен к магнитному полюсу, обладает противоположным магнетизмом по отношению к полюсу, который его возбуждает; конец, наиболее удаленный от полюса, обладает тем же магнетизмом, что и сам полюс, и между двумя полюсами гвоздь, подобно магниту, обладает магнитным экватором.

Поскольку вы теперь знакомы с теорией магнитных жидкостей, я не сомневаюсь, что вы уже опередили меня, представив точное состояние железного гвоздя под влиянием магнита. Вы представляете железо как обладающее нейтральной жидкостью в изобилии; вы представляете, как магнитный полюс, будучи поднесенным близко, разлагает жидкость; отталкивая жидкость того же рода, что и он сам, и притягивая разноименную жидкость; тем самым возбуждая в частях железа, ближайших к нему, противоположную полярность. Но железо неспособно стать постоянным магнитом. Оно проявляет свою силу только до тех пор, пока магнит действует на него. Чего же тогда не хватает железу, что есть у стали? Ему не хватает коэрцитивной силы. Его жидкости разделяются с легкостью; но как только разделяющая причина устраняется, они снова сливаются, и нейтральность восстанавливается. Воображение должно быть весьма проворным в представлении этих изменений — способным видеть, как жидкости разделяются и воссоединяются в зависимости от того, подносится магнит или убирается. Установив в своем уме определенный полюс, вы должны представить точное расположение двух жидкостей по отношению к этому полюсу и быть в состоянии вызвать подобные картины в умах ваших учеников. Вы заставите их помещать магниты и железо в различные положения и описывать точное магнитное состояние железа в каждом конкретном случае. Сами факты магнетизма станут значительно интереснее благодаря знакомству с принципами, от которых зависят эти факты. Тем не менее, используя эту теорию магнитных жидкостей для отслеживания явлений и их связывания, вы не забудете сказать своим ученикам, что ее следует рассматривать лишь как символ — символ, к тому же, неспособный охватить все факты, но который приносит хорошую практическую пользу, пока мы ожидаем истинного положения вещей. [Примечание: Эта теория терпит неудачу при применении к диамагнитным телам, которые отталкиваются магнитами. Подобно мягкому железу, такие тела приходят в состояние временного возбуждения, благодаря которому они отталкиваются; но любая попытка объяснить такое отталкивание разложением жидкости продемонстрирует свою тщетность.]

Состояние возбуждения, в которое железо приводится под влиянием магнита, иногда называют «намагничиванием под влиянием». Чаще, однако, говорят, что магнетизм «индуцируется» в железе, и поэтому этот способ намагничивания называется «магнитной индукцией». Теперь, в природе нет ничего теоретически совершенного: нет такого мягкого железа, которое не обладало бы определенной долей коэрцитивной силы, и нет такой твердой стали, которая не была бы способна в некоторой степени к магнитной индукции. Качество стали в некоторой мере присуще железу, а качество железа в некоторой степени разделяет сталь. Именно благодаря этому последнему факту ненамагниченная штопальная игла притягивалась в вашем первом эксперименте; и из этого вы можете сразу сделать вывод, что после того, как сталь была намагничена, отталкивающее действие магнита должно быть всегда меньше его притягивающего действия. Ибо отталкиванию противодействует индуктивное действие магнита на сталь, в то время как притяжению это же индуктивное действие помогает. Проясните это для себя и проверьте своими экспериментами. В некоторых случаях вы можете фактически сделать так, чтобы притяжение, обусловленное временным магнетизмом, перевесило отталкивание, обусловленное постоянным магнетизмом, и тем самым заставить два полюса одного и того же рода по-видимому притягиваться друг к другу. Однако, когда хорошие твердые магниты действуют друг на друга с достаточного расстояния, индуктивное действие практически исчезает, и отталкивание одноименных полюсов становится заметно равным притяжению разноименных.

Я так долго останавливаюсь на элементарных принципах, потому что они имеют первостепенное значение, и искушение этого века нездоровой зубрежки — пренебрегать ими. Теперь проследуйте за мной немного дальше. Исследуя распределение магнетизма в вашей стальной полоске, вы медленно поднимали иглу снизу вверх и обнаружили то, что мы назвали нейтральной точкой в центре.

Действительно ли магнит не оказывает никакого влияния на полюс, поднесенный к его центру? Давайте посмотрим.

