«Наука для школы и семьи. Часть I. Натурфилософия»

47. Другие иллюстрации. — Если вы уроните пулю в стакан с водой, она раздвинет частицы в ту и другую сторону и займет освободившееся место. Если вы уроните несколько пуль, произойдет заметный подъем воды, и вы можете уронить достаточно, чтобы она перелилась через край. То же самое верно и для самой тонкой иглы, опущенной в воду — она не проникает в нее, а, подобно пуле, вытесняет некоторые из ее частиц и занимает их место; и вы можете заставить воду перелиться через край, опустив много игл. Мы можем, таким образом, истинно сказать, что вода не может быть пронизана даже иглой. Когда какое-либо вещество, например сахар, растворяется в воде, его частицы не проникают в воду, а входят в промежутки между ее частицами. Так же и когда частицы пахучих веществ рассеиваются в воздухе, они на самом деле находятся не в воздухе, а между его частицами.

48. Инерция. — Материя не обладает силой привести себя в движение. Когда она движется, она движется под воздействием какой-то силы, которая либо находится вне материи, либо передается ей каким-либо образом. Когда движется ваша рука, не материя в вашей руке является причиной ее движения. Оно вызвано силой внутри вас, на которой я не буду здесь останавливаться, потому что этот предмет относится к физиологии. Когда движется воздух, он приводится в движение какой-то силой, действующей на него, например, когда вы выдуваете его из легких или приводите в движение веером. Когда дует ветер, воздух приводится в движение теплом и притяжением земли, как будет объяснено вам в другой части этой книги. Я мог бы умножить примеры до бесконечности, показывая, что материя сама по себе не может двигаться. Это свойство материи называется инерцией.

49. Инерция, проявляющаяся в неспособности материи остановить свое движение. — Материя, будучи однажды приведена в движение, не имеет силы остановить себя. Если бы она могла остановить себя, нельзя было бы сказать, что она инертна. А так как она инертна, она, будучи однажды приведена в движение, продолжала бы двигаться вечно, если бы не была остановлена какой-либо силой. Когда камень падает на землю, он останавливается просто потому, что земля останавливает его. Если бы земли не было на пути, камень двигался бы прямо дальше, пока не был бы остановлен чем-то другим. Так же и камень, брошенный вверх в воздух, продолжал бы лететь, вскоре исчез из виду и никогда не вернулся бы на землю, если бы его не заставили спуститься силы, действующие на него. Одной из этих сил является сопротивление воздуха, которое с момента начала движения камня разрушает его движение. Другой силой, постоянно действующей на замедление камня, является притяжение, или тянущая сила, оказываемая на него землей. Эта мощная, хотя и невидимая сила будет подробно рассмотрена в следующей главе.

50. Материя одинаково склонна к покою и движению. — Раньше философы учили, что материя более склонна к покою, чем к движению; и это популярное представление сейчас. Это потому, что главные причины, которые останавливают движения, которые мы видим изо дня в день, — а именно воздух и притяжение земли — невидимы. По этой причине, пока мы не исследуем предмет, нам кажется, что движение имеет естественную тенденцию прекращаться, или «истощаться», как это выражается. Когда трение имеет место в остановке движения, мы видим это ясно; но общее представление состоит в том, что в этом случае движение частично истощается, а частично разрушается. Но ни в коем случае движение не истощается, а всегда разрушается препятствиями. Чем тщательнее они удаляются, тем дольше будет продолжаться движение; и если бы они были полностью удалены, движение никогда бы не прекратилось. Вечное движение, таким образом, само по себе не невозможно; ибо материя не имеет большей тенденции прекратить движение, будучи однажды приведена в движение, чем начать движение, когда она находится в покое. Все движение было бы вечным, если бы не было противодействующих ему сил. Если бы во вселенной было только одно тело, и оно было бы приведено в движение, оно двигалось бы вечно через пустое пространство по прямой линии; ибо нигде нет материи, чтобы сопротивляться его движению или отвлечь его от прямого курса.

51. Делимость. — Хотя делимость является общим качеством материи (§ 18), оно не является существенным. Ибо если верно, что каждая часть материи состоит из атомов, которые остаются целыми (§ 14), нельзя сказать, что это свойство принадлежит этим атомам. Только тела, состоящие из этих атомов, могут быть разделены. Когда мы доходим до самих атомов, деление должно прекратиться.

52. Вес. — Говоря о свойствах материи, я ничего не сказал о весе, хотя в народном сознании это считается одним из самых заметных свойств некоторых видов материи. Это будет уместно рассмотрено, когда я перейду к разговору о притяжении, ибо это лишь результат притяжения. Достаточно здесь сказать, что вес тела — это давление, вызванное притяжением, существующим между ним и другим телом. Если бы при поднятии камня с земли притяжение между ним и землей могло быть уничтожено, камень остался бы там. Он не давил бы вниз, и поэтому не имел бы веса. Очевидно, следовательно, что вес, будучи далеко не существенным свойством материи, на самом деле вообще не является свойством. Это лишь эффект свойства — притяжения. Если бы во вселенной было только одно тело, оно не имело бы веса, ибо оно не давило бы ни в каком направлении, потому что нет ничего, что могло бы его притянуть. Но так как это не так, вся материя имеет вес, ибо есть другая материя, чтобы притягивать ее.

ГЛАВА IV. ПРИТЯЖЕНИЕ.

53. Природа притяжения. — Если вы попытаетесь сломать очень вязкое твердое вещество, почему у вас не получается? Это потому, что частицы так сильно скреплены вместе. Но как? Каким-то цементом или клеем, или какими-то механическими приспособлениями, такими как гвозди или крючки? Нет. Они скреплены вместе какой-то невидимой силой. Мы ничего не знаем о природе этой силы. Мы знаем только, что она существует, и называем ее притяжением. Название это правильное, ибо оно просто выражает тот факт, что одна частица притягивает или тянет другую частицу к себе.

54. Идея Ньютона о притяжении. — В § 20 было сказано, что частицы материи, даже в самых плотных веществах, не находятся в фактическом контакте, а имеют вокруг себя промежутки. Теперь Ньютоном предполагалось, что существует некое эфирное вещество, пронизывающее все эти промежутки, которое вызывает это притяжение между частицами. Он также предполагал, что этот эфир находится везде в пространстве, вызывая притяжение между массами материи. Но все это лишь предположение, и мы не знаем, существует ли этот вид эфирного клея, удерживающий вселенную вместе, или это какое-то свойство самих частиц, которое заставляет их таким образом притягивать друг друга. Но факт притяжения мы знаем, и мы можем наблюдать явления, которые оно производит, и открывать законы или правила, которыми эта сила регулируется в своем действии.