Пусть SN, рис. 13, будет нашим магнитом, и пусть n представляет частицу северного магнетизма, помещенную точно напротив середины магнита. Конечно, это воображаемый случай, так как вы никогда в действительности не сможете таким образом отделить свой северный магнетизм от его соседа. Но предположив, что мы это сделали, каким было бы действие двух полюсов магнита на n? Ваш ответ, конечно, будет заключаться в том, что полюс S притягивает n, в то время как полюс N отталкивает его. Пусть величина и направление притяжения будут выражены линией n m, а величина и направление отталкивания — линией n o. Теперь, поскольку частица n одинаково удалена от S и N, линия n o, выражающая отталкивание, будет равна m n, которая выражает притяжение. Под действием двух таких сил частица n должна, очевидно, двигаться в направлении n p, точно посередине между m n и n o. Отсюда вы видите, что, хотя у частицы n нет стремления двигаться к магнитному экватору, у нее есть стремление двигаться параллельно магниту. Если бы вместо частицы северного магнетизма мы поместили частицу южного магнетизма напротив магнитного экватора, она была бы, очевидно, устремлена вдоль линии n q; и если бы вместо двух отдельных частиц магнетизма мы поместили маленькую магнитную стрелку, содержащую как северный, так и южный магнетизм, напротив магнитного экватора, причем ее южный полюс был бы устремлен вдоль n q, а северный — вдоль n p, маленькая стрелка была бы вынуждена установиться параллельно магниту S N. Проведите эксперимент и убедитесь сами, что это верное умозаключение.

Замените свою магнитную стрелку кусочком железной проволоки, лишенной постоянного магнетизма, и она установится точно так же, как стрелка. Под действием магнита проволока, как вы знаете, становится магнитом и ведет себя как таковой; она повернет свой северный полюс к p, а южный — к q, точно так же, как стрелка.

Но предположим, вы смещаете положение своей частицы северного магнетизма и приближаете ее к одному концу вашего магнита больше, чем к другому; силы, действующие на частицу, уже не равны; ближайший полюс магнита будет действовать на частицу сильнее, чем более удаленный. Пусть SN, рис. 14, будет магнитом, а n — частицей северного магнетизма в ее новом положении. Она отталкивается N и притягивается S. Пусть отталкивание представлено по величине и направлению линией n o, а притяжение — более короткой линией n M. Равнодействующая этих двух сил будет найдена путем завершения параллелограмма m n o p и проведения его диагонали n p. Таким образом, вдоль n p частица северного магнетизма была бы устремлена под одновременным действием S и N. Заменив n частицей южного магнетизма, то же рассуждение привело бы к выводу, что частица была бы устремлена вдоль n q. Если мы поместим в n маленькую магнитную стрелку, ее северный полюс будет устремлен вдоль n p, ее южный полюс — вдоль n q, и единственное возможное положение для стрелки, на которую так воздействуют, будет вдоль линии p q, которая больше не параллельна магниту. Проверьте это умозаключение фактическим экспериментом.

Таким образом мы могли бы обойти весь магнит; и, рассматривая его два полюса как два центра, из которых исходит сила, мы могли бы, в соответствии с обычными механическими принципами, назначить определенное направление магнитной стрелке в каждом конкретном месте. И заменяя, как и прежде, магнитную стрелку кусочком железной проволоки, положения обоих будут одинаковыми.

Теперь, я думаю, без дальнейших предисловий вы сможете сами понять и объяснить другим один из самых интересных эффектов во всей области магнетизма. Железные опилки, как вы знаете, представляют собой частицы железа, неправильные по форме, будучи длиннее в одних направлениях, чем в других. Для настоящего эксперимента, кроме того, вместо железных опилок можно было бы использовать очень маленькие кусочки тонкой железной проволоки. Я кладу лист бумаги поверх магнита; будет еще лучше, если бумага натянута на деревянную раму, так как это позволяет нам держать ее совершенно ровно. Я рассыпаю опилки или кусочки проволоки из сита на бумагу и слегка постукиваю по ней, чтобы на мгновение освободить частицы от трения. Магнит действует на опилки через бумагу, и посмотрите, как он располагает их! Они охватывают магнит серией красивых кривых, которые технически называются «магнитными кривыми» или «линиями магнитной силы». Смысл этих линий уже вспыхнул у вас в сознании? Установите свою магнитную стрелку или подвешенный кусочек проволоки в любой точке одной из кривых, и вы обнаружите, что направление стрелки или проволоки точно совпадает с направлением частицы железа или магнитной кривой в этой точке. Обойдите вокруг магнита; направление вашей стрелки всегда совпадает с направлением кривой, на которой она находится. Это, следовательно, линии, вдоль которых частица южного магнетизма, если бы вы могли ее отделить, двигалась бы к северному полюсу, а кусочек северного магнетизма — к южному полюсу. Это линии, вдоль которых происходит разложение нейтральной жидкости. В случае магнитной стрелки, поскольку один из ее полюсов устремлен в одном направлении, а другой полюс — в противоположном, стрелка должна обязательно установиться как касательная к кривой. Я не буду пытаться упростить этот предмет дальше. Если в моем изложении есть что-то неясное, запутанное или неполное, вы теперь, путем терпеливого размышления, должны быть в состоянии устранить неясность, привести путаницу в порядок и восполнить то, что необходимо для того, чтобы сделать объяснение полным. Не оставляйте эту тему, пока не поймете ее досконально; и если вы тогда сможете взглянуть своим мысленным взором на игру сил вокруг магнита и отчетливо увидеть действие этих сил при создании магнитных кривых, время, которое мы провели вместе, не будет потрачено зря.

РИС. 15.

Таким тщательным образом мы должны овладевать нашими материалами, рассуждать о них и путем решительного изучения достигать ясности концепции. Факты, с которыми обращаются таким образом, оказывают расширяющее воздействие на интеллект; они расширяют ум до обобщения. Мы вскоре распознаем братство между крупными явлениями природы и мелкими эффектами, которые мы наблюдали в наших личных кабинетах. Почему, спрашиваем мы, магнитная стрелка устанавливается на север и юг? Очевидно, она вынуждена делать это Землей; огромный шар, который мы населяем, сам является магнитом. Давайте узнаем о нем немного больше. С помощью кусочка воска или иным способом прикрепите конец вашего шелкового волокна к средней точке вашей магнитной стрелки; стрелка, таким образом, не будет затронута бумажной петлей и будет в некоторой степени обладать способностью «наклонять» свой конец или свое ушко ниже горизонта. Положите свой полосовой магнит на стол и подержите стрелку над экватором магнита. Стрелка устанавливается горизонтально. Переместите ее к северному концу магнита; южный конец стрелки наклоняется, причем наклон увеличивается по мере приближения к северному полюсу, над которым стрелка, если она свободна в движении, установится точно вертикально. Переместите ее обратно к центру, она возобновляет свою горизонтальность; переместите ее к южному полюсу, ее северный конец теперь наклоняется, и прямо над южным полюсом стрелка становится вертикальной, причем ее северный конец теперь повернут вниз. Таким образом мы узнаем, что по одну сторону от магнитного экватора наклоняется северный конец стрелки; по другую сторону наклоняется южный конец, причем наклон варьируется от нуля до 90°. Если мы отправимся в экваториальные области Земли с подходящим образом подвешенной стрелкой, мы обнаружим там положение стрелки горизонтальным. Если мы поплывем на север, один конец стрелки наклонится; если мы поплывем на юг, наклонится противоположный конец; а над северным или южным земным магнитным полюсом стрелка устанавливается вертикально. Южный магнитный полюс еще не был найден, но сэр Джеймс Росс открыл северный магнитный полюс 1 июня 1831 года. Таким образом мы устанавливаем полное параллелизм между действием Земли и действием обычного магнита.

Земные магнитные полюса не совпадают с географическими; также и магнитный экватор Земли не совсем совпадает с географическим экватором. Направление магнитной стрелки в Лондоне, которое называется магнитным меридианом, образует угол 24° с астрономическим меридианом, этот угол называется склонением стрелки для Лондона. Северный полюс стрелки сейчас лежит к западу от истинного меридиана; склонение западное. В 1660 году, однако, склонение было нулевым, в то время как до этого времени оно было восточным. Все это доказывает, что магнитные составляющие Земли постепенно меняют свое распределение. Это изменение очень медленное: поэтому оно называется вековым изменением, и наблюдение за ним еще не охватило достаточного периода, чтобы позволить нам угадать, даже приблизительно, его законы.