55. Притяжение в твердых телах. — Притяжение сильнее в одних твердых телах, чем в других. Каменщик своим мастерком легко разделяет кирпич; но он не может сделать этого с куском гранита, ибо его частицы имеют большее притяжение друг к другу, чем частицы кирпича. Так, удар, который разбил бы стеклянную посуду, не повредил бы медную той же толщины. Груз, который надежно висел бы на железной проволоке, порвал бы свинцовую проволоку того же размера; то есть он разорвал бы частицы, потому что они не сильно притягиваются друг к другу. Притяжение имеет различные способы действия в разных твердых телах. Поэтому оно скрепляет их частицы разными способами и таким образом производит все различные качества, уже отмеченные, которые так полезны нам, — вязкость, твердость, мягкость, пластичность, гибкость и т. д.

56. Притяжение в жидкостях. — В жидкости притяжение между частицами очень слабое по сравнению с таковым в твердых телах. Притяжение частиц стали по силе примерно в три миллиона раз больше, чем притяжение частиц воды. Мы делаем оценку следующим образом: мы находим, что стальная проволока выдержит груз, равный 39 000 футов этой проволоки. Но капля воды, висящая на конце палочки, не может быть более одной шестой дюйма в длину; то есть вода будет держаться вместе благодаря притяжению своих частиц только до этого предела, что составляет чуть меньше трехмиллионной части длины стальной проволоки, которая могла бы висеть, не разрываясь.

57. Свобода движения частиц жидкостей. — Существует одна заметная характеристика жидкостей, которая, вероятно, не полностью обусловлена слабым притяжением их частиц, — я имею в виду свободу, с которой эти частицы перемещаются друг относительно друга. Это, вероятно, отчасти обусловлено каким-то особым расположением атомов при создании частиц жидкости. Я проиллюстрирую это грубым образом. Если бы атомы свинца в дроби были расположены так, чтобы создавать неправильные зазубренные формы, они не могли бы легко перемещаться друг относительно друга. Мы предполагаем, что конечные атомы жидкости расположены при формировании частиц так, что делают их не только круглыми, но и очень гладкими. Отсюда происходит та легкость, с которой они циркулируют друг относительно друга.

Fig. 9.

Fig. 10.

58. Шарообразная форма капель жидкостей. — Поскольку частицы жидкости перемещаются таким образом свободно друг относительно друга, их притяжение располагает их к принятию шарообразной или круглой формы. Причину этого можно сделать ясной с помощью рис. 9 и 10. Внешняя сторона идеальной сферы находится на одинаковом расстоянии от центра. Так и вся окружность круга находится на одинаковом расстоянии от центра, как представлено на рис. 9. Но это неверно для всех частей поверхности куба или квадрата: a, например, дальше от центра, чем b. Теперь в капле жидкости все частицы притягиваются к центру, ибо на этой линии от каждой частицы лежит наибольшее количество частиц, притягивающих ее. Это можно сделать очевидным, взяв какую-то точку в капле, как представлено на рис. 10, и проведя линии от нее через центр и в других направлениях. Если a — точка в капле, ясно, что линия от нее через центр длиннее, чем a b или a c. Следовательно, частица a будет притягиваться к центру, а не в направлении a b или a c, потому что в направлении центра больше частиц, а чем больше частиц, тем сильнее притяжение. Но это еще не все. Частицы на линии a c, стремящиеся заставить a двигаться к c, уравновешиваются частицами на линии a e, стремящимися заставить ее двигаться к e. Две линии частиц, следовательно, вместе стремятся заставить ее двигаться по средней линии между ними, то есть к центру, точно так же, как две нити, тянущие одинаково, одна к c, а другая к e, заставили бы тело a двигаться по средней линии между этими двумя направлениями. То же самое можно показать для двух линий частиц a b и a d, и так для любых других двух, одинаковых по положению по обе стороны от линии через центр. Тенденция каждой частицы, следовательно, состоит в том, чтобы двигаться к центру, и она двигалась бы туда, если бы не было частиц между ними, чтобы помешать этому. Вы видите, как это действовало бы в случае частиц на поверхности капли. Поскольку все они стремятся, как мы можем сказать, в послушании притяжению, попасть в центр, ни одна из них не будет поднята в угол или точку, как это было бы в случае, если бы капля имела форму куба. Если бы это произошло, это показало бы, что некоторые частицы притягиваются к центру не так сильно, как другие, что является невозможностью.

59. Шарообразная форма у различных жидкостей. — Склонность к образованию сферы видна более отчетливо в ртути, чем в любой другой жидкости. Если вы капнете немного ее на пластину, она разделится на глобулы, которые катаются, как дробь. Почему то же самое нельзя сделать с водой? Почему капли воды висят на оконном стекле, показывая лишь несовершенным образом свою склонность к шарообразному расположению? Это потому, что частицы воды имеют большее притяжение к другим веществам и меньшее притяжение друг к другу, чем частицы ртути. Вода иногда проявляет свою склонность к шарообразной форме в полной мере на листьях некоторых растений и катается в виде шариков, как ртуть. Это потому, что на поверхности листа есть что-то, что отталкивает, а не притягивает воду. Если вы, однако, прикоснетесь пальцем к одной из этих капель, вы испортите ее, и ваш палец будет увлажнен, потому что существует притяжение между частицами вашей кожи и воды. Возьмите другую иллюстрацию этого различия в притяжении. Если вы капнете немного масла на поверхность воды, оно будет плавать в виде круглых капель. Это потому, что вода отталкивает масло, как поверхность некоторых видов листьев отталкивает воду. Но когда масло проливается на дерево или ткань, его частицы имеют такое сильное притяжение к их частицам, что они соединяются с ними, вместо того чтобы собираться в маленькие круглые компании, как они делают на поверхности воды.

60. Производство дроби. — Мы имеем прекрасный пример склонности жидкостей к шарообразному расположению в производстве дроби. Расплавленный свинец выливается в большой сосуд в верхней части дроболитейной башни. Этот сосуд имеет отверстия в дне, из которых металл падает каплями. Каждая капля, вращаясь при падении, принимает шарообразную форму. К тому времени, когда она достигает конца своего пути, около двухсот футов, она настолько охлаждается, что становится твердой, и, попадая в резервуар с водой, сохраняет свою шарообразную форму. Пули нельзя сделать таким способом, потому что количество расплавленного свинца, достаточное для изготовления пули, не удержится вместе в шарообразной форме.

61. Шарообразная форма Земли и небесных тел. — Предполагается, что Солнце, Луна, Земля и все небесные тела когда-то находились в жидком состоянии и что они обязаны своей шарообразной формой этому факту. В то время как они вращались в этом состоянии на своем пути, постепенно формировались различные твердые тела, и в конце концов они приобрели свое нынешнее состояние. Как все могучие изменения могли произойти в нашей Земле, превращая ее из жидкости в тело с твердой корой, имеющее в себе такие разнообразные вещества и так разнообразно расположенные, с ее впадинами, содержащими воду, и все это покрытое мантией воздуха толщиной в пятьдесят миль, мы не можем понять. И все же есть некоторые части процесса, которые химия и геология открыли нам, давая нам некоторые проблески чудес, которые в течение веков Бог совершал в нашей Земле, подготавливая ее для обитания человека.