Открыв таким образом, в некоторой степени, секрет магнитной силы Земли, мы можем обратить его себе на пользу. На линии «наклонения» я держу кочергу, изготовленную из хорошего мягкого железа. Земля, действуя как магнит, в этот момент принуждает две жидкости кочерги разделиться, делая нижний конец кочерги северным полюсом, а верхний конец — южным полюсом. Отметьте эксперимент: когда головка находится наверху, она притягивает северный конец магнитной стрелки; когда внизу — она притягивает южный конец магнитной стрелки. С такой кочергой повторите этот эксперимент и убедитесь сами, что жидкости меняют свое положение в зависимости от того, как кочерга представлена Земле. Уже было сказано, что самое мягкое железо обладает определенной долей коэрцитивной силы. Земля в этот момент находит в этой силе антагониста, который противодействует разложению нейтральной жидкости. Компонентные жидкости можно представить как встречающие некоторое трение или обладающие некоторой степенью адгезии, которая препятствует их скольжению по молекулам кочерги. Можем ли мы помочь Земле в этом случае? Если мы хотим удалить остатки порошка с внутренней поверхности стекла, к которому порошок прилипает, мы переворачиваем стекло, постукиваем по нему, ослабляем сцепление порошка и тем самым позволяем силе тяжести стянуть его вниз. Так же, постукивая по концу кочерги, мы «ослабляем адгезию магнитных жидкостей к молекулам и позволяем Земле растащить их. Но каково следствие? Часть жидкости, которая была таким образом насильственно протащена по молекулам, отказывается возвращаться, когда кочергу убрали с линии наклонения; железо, как вы видите, стало постоянным магнитом. Изменив его положение и постучав по нему снова, мы меняем его магнетизм. Вдумчивый и компетентный учитель будет знать, как представить эти замечательные факты своим ученикам таким образом, чтобы возбудить их интерес. Используя наглядные образы, более или менее грубые, он сначала даст тем, кого он учит, определенные концепции, очищая эти концепции впоследствии, по мере того как умы его учеников становятся более способными к абстракции. Давая им таким образом четкий субстрат для их рассуждений, он дарует своим ученикам пользу и радость, которые простое предъявление фактов без принципов или обращение только к телесным чувствам и силе памяти никогда не смогли бы вдохновить.

------

==================================

В качестве расширения примечания о магнитных жидкостях здесь может быть уместен следующий отрывок: «Хорошо известно, что вольтов ток оказывает притягивающую силу на второй ток, текущий в том же направлении; и что когда направления противоположны друг другу, оказываемая сила является отталкивающей. Скручивая проволоки в спирали, Ампер смог заставить их производить все явления притяжения и отталкивания, демонстрируемые магнитами, и от этого был лишь шаг до его знаменитой теории молекулярных токов. Он предполагал, что молекулы магнитного тела окружены такими токами, которые, однако, в естественном состоянии тела взаимно нейтрализовали друг друга из-за их беспорядочной группировки. Акт намагничивания, как он полагал, состоит в установке этих молекулярных токов параллельно друг другу; и, исходя из этого принципа, он свел все явления магнетизма к взаимному действию электрических токов.

«Если мы поразмышляем над экспериментами, описанными на предыдущих страницах от начала до конца, мы вряд ли сможем не убедиться, что диамагнитные тела, на которые воздействуют магнитные силы, обладают полярностью, «той же по роду, но обратной по направлению, что и полярность, приобретаемая магнитными телами». Но если это так, как мы должны представлять себе физический механизм этой полярности? Согласно теории Кулона и Пуассона, акт намагничивания состоит в разложении нейтральной магнитной жидкости; северный полюс магнита, например, обладает притяжением к южной жидкости куска мягкого железа, подверженного его влиянию, притягивает упомянутую жидкость к себе, а вместе с ней и материальные частицы, с которыми связана жидкость. Для объяснения диамагнитных явлений эта теория, по-видимому, терпит полную неудачу; согласно ей, действительно, часто используемая фраза «северный полюс возбуждает северный полюс, а южный полюс — южный полюс» содержит противоречие. Ибо если предположить, что северная жидкость притягивается к влияющему северному полюсу, абсурдно полагать, что ее присутствие там может вызвать отталкивание. Теория Ампера в равной степени неспособна объяснить диамагнитное действие; ибо если мы предположим, что частицы висмута окружены молекулярными токами, то, согласно всему, что известно об электродинамических законах, эти токи установились бы параллельно и в том же направлении, что и токи магнита, и, следовательно, результатом было бы притяжение, а не отталкивание. Тот факт, однако, что это не так, доказывает, что эти молекулярные токи не являются механизмом, посредством которого осуществляется диамагнитная индукция. Осознание этого, я не сомневаюсь, подтолкнуло М. Вебера к предположению, что явления диамагнетизма производятся молекулярными токами, не направленными, а фактически возбужденными в висмуте магнитом. Такие индуцированные токи, согласно известным законам, имели бы направление, противоположное токам индуцирующего магнита, и, следовательно, производили бы явления отталкивания. Чтобы осуществить сделанное здесь предположение, М. Вебер вынужден предположить, что молекулы диамагнитных тел окружены каналами, в которых индуцированные молекулярные токи, будучи однажды возбужденными, продолжают течь без сопротивления». [Примечание: Предполагая эти не оказывающие сопротивления каналы, М. Вебер, надо признать, не вышел за рамки предположений Ампера.] — Диамагнетизм и магне-кристаллическое действие, стр. 136-7.

.

.

.

.

--------------------

.

.

XVI. О СИЛЕ.

[Примечание: Лекция, прочитанная в Королевском институте 6 июня 1862 года.]

Свинцовая сфера была подвешена на высоте 16 футов над полом театра Королевского института. Ее освободили, и она упала под действием силы тяжести. Этому грузу потребовалась секунда, чтобы упасть на пол с этой высоты; и за мгновение до того, как он коснулся пола, он имел скорость 32 фута в секунду. То есть, если бы в этот момент Земля была уничтожена, а ее притяжение аннулировано, груз продолжал бы двигаться в пространстве с равномерной скоростью 32 фута в секунду.

Если вместо того, чтобы быть притянутым вниз силой тяжести, груз бросить вверх в противовес силе тяжести, то, чтобы достичь высоты 16 футов, он должен начать движение со скоростью 32 фута в секунду. Эта скорость, сообщенная грузу человеческой рукой или любым другим механическим средством, доставила бы его на ту самую высоту, с которой мы видели, как он падал.

Теперь поднятие груза можно рассматривать как выполненную механическую работу. С помощью лестницы, приставленной к стене, груз можно было бы поднять на высоту 16 футов; или его можно было бы поднять на эту высоту с помощью веревки и блока, или его можно было бы внезапно рывком поднять на высоту 16 футов. Количество проделанной работы во всех этих случаях, что касается поднятия груза, было бы абсолютно одинаковым. Работа, проделанная в одном и том же месте, и пренебрегая малым изменением силы тяжести с высотой, зависит исключительно от двух вещей: от количества поднятого вещества и от высоты, на которую оно поднято. Если мы назовем количество или массу вещества m, а высоту, на которую оно поднято, h, то произведение m на h, или mh, выражает или пропорционально количеству проделанной работы.

Предположим, вместо того чтобы сообщать скорость 32 фута в секунду, мы сообщаем при старте вдвое большую скорость. На какую высоту поднимется груз? Вы могли бы быть склонны ответить: «На вдвое большую высоту»; но это было бы совершенно неверно. Вместо двух раз по 16, или 32 футов, он достиг бы высоты в четыре раза больше 16, или 64 футов. Так же, если мы утроим начальную скорость, груз достиг бы высоты в девять раз больше; если мы учетверим скорость при старте, мы достигнем высоты в шестнадцать раз больше. Таким образом, при четырехкратной скорости 128 футов в секунду при старте груз достиг бы высоты 256 футов. При семикратной скорости при старте груз поднялся бы на высоту в 49 раз больше, или на высоту 784 фута.

Теперь проделанная работа — или, как ее иногда называют, механический эффект — при прочих равных условиях, как было объяснено ранее, пропорциональна высоте, и поскольку двойная скорость дает в четыре раза большую высоту, тройная скорость — в девять раз большую высоту и так далее, совершенно ясно, что механический эффект увеличивается как квадрат скорости. Если масса тела представлена буквой m, а его скорость — v, механический эффект был бы пропорционален или представлен m v2. В рассмотренном случае я предполагал, что груз бросают вверх, встречая в своем полете сопротивление силы тяжести; но то же самое верно, если снаряд послан в воду, грязь, землю, дерево или другой сопротивляющийся материал. Если, например, мы удвоим скорость пушечного ядра, мы учетверим его механический эффект. Отсюда важность увеличения скорости снаряда, и отсюда философия сэра Уильяма Армстронга в использовании большого заряда пороха в его недавних поразительных экспериментах.