Fig. 11. Fig. 12.

62. Кристаллизация. — Расположение частиц твердых веществ отличается от расположения частиц жидкостей. Тенденция здесь направлена к прямым линиям и углам; то есть к кристаллическим формам. Квасцы или обычная соль, когда они становятся твердыми из раствора, образуют кристаллы. Так же делает и сахар. Кристаллы разных веществ различны. На рис. 11 вы имеете кристалл обычной соли, а на рис. 12 — кристалл квасцов. Мы видим эту кристаллическую тенденцию везде, даже в грубых скалах и обычных камнях. Скалы склонны проявлять правильные слои, или колонны, или зубчатые стены, и всегда делают это, за исключением случаев, когда мешают препятствующие обстоятельства. И когда вы исследуете их состав, или состав камня под вашими ногами, вы видите ту же кристаллическую склонность в деталях, которую вы видите в массе.

63. Кристаллизация воды. — Вода, когда она превращается в твердое тело, показывает ту же склонность, примерами которой являются кристаллы снега и морозные узоры на наших окнах. Когда образуется снег, вода облаков внезапно кристаллизуется под воздействием холодного воздуха, причем частицы занимают свои правильные места более легко и уверенно, чем если бы ими руководил разум, потому что это происходит в послушании непреложному закону, установленному Творцом. Мы иногда имеем пример этой внезапной кристаллизации воды на наших глазах. Вода в кувшине может оставаться жидкой, хотя она охлаждена до точки замерзания и даже ниже ее, если ее держать совершенно неподвижно. Но при поднятии кувшина вода мгновенно наполняется сетью ледяных кристаллов. Объяснение таково: неподвижность воды препятствовала тому, чтобы ее частицы приняли новое расположение, необходимое для образования льда; но их толчок при поднятии кувшина послужил причиной того, что они сделали это так внезапно.

Fig. 13.

64. Иней и снег. — Морозные узоры на наших окнах — это удивительная демонстрация разнообразия форм, которые может создавать кристаллизация. Иногда они представляют фигуры, похожие на листья и цветы, подобные тем, что мы видим вычеканенными на серебряных сосудах, но гораздо более тонкие и красивые. Настолько разнообразны и причудливы формы, в которых расположены эти водяные кристаллы, что очень естественно приписывать их, как это делается повсеместно в детском лепете, изобретательности странного и шаловливого духа. Каждая снежинка — это пучок маленьких кристаллов, таких же правильных и красивых, как кристаллы, которыми вы так восхищаетесь в минералогическом кабинете. И существует большое разнообразие в группировке этих кристаллов. У вас есть некоторые образцы этих групп на рис. 13, какими они кажутся при рассмотрении их в микроскоп. Было перечислено более шестисот различных форм, и сто было описано. Это очень быстрое действие, с помощью которого частицы воды в облаках таким образом выстраиваются, как будто по волшебству, в эти правильные формы. Но более быстрое действие — это то, с помощью которого образуется град, — настолько быстрое, что у частиц нет времени расположиться в кристаллическом порядке, но они сбиваются вместе без порядка. Блестящая и сверкающая белизна снега обусловлена отражением света от его мельчайших кристаллов. В арктических регионах красота снега часто гораздо больше, чем у нас. «Снежные кристаллы прошлой ночи, — говорит капитан Мак-Клинток в своем «Открытии судьбы сэра Джона Франклина», — были чрезвычайно красивы. Самый крупный вид имеет длину в дюйм; его форма точно напоминает кончик заостренного пера. Также падали звездчатые кристаллы диаметром в две десятых дюйма; они имеют шесть лучей и являются самыми изысканными вещами, когда их видишь под микроскопом. На солнце, или даже при лунном свете, все эти кристаллы сверкают очень ярко; и так как наши мачты и такелаж обильно покрыты ими, «Фокс» никогда не был так великолепно украшен, как он кажется сейчас».

65. Порядок в природе. — Мы видим в этой общей склонности к кристаллизации яркую иллюстрацию того факта, что Бог есть Бог порядка. Беспорядочное расположение никогда не наблюдается, за исключением случаев, когда для этого есть очевидная необходимость. И даже когда есть кажущийся беспорядок, небольшое исследование обычно показывает, что по существу существует порядок. Скалы, которые придают такое разнообразие пейзажу, не нагромождены в беспорядке, и порядок явно царил при их создании. Поднимите обычный камень, и, разбив его, вы увидите кристаллическое расположение в его внутренности. Более того, большая часть самой почвы состоит из разделенных и разбитых кристаллов.

Fig. 14.

66. Частицы должны быть очень близки друг к другу, чтобы прилипнуть. — Почему это так, что когда вы разбили что-то сделанное из стекла, как бы точно вы ни соединили две части, вы не можете заставить их снова соединиться в одно целое? Это просто потому, что частицы веществ не будут притягивать друг друга достаточно сильно, чтобы соединиться, если они не будут сближены очень близко. Теперь невозможно сблизить частицы на двух поверхностях разбитого куска стекла так же близко, как они были до того, как он был разбит. Если бы вы могли это сделать, никакая трещина не была бы видна. Вы можете соединить их с помощью какого-то цемента. Это потому, что частицы цемента, пока он мягкий, могут быть внедрены между частицами стекла; и таким образом, когда он высыхает, он становится связующим звеном между частицами по обе стороны разлома. По той же причине вы можете заставить прилипнуть срезанные поверхности некоторых податливых веществ. Если вы разделите кусок индийской резины чистым срезом, вы можете заставить две поверхности прилипнуть, сильно прижав их друг к другу. Частицы в этом случае не являются неподатливыми, как частицы стекла, и некоторые из них поэтому сближаются в такое соседство, что притягивают друг друга достаточно сильно, чтобы соединиться. Так же, если вы срежете две пули так, чтобы иметь очень гладкую плоскую поверхность на каждой, вы можете заставить их прилипнуть довольно сильно, прижав их друг к другу, особенно если вы сделаете небольшое вращательное движение в то же время, когда вы прижимаете, ибо это заставит частицы на двух поверхностях несколько смешаться друг с другом. Если у вас есть довольно большие свинцовые шары с ручками, как представлено на рис. 14, потребуется значительная сила, чтобы разделить их, когда они были таким образом прижаты друг к другу.

67. Другие иллюстрации. — Серебро и золото могут быть заставлены прилипнуть к железу с помощью очень сильного и внезапного давления. Железо должно быть сделано очень гладким, а серебряная или золотая пластина — очень тонкой. Мощный удар сближает частицы тонкой пластины настолько близко к частицам железа, что происходит соединение, или, другими словами, они притягивают друг друга достаточно сильно, чтобы быть соединенными. Так же лист олова и лист свинца могут быть заставлены прилипнуть так, чтобы образовать один лист, под давлением валков прокатного стана. Две очень гладкие стеклянные пластины, положенные одна на другую, могут иметь так много частиц, сближенных на очень близкое расстояние, что это вызовет некоторое прилипание. Оно будет, однако, незначительным, так как сравнительно немногие из всех частиц подходят достаточно близко, чтобы прилипнуть, ибо самое гладкое стекло полно неровностей, как можно увидеть в микроскоп.

68. Сила прилипания. — Ни в каком случае частицы не входят в фактический контакт (§ 20), и их прилипание зависит от близости их соседства друг к другу. Сила соединения, следовательно, между двумя поверхностями зависит от количества частиц, сближенных достаточно близко, чтобы прилипнуть друг к другу. В случае двух пуль или свинцовых шаров, если бы все частицы двух поверхностей были достаточно близки, чтобы прилипнуть, свинец был бы таким же прочным в месте соединения, как и в любом другом месте. Причина, по которой происходит такое сильное прилипание между частями некоторых веществ, когда мы размягчаем их теплом, заключается в том, что частицы двух размягченных концов сближаются достаточно близко для прилипания. Таким образом, два конца сломанной палочки сургуча могут быть прочно соединены путем их нагревания и последующего прижатия друг к другу. То же самое можно сделать со стеклом. Когда железо сваривается, как это называется, требуется некоторое проковывание, чтобы заставить частицы двух размягченных концов железа соединиться.

Fig. 15.

69. Притяжение между твердыми телами и жидкостями. — Притяжение, которое твердые тела и жидкости имеют друг к другу, предоставляет нам много интересных явлений. Прилипание капель воды к стеклу и другим твердым телам — знакомый пример этого притяжения. Если вы окунете руку в воду, она будет мокрой при вынимании, потому что ваша кожа имеет достаточное притяжение к воде, чтобы удержать часть ее. Полотенце удержит больше ее по двум причинам — благодаря промежуткам между своими волокнами оно представляет гораздо большую поверхность для воды, и оно не имеет маслянистого вещества, которое на вашей коже, хотя и в небольшом количестве, служит несколько для отталкивания воды. Притяжение твердых тел и жидкостей друг к другу показано очень красиво в эксперименте, представленном на рис. 15 (стр. 47). Кусок дерева прикреплен с помощью нити a к одному концу весов, и грузы, как раз достаточные, чтобы уравновесить его, помещены на противоположную чашу. Если теперь дерево приведено в контакт с водой в сосуде b, потребуется дополнительный груз на чаше, чтобы отделить дерево от воды.

Fig. 16. Fig. 17.

Fig. 18.

Fig. 19.

70. Дальнейшие иллюстрации. — Когда вы видите стебли растений, поднимающиеся над поверхностью стоячей воды, вы заметите, что вода значительно поднята вокруг них. Это происходит из-за притяжения между ними и водой. По той же причине вода не так высока в середине стакана, как по бокам. Если вы погрузите кусок стекла в воду, вода поднимется по его бокам, как представлено на рис. 16. Если вы погрузите два вместе, как на рис. 17, вода поднимется выше между ними, чем снаружи, потому что частицы между ними притягиваются двумя поверхностями, в то время как те, что снаружи, притягиваются только одной. По той же причине два человека могут поднять груз выше, чем один из них может в одиночку. И если куски стекла будут сближены совсем близко, как на рис. 18, вода будет поднята еще выше, потому что меньше того, что должно быть поднято двумя поверхностями. Это точно так же, как два человека могут поднять небольшой груз выше, чем они могут поднять большой. То же самое может быть красиво проиллюстрировано таким образом: пусть два куска стекла, как представлено на рис. 19, будут погружены в окрашенную воду, причем два их края соединены вместе в A B, а противоположные края в E D C разделены. Высота, на которую поднимается жидкость, образует кривую линию A F C, будучи самой низкой у краев, которые разделены, и самой высокой у краев, которые соединены вместе.

Fig. 20.

Fig. 21.

71. Подъем жидкостей в трубках. — По той же причине, по которой вода поднимается выше между пластинами стекла, чем снаружи, она будет подниматься выше в трубке, чем снаружи нее. Диаграмма на рис. 20 сделает это ясным. Я представляю в этом поперечное сечение трубки, увеличенное, чтобы демонстрация была ясной. Мы возьмем частицу внутри и снаружи на равных расстояниях от стекла. Ясно, что частица a не так близка к такому количеству частиц стекла, как частица b. Проведенные линии показывают это. Самые длинные линии, идущие от частиц a и b к стеклу, равны по длине; то есть a e и a f равны b g и b h. Ясно, следовательно, что все стекло между линиями в c и d так же близко к частице b, как стекло между линиями в e и f к частице a. Но это еще не все. Частица b достаточно близка ко всей внутренней части трубки, чтобы притягиваться ею, в то время как очень малое притяжение оказывается на a любой частью стекла за пределами той, которая включена между e и f. То же различие можно показать в отношении всех частиц внутри трубки по сравнению с теми, что снаружи. Первые ближе к большему количеству частиц стекла, чем вторые, и поэтому притягиваются сильнее. Опять же, поскольку чем ближе пластины стекла (§ 70), тем выше поднимается вода между ними, так чем меньше трубка, тем выше будет подниматься в ней вода. Вы можете попробовать эксперимент, как представлено на рис. 21. Очевидно, что частица b (рис. 20) не была бы очень сильно притянута частью трубки напротив, если бы трубка была большой; но она была бы, если бы трубка была очень маленькой, ибо тогда она была бы совсем близко к этой части.