Мерой механического эффекта является масса тела, умноженная на квадрат его скорости.

Теперь, при стрельбе ядром по мишени, снаряд после столкновения часто оказывается горячим. Мистер Фэрберн сообщает мне, что в экспериментах в Шуберинессе обычное дело видеть вспышку, даже при дневном свете, когда ядро ударяет в мишень. И если наш свинцовый груз осмотреть после того, как он упал с высоты, он также оказывается нагретым. Теперь здесь эксперимент и рассуждение приводят нас к замечательному закону, что, подобно механическому эффекту, количество выделяемого тепла пропорционально произведению массы на квадрат скорости. Удвойте свою массу, при прочих равных условиях, и вы удвоите количество тепла; удвойте свою скорость, при прочих равных условиях, и вы учетверите количество тепла. Здесь, следовательно, у нас разрушается обычное механическое движение и производится тепло. Когда смычок скрипки проводят по струне, производимый звук обусловлен движением, сообщенным воздуху, и для производства этого движения была затрачена мышечная сила. Мы можем здесь правильно сказать, что механическая сила руки превращается в музыку. Подобным образом мы говорим, что остановленное движение нашего падающего груза или пушечного ядра превращается в тепло. Способ движения меняется, но движение все еще продолжается; движение массы превращается в движение атомов массы; и эти малые движения, передаваясь нервам, производят ощущение, которое мы называем теплом.

Мы знаем количество тепла, которое может развить данная механическая сила. Наш свинцовый шар, например, при падении на землю выделил количество тепла, достаточное для повышения его собственной температуры на три пятых градуса по Фаренгейту. Он достиг земли со скоростью 32 фута в секунду, а сорок раз эта скорость была бы мала для винтовочной пули; умножая 0,6 на квадрат 40, мы находим, что количество тепла, развиваемое при столкновении с мишенью, если бы оно было полностью сосредоточено в свинце, повысило бы его температуру на 960 градусов. Этого было бы более чем достаточно, чтобы расплавить свинец. В действительности, однако, развиваемое тепло делится между свинцом и телом, по которому он ударяет; тем не менее, стоило бы обратить внимание на этот момент и выяснить, не проявляют ли винтовочные пули при некоторых обстоятельствах признаки плавления. [Примечание: Восемь лет спустя это предположение было доказано как верное. Во франко-германской войне признаки плавления наблюдались в случае пуль, попадающих в кости.]

От движения ощутимых масс под действием силы тяжести и другими средствами мы теперь переходим к движению атомов друг к другу под действием химического сродства. Коллодиевый баллон, наполненный смесью хлора и водорода, был подвешен в фокусе параболического зеркала; в фокусе второго зеркала, находящегося на расстоянии 20 футов, внезапно был создан сильный электрический свет; как только сконцентрированный свет упал на баллон, газы внутри него взорвались, в результате чего образовалась соляная кислота. Здесь атомы фактически столкнулись друг с другом, причем количество произведенного тепла показывает огромную силу столкновения. Сжигание древесного угля в кислороде — старый эксперимент, но теперь он имеет значение, выходящее за рамки того, что он имел раньше; мы теперь рассматриваем акт соединения со стороны атомов кислорода и угля так же, как мы рассматриваем столкновение падающего груза с землей. Тепло, производимое в обоих случаях, относится к общей причине. Алмаз, который горит в кислороде как звезда белого света, светится и горит вследствие падения атомов кислорода на него. И если бы мы могли измерить скорость атомов, когда они сталкиваются, и если бы мы могли найти их число и веса, умножая вес каждого атома на квадрат его скорости и складывая все вместе, мы получили бы число, представляющее точное количество тепла, развиваемого соединением кислорода и углерода.