72. Капиллярное притяжение. — Термин «капиллярный» (происходящий от латинского слова capilla, волос) обычно применялся к притяжению, проявляющемуся при обстоятельствах, только что замеченных, потому что оно наиболее очевидно и было впервые замечено в трубках с очень тонким каналом. Тот же термин используется, когда притяжение наблюдается при подъеме или распространении жидкости в промежутках, а также в трубках. Таким образом, капиллярное притяжение вызывает подъем масла или горючей жидкости в фитилях ламп. Жидкость поднимается в промежутках или пространствах между волокнами, как она делает это в пространствах трубок. Я приведу некоторые другие примеры. Если вы позволите одному концу полотенца находиться в чаше с водой, а другой конец будет лежать на столе, все полотенце станет мокрым от распространения воды среди волокон в послушании капиллярному притяжению. Если вы подвесите кусок губки так, чтобы он лишь касался поверхности воды, или если вы положите его на тарелку с водой, вся губка станет мокрой. Так же, если вы окунете конец куска сахара в свой чай и подержите его там некоторое время, весь он будет увлажнен. В очень влажную погоду деревянные изделия в наших домах разбухают от распространения воды в порах дерева в послушании капиллярному притяжению. Особенно это будет так в подвальных помещениях, где вода может подниматься из земли в порах стен, а также из влажного воздуха. При поливе растений в горшках, если вода будет налита в поддоны, она пройдет вверх через землю благодаря капиллярному притяжению. По той же причине растения и деревья возле ручьев растут пышно, будучи обильно снабжаемы водой, которая поднимается к их корням через поры почвы. Склонность дерева впитывать влагу в свои поры иногда очень эффективно использовалась при добыче мельничных жерновов. Сначала большой блок камня обтесывается в цилиндрическую форму. Затем по нему вырезаются канавки по всему периметру, где желается разделение, и в них плотно забиваются деревянные клинья. Они впитывают влагу от росы и дождя и поэтому разбухают настолько, что раскалывают камень в направлении канавок. Промокашка, которую вы используете, дает иллюстрацию капиллярного притяжения, так как чернила впитываются среди волокон бумаги. Обычная писчая бумага не подойдет в качестве промокашки, потому что проклейка заполняет промежутки между волокнами.

ГЛАВА V. ГРАВИТАЦИЯ.

73. Притяжение между массами. До сих пор я рассматривал притяжение как силу, существующую между атомами или частицами материи, когда они сближаются на очень близкое расстояние, что называется силой сцепления. Но она существует также между любыми частями материи, которые отделены друг от друга. Так, если поместить два пробковых шарика на поверхность воды рядом друг с другом, их притяжение вскоре сблизит их. Чтобы эксперимент был наглядным, шарики должны быть покрыты лаком, чтобы они могли легко скользить по воде. Стеклянные пузырьки демонстрируют такое же притяжение. Точно так же плавающие куски дерева склонны собираться вместе; и когда корабль терпит крушение, как только море успокаивается, обломки судна оказываются собранными в разных местах. Теперь, когда камень падает на землю, он делает это по той же самой причине, по которой два пробковых шарика сближаются в воде. Идея всех, кто не был просвещен в таких вопросах, заключается в том, что камень падает на землю, потому что земля находится внизу, а камень — вверху, и нет ничего, что поддерживало бы камень в воздухе. У них нет представления о том, что какая-то сила заставляет камень падать. Такая сила существует, и это притяжение, которое Земля и камень оказывают друг на друга. Если вы держите камень в руке и тем самым препятствуете его падению, вы просто сопротивляетесь силе, которая тянет его вниз. Если бы вы могли каким-либо образом приостановить притяжение Земли и камня друг к другу, вы могли бы отпустить камень, и он остался бы висеть в воздухе и не упал бы, пока притяжение не восстановится.

74. Взаимность притяжения. Пробковые шарики движутся навстречу друг другу, потому что их притяжение взаимно. Так же и Земля с камнем на самом деле движутся навстречу друг другу по той же причине. Поскольку камень притягивается к Земле, так и Земля притягивается к камню. Но Земля — настолько огромный объект, что ее движение чрезвычайно мало — настолько мало, что практически его можно считать равным нулю.

75. Иллюстрация. Это можно ясно проиллюстрировать, если сравнить силу притяжения с силой мышечного действия. Предположим, человек в лодке тянет за веревку, привязанную к кораблю, стоящему у причала, и таким образом подтягивает свою лодку к нему. Он даже не подозревает, что вообще сдвигает корабль; но на самом деле он это делает, ибо если вместо одной лодки сотня или более будут тянуть корабль, они сдвинут его настолько, что движение станет заметным. В случае с одной лодкой корабль движется так же реально, как и тогда, когда его тянут сто лодок, но только в сто раз меньше. Теперь пусть корабль олицетворяет Землю, а маленькая лодка — какое-либо тело, например камень, притягиваемый ею. Земля и камень движутся навстречу друг другу, точно так же, как корабль и лодка. И если бы, увеличивая число лодок, мы увеличивали массу камня до огромных размеров, он своим притяжением оказывал бы заметное влияние на движение Земли.

Заметьте в отношении этой иллюстрации, что не имеет значения, находится ли человек в лодке или на корабле, когда он тянет. В любом случае он прикладывает равную силу к кораблю и лодке, заставляя их сближаться. Так же обстоит дело и с притяжением между Землей и камнем. Это сила, приложенная в равной степени к обоим. Ее воздействие на Землю не проявляется, потому что она намного больше камня; точно так же, как воздействие тяги человека не проявляется на корабле, потому что он намного больше лодки.

76. Пропорциональность взаимных движений притяжения. Давайте продолжим иллюстрацию немного дальше. Если человек стоит в лодке и тянет за веревку, привязанную к другой лодке такого же размера и веса, обе лодки при сближении пройдут одинаковое расстояние. Точно так же обстоит дело с притяжением между двумя телами, имеющими одинаковое количество материи или равный вес — они притягивают друг друга одинаково и поэтому встречаются на полпути. Пусть теперь одна лодка будет в десять раз больше и тяжелее другой. Маленькая лодка переместится в десять раз больше, чем большая, когда человек сближает их, потянув за веревку. Подобным образом, если бы тело, составляющее одну десятую часть размера Земли, приблизилось к ней, они притягивали бы друг друга, но при сближении тело переместилось бы в десять раз дальше, чем Земля. В случае с падающими телами, даже если они могут быть большого размера, Земля движется навстречу им так незначительно, что ее движение совершенно незаметно. Было подсчитано, что если бы шар из земной породы диаметром в одну десятую мили был помещен на расстоянии одной десятой мили от Земли, то, поскольку Земля и это тело двигались бы под действием своего притяжения навстречу друг другу, движение Земли составило бы всего восемьдесят тысячных миллиардной доли (1/80 000 000 000) дюйма.

77. Всеобщность притяжения. Притяжение, о котором я говорил, существует между всеми телами, как бы далеко они ни находились друг от друга. Солнце, Земля, Луна и звезды притягивают друг друга; и в силу этого притяжения они стремятся соединиться в одну огромную массу, и сделали бы это, если бы другая сила, действующая в противовес этой, не препятствовала этому. Об этой силе будет рассказано в другой части этой книги.

78. Приливы. Один из эффектов притяжения между Землей и Луной довольно хорошо известен. Я имею в виду приливы. Когда прилив поднимается, это происходит потому, что вода океана ощущает притягательную силу Луны. Луна буквально приподнимает воду по направлению к себе. Притяжение Солнца иногда усиливает, а иногда уменьшает приливы, в зависимости от его положения по отношению к Луне и Земле. Если бы суша была такой же подвижной, как вода, или, другими словами, если бы ее частицы удерживались вместе не более сильным притяжением, чем частицы воды, происходило бы то же самое движение, что и в океане по поверхности Земли, когда при ее вращении последовательные ее части оказываются обращенными к Луне.

79. Значение слова «гравитация». Притяжение, существующее таким образом между различными телами материи, отделенными друг от друга, называется силой гравитации или тяготением, в отличие от силы сцепления, рассмотренной в предыдущей главе. Это название было дано ему потому, что у нас есть такие обычные примеры его влияния, как падение тел на Землю. Говорят, что они тяготеют к Земле. И говорят, что они делают это под действием силы гравитации или тяготения. Термин «земная гравитация» иногда используется при описании притяжения Земли, в отличие от того же явления, действующего на других планетах.

Fig. 22.

Fig. 23.

80. Притяжение к центру Земли. Все тела притягиваются к центру Земли. Это происходит потому, что Земля имеет форму шара, что можно прояснить с помощью рис. 22. Пусть круг представляет Землю, а «а» — тело, притягиваемое ею. Линии, проведенные от тела к Земле, представляют силу притяжения, оказываемую Землей на тело. Из них очевидно, что притяжение с одной стороны линии, проведенной от тела к центру Земли, такое же, как и с другой. Таким образом, сила притяжения Земли в целом действует на тело в направлении этой средней линии. Следовательно, она стремится притянуть его к центру. Поэтому, если подвесить груз на нити, продолжение линии нити пройдет через центр Земли. Раз это так, ясно, что два груза, подвешенные на двух нитях, не висят идеально параллельно друг другу. Разница настолько мала в обычных весах, что ее никак нельзя заметить. Но если бы можно было подвесить в небесах коромысло настолько длинное, чтобы оно охватывало большую часть окружности Земли, как показано на рис. 23, то прикрепленные к нему чаши весов были бы очень далеки от того, чтобы висеть параллельно друг другу. Вещества, подвешенные в разных частях земного шара, висят в разных направлениях, и те, что подвешены нашими собратьями на противоположной стороне Земли, висят прямо по направлению к нам.

Fig. 24.

81. Вверх и вниз. Все падающие тела падают к центру Земли, и по этому поводу можно сделать те же замечания, что я сделал в отношении подвешенных грузов. «Вверх» и «вниз» — это лишь относительные термины: «вверх» — это от центра Земли, а «вниз» — к нему. По мере того как Земля вращается вокруг своей оси, та же линия направления, которую мы называем «вверх» в одно время, становится «вниз» в другое. Это можно проиллюстрировать на рис. 24. Пусть круг представляет окружность Земли. При ежедневном вращении мы проходим весь этот круг. Если мы находимся в точке D в полдень, то в шесть часов мы будем в точке E, а в полночь — в точке F. Поэтому, если бросить шар А с некоторой высоты в полдень, линия, по которой он упадет, будет перпендикулярна линии, по которой он упадет, если вы бросите его с той же высоты в шесть часов; ибо эта высота за это время переместится из А в B. Если его бросить с той же высоты в полночь, линия его направления будет прямо противоположна той, что была двенадцать часов назад; ибо высота за это время переместится в C.

Не всегда верно, что падающие тела стремятся точно к центру Земли. Их притягивает не что-то в центре, а вещество всей Земли; и поскольку оно неоднородно по своей плотности и форме, притяжение также будет неравномерным. Так, точными экспериментами установлено, что отвес, подвешенный вблизи горы, притягивается ею настолько, что не будет висеть точно параллельно другому, подвешенному на некотором расстоянии от горы. Однако разница ни в коем случае не является достаточной, чтобы иметь какое-либо практическое значение.

82. Вес. Я уже говорил ранее (§ 52), что то, что мы называем весом, не является свойством материи, а лишь результатом свойства — силы гравитации. Сейчас я проиллюстрирую это. Если два тела падают на Землю, и одно из них содержит в десять раз больше частиц материи, чем другое, то для того, чтобы доставить его на землю, требуется и фактически прикладывается в десять раз большая сила гравитации. Это станет вам понятно, если вы будете помнить, что тело падает на землю не потому, что его нечему удерживать, а потому, что оно притягивается вниз силой притяжения, а затем сравните эту силу с любой другой силой, например, с силой мышечного действия. Если вы тянете к себе два груза, один из которых в двадцать раз тяжелее другого, или, другими словами, имеет в двадцать раз большее количество материи, чем другой, вы должны приложить в двадцать раз больше силы к первому, чем ко второму. Точно так же обстоит дело и с силой притяжения. Земля притягивает или тянет к себе тело, имеющее в двадцать раз большее количество материи, чем другое, с силой в двадцать раз большей. И первое тело будет иметь в двадцать раз больший вес, чем другое, ибо оно будет оказывать в двадцать раз большее давление на все, что сопротивляется силе, с которой Земля тянет его к себе. Вес, таким образом, есть величина давления, вызванного притяжением, существующим между Землей и взвешиваемым телом. Если вы поместите вещество на одну чашу весов, она опускается из-за притяжения между ним и Землей. Помещая гири на другую чашу до тех пор, пока весы не придут в равновесие, вы узнаете, сколько нужно, чтобы уравновесить давление вниз, вызванное притяжением вещества и Земли друг к другу; или, другими словами, вы узнаете, сколько оно весит. При этом вы используете определенные стандартные веса; то есть определенные количества материи, которые были согласованы человечеством и называются определенными именами, такими как фунты, унции и т. д. Когда при взвешивании используется пружина, пружина проверяется этими стандартными весами, и ее шкала размечается соответствующим образом.

83. Вес не фиксирован, а изменчив. Вес зависит не только от плотности взвешиваемого тела, но и от плотности Земли. Ибо притяжение, вызывающее давление, которое мы называем весом, является взаимным притяжением и пропорционально количеству материи как в теле, так и в Земле. Если бы, следовательно, плотность Земли увеличилась в два, три или четыре раза, вес всех тел увеличился бы в той же пропорции; то есть сила, с которой Земля притягивала бы их, была бы в два, три или четыре раза больше, чем сейчас. Это не было бы замечено по какому-либо эффекту на весах, так как гири и взвешиваемые предметы увеличились бы в весе одинаково. Но это было бы замечено в приборах, которые показывают вес тел по их влиянию на пружину. Они разошлись бы с весами и безменами пропорционально увеличению плотности Земли. Это было бы замечено также при применении мышечных и других сил при поднятии и удержании грузов. Для поднятия каждого камня потребовалось бы в два, три или четыре раза больше мышечных усилий, чем сейчас.