До сих пор мы рассматривали тепло, развиваемое столкновением ощутимых масс и атомов. Работа затрачивается на придание движения этим атомам или массам, и развивается тепло. Но мы ежедневно обращаем этот процесс вспять и путем затраты тепла совершаем работу. Мы можем поднять груз с помощью тепла; и в этом агенте мы обладаем огромным запасом механической энергии. Фунт угля производит при своем соединении с кислородом количество тепла, которое, если бы оно было механически применено, было бы достаточно, чтобы поднять груз в 100 фунтов на высоту 20 миль над поверхностью Земли. И наоборот, 100 фунтов, падающие с высоты 20 миль и ударяющиеся о землю, выделили бы количество тепла, равное тому, которое развивается при сгорании фунта угля. Везде, где работа совершается теплом, тепло исчезает. Ружье, которое стреляет ядром, нагревается меньше, чем то, которое стреляет холостым патроном. Количество тепла, передаваемое котлу работающей паровой машины, больше того, которое можно было бы получить от повторной конденсации пара после того, как он совершил свою работу; и количество проделанной работы является точным эквивалентом количества потерянного тепла. Мистер Смит сообщил нам в своей интересной лекции, что мы ежегодно добываем 84 миллиона тонн угля из наших шахт. Количество механической силы, представленное этим количеством угля, кажется совершенно сказочным. Сгорание одного фунта угля, если предположить, что оно происходит за минуту, было бы эквивалентно работе 300 лошадей; и если мы предположим 108 миллионов лошадей, работающих день и ночь с неизменной силой в течение года, их объединенная энергия позволила бы им выполнить объем работы, точно эквивалентный тому, который смог бы выполнить годовой продукт наших угольных месторождений.

Сравнивая с обычной силой тяжести силу, с которой соединяются кислород и углерод, химическое сродство кажется почти бесконечным. Но давайте дадим силе тяжести честную игру, позволив ей действовать во всем ее диапазоне. Поместите тело на таком расстоянии от Земли, что притяжение нашей планеты едва ощутимо, и позвольте ему упасть на Землю с этого расстояния. Оно достигло бы Земли с конечной скоростью 36 747 футов в секунду; и при столкновении с Землей тело выделило бы около двух количеств тепла, выделяемого при сгорании равного веса угля. Мы заявили, что при падении на расстояние 16 футов наша свинцовая пуля нагрелась бы на три пятых градуса; но тело, падающее с бесконечного расстояния, уже использовало 1 299 999 частей из 1 300 000 силы притяжения Земли, когда оно прибыло на расстояние 16 футов от поверхности; на этом пространстве проявляется только 1/1 300 000 всей силы.

Давайте теперь на мгновение перенесем наши мысли с Земли на Солнце. Исследования сэра Джона Гершеля и М. Пуйе сообщили нам о ежегодных расходах Солнца в отношении тепла; и с помощью простого расчета мы устанавливаем точное количество расходов, которое приходится на долю нашей планеты. Из 2300 миллионов частей света и тепла Земля получает одну. Все тепло, излучаемое Солнцем за минуту, было бы способно вскипятить 12 000 миллионов кубических миль ледяной воды. Как восполняется эта огромная потеря — откуда берется тепло Солнца и какими средствами оно поддерживается? Никакое горение — никакое химическое сродство, с которым мы знакомы, не было бы способно произвести температуру поверхности Солнца. Кроме того, если бы Солнце было просто горящим телом, его свет и тепло быстро подошли бы к концу. Предполагая, что это твердый шар угля, его сгорание покрыло бы только 4600 лет расходов. За это короткое время оно бы полностью сгорело. Какое же агентство тогда может производить температуру и поддерживать расходы? Мы уже рассматривали случай тела, падающего с большого расстояния к Земле, и обнаружили, что тепло, выделяемое при его столкновении, было бы вдвое больше того, которое производится при сгорании равного веса угля. Насколько больше должно быть тепло, развиваемое телом, падающим на Солнце! Максимальная скорость, с которой тело может ударить Землю, составляет около 7 миль в секунду; максимальная скорость, с которой оно может ударить Солнце, составляет 390 миль в секунду. И поскольку тепло, развиваемое при столкновении, пропорционально квадрату уничтоженной скорости, астероид, падающий на Солнце с вышеуказанной скоростью, выделил бы около 10 000 раз больше тепла, чем производится при сгорании астероида из угля того же веса.