84. Вес меняется с расстоянием. Чем ближе два тела друг к другу, тем больше их притяжение. Чем ближе тело к Земле, тем больше притяжение, которое давит на него по направлению к Земле; другими словами, тем больше его вес. Сила гравитации, или вес, следовательно, наибольшая прямо у поверхности Земли и уменьшается по мере нашего удаления от Земли. По мере нашего удаления от Земли сила гравитации уменьшается в такой пропорции, что она всегда обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра Земли. Я объясню. Если расстояние от центра Земли до ее поверхности, которое составляет 4000 миль, назвать 1, то 4000 миль от Земли будут называться 2, или в два раза дальше от центра, а 8000 миль от Земли будут 3, и так далее. Квадраты этих чисел будут 1, 4, 9, 16 и т. д. Теперь, поскольку вес уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, тело весом в фунт на поверхности Земли весило бы всего четверть фунта на расстоянии 4000 миль и лишь девятую часть фунта на расстоянии 8000 миль. Тело весит меньше на вершине высокой горы, чем в долине внизу, потому что оно находится дальше от основной массы Земли и поэтому притягивается не так сильно. Разница, однако, невелика. Человек весом в двести пятьдесят фунтов в долине весил бы всего на полфунта меньше, если бы находился на вершине горы высотой в четыре мили.

85. Вес повсюду. Я говорил о весе только в отношении Земли. Но вес тел существует повсюду, ибо притяжение есть везде, где есть материя. Вес веществ на поверхности различных небесных тел варьируется в зависимости от количества материи в этих телах. Поскольку Луна намного меньше Земли, то, что весит фунт у нас, весило бы намного меньше фунта на Луне. А поскольку Солнце намного больше Земли, то, что является фунтом у нас, весило бы намного больше фунта там. Если бы мы знали точную плотность Солнца, Луны и Земли, а также их размер, мы могли бы точно оценить разницу в весе, который имело бы любое тело на них; ибо притяжение, которое вызывает давление, называемое нами весом, пропорционально количеству материи, а количество материи зависит как от плотности, так и от размера.

86. Сцепление, капиллярное притяжение и гравитация — одно и то же. Сила сцепления, капиллярное притяжение и гравитация — это лишь различные способы действия одной и той же силы, а именно притяжения, которое материя повсюду оказывает на материю. На первый взгляд может показаться, что есть что-то особенное в притяжении частиц, когда они сближаются настолько, что прилипают друг к другу. Ибо если мы возьмем любое вещество, например кусок стекла, его частицы, по-видимому, удерживаются вместе притяжением, значительно более сильным, чем то притяжение, которое заставляет разные тела двигаться навстречу друг другу. Однако если вы разобьете стекло, как бы плотно вы ни прижимали два куска друг к другу, они не соединятся снова. На первый взгляд кажется, что должно существовать какое-то особое расположение частиц, которое разрушается при разбивании стекла. Но мы можем легко объяснить эти факты другим способом. Притяжение между телами материи тем больше, чем ближе мы их сближаем. Чем ближе, например, Луна к любой части Земли, тем больше притяжение, которое она оказывает, что видно по приливам; и если бы она была намного ближе к Земле, чем сейчас, наши приливы были бы ужасно разрушительными. То, что верно для масс, верно и для частиц, из которых они состоят. Хотя их притяжение сравнительно слабо, когда они находятся на расстоянии друг от друга, оно увеличивается не в арифметической, а в геометрической прогрессии (§ 84), по мере того как они сближаются; так что когда они находятся чрезвычайно близко друг к другу, притяжение становится очень мощным. Следует помнить в отношении кусков разбитого стекла, что вы не можете сблизить частицы на их поверхностях так же близко, как они были до того, как стекло разбилось, ибо трещина не исчезает. А поскольку притяжение обратно пропорционально квадрату расстояния, небольшое расстояние должно создавать большую разницу. Частицы некоторых веществ можно сблизить настолько, чтобы вызвать сцепление, как вы видели в случае с двумя пулями (§ 66). То, что их сцепление зависит лишь от того, что их частицы сближаются, видно из того факта, что чем более гладкими вы делаете поверхности, тем сильнее они будут сцепляться. А причина, по которой жидкости и полужидкости так легко прилипают к твердым веществам, заключается в том, что их частицы, свободно перемещаясь друг относительно друга, имеют таким образом возможность располагаться очень близко к частицам твердого тела. Так, когда капля воды висит на стекле, все частицы воды в той части капли, которая прилегает к стеклу, касаются, или, вернее, находятся чрезвычайно близко к частицам стекла.

87. Разнообразие результатов притяжения. Это одна и та же сила, которая связывает частицы гальки вместе и заставляет ее падать на землю — которая «формирует слезу» и «заставляет ее течь из источника» — которая придает Земле и всем небесным телам их шарообразную форму и, в сочетании с другой силой, о которой будет сказано ниже, заставляет их вращаться по своим орбитам. Как возвышенна мысль о том, что этот один простой принцип, придающий форму капле, распространяет свое влияние через необъятность пространства и так выстраивает «небесное воинство», что без малейшего прерывания или разлада они все продолжают свой путь из года в год и из века в век! Именно так Всемогущество использует простейшие средства для получения самых грандиозных и многообразных результатов.

88. Противодействие между способами притяжения. Хотя сцепление и гравитация по сути являются одним и тем же, мы видим, что они постоянно действуют в противовес друг другу. Можно привести множество иллюстраций, но я приведу лишь несколько.

Fig. 25. Fig. 26.

89. Почему у кувшинов есть носик. Если вы наливаете воду из стакана, происходит борьба между силой сцепления и гравитацией за господство — сила сцепления стремится заставить воду прилипнуть к стакану и стечь по его стенке, как на рис. 25, а гравитация стремится заставить ее падать прямо вниз. Но когда воду наливают из кувшина, как на рис. 26, носик кувшина действует в пользу силы гравитации; ибо воде пришлось бы повернуть под очень острым углом, чтобы стечь по внешней стороне кувшина в соответствии с силой сцепления. Наливая воду из стакана, мы часто можем быстрым движением, так сказать, бросить воду в руки гравитации, прежде чем сила сцепления успеет повернуть ее вниз по стенке стакана. Если вы сможете просто заставить воду начать течь из стакана, не стекая по его стенке, трудностей не будет; ибо существует сила сцепления между частицами воды, стремящаяся заставить их держаться вместе, которая в данном случае действует против сцепления между водой и стеклом и, следовательно, действует в пользу гравитации. Именно сцепление образует каплю на горлышке флакона, когда мы капаем лекарство — сцепление между частицами жидкости и сцепление между этими частицами и частицами стекла. С другой стороны, именно гравитация заставляет каплю упасть, когда она становится настолько большой, что сила гравитации преодолевает сцепление между каплей и флаконом.

90. Ограничение размера гравитацией. Если бы не сила гравитации, не было бы предела размеру капель любой жидкости. Когда капля достигает определенного размера, она падает, потому что она слишком тяжелая; или, другими словами, потому что при ее слабом сцеплении притяжение Земли тянет ее вниз. Теперь, если бы это притяжение можно было приостановить, а силу сцепления оставить действовать в одиночку, частицы воды могли бы добавляться к капле в любом количестве, и они бы держались там. Вы можете увидеть борьбу между сцеплением и гравитацией, очень красиво проиллюстрированную, если понаблюдаете за каплями дождя на оконном стекле. Если две капли оказываются совсем рядом, они соединяются под действием притяжения, а затем, будучи слишком большими, чтобы удерживаться там силой сцепления в противовес гравитации, объединенная капля стекает вниз. Если она не встречает другую каплю, она вскоре останавливается, потому что за счет сцепления часть ее прилипает к стеклу на всем пути, и так в конце концов уменьшается настолько, что снова может оставаться в подвешенном состоянии. Именно под влиянием силы гравитации различные виды жидкостей образуют капли разных размеров: более тяжелые дают маленькие, а более легкие — большие. Так, вы можете капнуть из флакона большую каплю спирта, чем воды, и большую каплю воды, чем азотной кислоты. У вас есть еще одна иллюстрация подобного характера в прилипании мела к классной доске или любой поверхности. Сам меловой мелок не может прилипнуть, ибо притяжение Земли не позволяет этого. Но небольшие его количества могут прилипать по той же причине, по которой вода прилипает к поверхностям в небольших количествах. Так же и пыль цепляется за боковые стороны мебели, хотя ком грязи не прилип бы.

Fig. 28.

Fig. 27.

91. Иллюстрация на твердых телах. Мы можем проиллюстрировать ограничение размера в твердых телах с помощью рис. 27 и 28. Предположим, что «а» и «b» на рис. 27 — это два выступа бруса из столба, причем «b» в два раза больше «а». Очевидно, что «b» не может поддерживать в два раза больший вес, чем «а», ибо гравитация тянет его вниз от места крепления к вертикальному столбу с силой в два раза большей, чем «а». Случай становится еще более выраженным, когда, как показано на рис. 28 (стр. 64), больший брус в два раза длиннее меньшего. Здесь «d» имеет в четыре раза больший объем, чем «с». Но он не может поддерживать в четыре раза больший вес на своем конце, не только потому, что его собственный вес давит на него вниз, но и потому, что половина его веса находится на большем расстоянии от места крепления, чем меньший брус. Гравитация здесь действует в противовес сцеплению таким образом, что выступающий брус, если его довести до определенного размера, упадет под собственным весом, либо сломавшись пополам, либо оторвавшись от места крепления. Этому стремлению очень часто противодействуют в зданиях и других конструкциях с помощью подкосов, как показано на рис. 29. Здесь вес горизонтального бруса на некотором расстоянии по обе стороны от «а» заставляют давить на вертикальный столб, а не прямо вниз.

Fig. 29.

92. Дальнейшие иллюстрации. Размер тел, как одушевленных, так и неодушевленных, ограничен Творцом в соответствии с принципами, изложенными выше. Это видно из того факта, что на суше нет животных, сравнимых по размеру с морскими чудовищами. Кит прекрасно чувствует себя в воде, потому что он поддерживается этой стихией; но животное размером с кита не могло бы хорошо существовать на суше, потому что гравитация действовала бы слишком сильно в противовес сцеплению. По крайней мере, было бы необходимо, чтобы он мог ходить или даже просто сохранять целостность, чтобы его огромная масса состояла из очень прочных и вязких материалов. Всякий раз, когда нужно поддерживать что-то очень большое или высокое, опора всегда должна быть широкой и состоять из очень прочных материалов. Мы видим это на примере массивных стволов взрослых деревьев по сравнению с тонкими стволами деревьев тех же видов в питомнике. Мы видим это на том факте, что самые высокие горы сложены из самых твердых пород, в то время как мягкие меловые образования ограничены небольшими размерами. Существует предел высоты даже гранитных гор из-за влияния гравитации. Если бы их сделали намного выше, чем они есть, притяжение Земли в своем противодействии сцеплению разорвало бы их в трещинах или заставило бы огромный вес раздавить их основания. На Луне, где гравитация меньше, чем на Земле (§ 85), горы могут быть намного выше без этих результатов, и, соответственно, телескоп показывает, что они таковы. На Юпитере, с другой стороны, который намного больше Земли, горы, если они там есть, не могут достигать большой высоты, и если на этой планете есть живые существа такого же размера, как мы, они должны быть сделаны из значительно более прочных материалов, чтобы их не раздавило собственным весом.

93. Нарушение вышеуказанных принципов человеком. Человек часто нарушает эти принципы в своих конструкциях. Например, здание дает осадку, потому что фундамент недостаточно прочен, чтобы выдержать вышележащий вес; другими словами, сила гравитации недостаточно принята во внимание. Когда возводится очень высокое здание, нижние части должны быть сделаны из очень прочных веществ. Поэтому прочный гранит является подходящим материалом для нижнего этажа высоких кирпичных зданий. По крайней мере, стены нижних этажей таких зданий должны быть сделаны толще, чем они обычно бывают, чтобы должным образом противостоять силе гравитации веса сверху. Склады, предназначенные для выдерживания большого веса на своих этажах, часто строятся без должного учета силы сцепления, необходимой для поддержания веса. Длинные брусья иногда поддерживаются только по концам, когда их собственный вес, не говоря уже о том, что может быть приложено к ним, требует, чтобы они поддерживались в других точках. В то время как в современных зданиях брусья часто слишком малы, в некоторых старых зданиях верхние брусья настолько тяжелы, что скорее уменьшают, чем увеличивают прочность конструкции. Особенно это касается неприглядных балок, которые в некоторых древних домах мы видим тянущимися вдоль потолков наверху. Можно было бы привести много других примеров, но этих будет достаточно.

Натренированный глаз, глядя на здание, инстинктивно требует, чтобы каждая часть была видна как подходящим образом поддерживаемая. Поэтому галерея в церкви, если она без колонн или подкосов от стены, неприятна такому глазу, даже если в способе конструкции действительно предусмотрена достаточная поддержка. То же самое можно сказать о галереях, поддерживаемых тонкими железными колоннами, особенно если они выкрашены в какой-нибудь светлый цвет, чтобы казалось, что они деревянные, а не железные. По той же причине портики без колонн неприглядны. Так же и глаз инстинктивно ищет достаточное основание для каждой колонны и пилястры. Сокрытие основания каким-либо образом или замена его чем-то другим является неприятной аномалией, и все же такие аномалии иногда встречаются даже в дорогих зданиях.