Есть ли у нас основания полагать, что такие тела существуют в пространстве и что они могут дождем падать на Солнце? Метеориты, вспыхивающие в воздухе, — это малые планетарные тела, притягиваемые Землей. Они входят в нашу атмосферу с планетарной скоростью, и от трения о воздух они нагреваются до накала и заставляют излучать свет и тепло. В определенные времена года они осыпаются на нас в больших количествах. В Бостоне 240 000 из них наблюдались за девять часов. Нет оснований полагать, что планетарная система ограничена «огромными массами колоссального веса»; есть, напротив, основания полагать, что пространство заполнено меньшими массами, которые подчиняются тем же законам, что и большие. Тот линзообразный конверт, который окружает Солнце и который известен астрономам как Зодиакальный свет, вероятно, представляет собой скопление метеоров; и, двигаясь, как они это делают, в сопротивляющейся среде, они должны постоянно приближаться к Солнцу. Падая в него, они производили бы огромное тепло, и это составило бы источник, из которого ежегодная потеря тепла могла бы быть восполнена. Солнце, согласно этой гипотезе, постоянно становилось бы больше; но насколько больше? Если бы наша Луна упала на Солнце, она выделила бы количество тепла, достаточное, чтобы покрыть потерю за один или два года; и если бы наша Земля упала на Солнце, была бы восполнена потеря за столетие. Тем не менее, наша Луна и наша Земля, если бы они были распределены по поверхности Солнца, совершенно исчезли бы из восприятия. Действительно, количество вещества, способное произвести требуемый эффект, в течение всей истории не вызвало бы заметного увеличения величины Солнца. Увеличение силы притяжения Солнца было бы более ощутимым. Как бы ни сложилась эта гипотеза как представитель того, что происходит в природе, она, безусловно, показывает, как солнце может быть сформировано и поддерживаться на известных термодинамических принципах.

Наша Земля движется по своей орбите со скоростью 68 040 миль в час. Если бы это движение было остановлено, выделилось бы количество тепла, достаточное для повышения температуры свинцового шара того же размера, что и Земля, на 384 000 градусов по стоградусному термометру. Было предсказано, что «стихии же, разгоревшись, разрушатся». Собственное движение Земли содержит условия исполнения; остановите это движение, и большая часть, если не вся наша планета, превратилась бы в пар. Если бы Земля упала на Солнце, количество тепла, выделенного при ударе, было бы равно тому, которое выделяется при сгорании массы твердого угля, в 6435 раз превышающей размер Земли.

Существует еще одно соображение, связанное с постоянством наших нынешних земных условий, которое вполне заслуживает нашего внимания. Стоя на одном из лондонских мостов, мы наблюдаем, как течение Темзы меняется на обратное, и вода дважды в день устремляется вверх. Вода, движущаяся таким образом, трется о русло реки, и тепло является следствием этого трения. Тепло, генерируемое таким образом, частично излучается в пространство и теряется, насколько это касается Земли. Что восполняет эту непрерывную потерю? Вращение Земли. Давайте посмотрим на это дело немного внимательнее. Представьте Луну неподвижной, а Землю вращающейся, как колесо, с запада на восток в ее суточном вращении. Предположим, высокая гора на поверхности Земли приближается к меридиану Земли; эта гора, так сказать, захватывается Луной; она образует своего рода ручку, за которую Земля тянется быстрее. Но когда меридиан пройден, тяга Луны на гору была бы в противоположном направлении, она стремилась бы уменьшить скорость вращения настолько же, насколько она ранее увеличила ее; таким образом, действие всех неподвижных тел на поверхности Земли нейтрализуется. Но предположим, что гора лежит всегда к востоку от меридиана Луны, тогда тяга всегда оказывалась бы против вращения Земли, скорость которого уменьшалась бы в степени, соответствующей силе тяги. Приливная волна занимает это положение — она лежит всегда к востоку от меридиана Луны. Воды океана частично волочатся как тормоз по поверхности Земли; и как тормоз они должны уменьшать скорость вращения Земли. [Примечание: Кант предполагал действие такого рода.] Предполагая тогда, что мы вращаем мельницу действием прилива и производим тепло трением жерновов, это тепло имеет происхождение, совершенно отличное от тепла, производимого другой мельницей, которая вращается горным потоком. Первое производится за счет вращения Земли, второе — за счет излучения Солнца.