«Невидимая Вселенная: Физические размышления о будущем состоянии»

81. Хотя мы думаем, что это очень отчетливый и важный прогресс по сравнению со старой идеей, мы осмеливаемся объявить его совершенно неполным без некоторого дальнейшего объяснения и модификации.

Сила Божественного Существа, безусловно, неограниченна, но, тем не менее, у нас есть полное доверие, что Бог, который, как мы верим, дал нам интеллект, будет работать таким образом, чтобы не привести нас к постоянному интеллектуальному замешательству. Тем не менее, даже при этой гипотезе и с этим доверием, единственное кажущееся исключение из обычной процедуры может предполагаться происходящим, если допустить, что это может быть использовано для того, чтобы вывести из него великий общий закон работы, который включает как обычный курс, так и кажущееся исключение. Но нам кажется очевидным, что если исключение таково, что оно должно навсегда привести в замешательство все разумы Вселенной, которые рассматривают его, то мы ничего не выигрываем от предположения, что оно было предусмотрено в тайных советах Бога.

82. Несомненно, мы не можем позволить определенным событиям быть отброшенными просто человеческим авторитетом как вопросы, в которые считается нерелигиозным, невыгодным или бесполезным для нашего разума проникать; более того, мы искушаемы продвинуться даже дальше этого и утверждать, что это составляет наш долг, так же как и нашу привилегию, делать все возможное, чтобы ухватить смысл всех событий, которые предстают перед нами. Разве материал, над которым интеллект человека предназначен работать, не включает все события, любого характера, на земле — той земле, которую человек призван покорить — команда, эквивалентная победе?

83. Мы теперь указали с достаточной ясностью ошибку, которую мы должны найти в богословской позиции, как она стояла до недавнего времени, — давайте далее кратко упомянем позицию крайней школы науки. Игнорируя все, кроме видимой Вселенной, и применяя принцип Непрерывности к ее явлениям, члены этой школы были несомненно ведомы к самым важным обобщениям относительно метода работы той великой системы. Они даже отбросили с большим успехом, и очень правильно, некоторые отряды богословов, которые занимали части поля неоправданным образом. До сих пор Гений, которого они вызвали, казался самим принципом порядка. Но вещи приняли другой оборот, по мере того как время шло. Фантазировалось, что историческое христианство должно исчезнуть, и что вера в реальность будущего состояния должна последовать за ним. Они были сданы. Но было чрезвычайно поразительно, когда вызванный Гений, не довольствуясь тем, что он уже поглотил, широко намекнул, что вся видимая Вселенная представит приемлемую жертву, — тогда даже самые крайние партизаны школы начали наконец тревожиться. Это было слишком много, чтобы вынести, что Гений, вызванный во имя самого порядка, должен оказаться демоном столь ненасытным, как этот! Должна ли вся видимая Вселенная, действительно, прийти в такое состояние, чтобы быть совершенно непригодной для обитания живых существ? Индивидуума они были готовы пожертвовать, возможно, даже расу, но они пощадили бы Вселенную. Несомненно, если возможно жалеть людей, которые могли так легко обойтись без христианства и бессмертия, они наконец попали в прискорбную дилемму. Ибо принцип, который они вызвали, был абсолютно без жалости, и самым бессердечным образом продолжал указывать на жертву видимой Вселенной. Это, им сказали, был только огромный огонь, и должен в конечном итоге сгореть сам. Ничего не осталось бы, кроме пепла — мертвого и бесполезного тела настоящей системы.

84. Неудивительно, тогда, что эти люди должны быть поражены своим выводом и пытаться как-то избежать его. Такая попытка была действительно сделана, и проблеск зловещего света, казалось, на мгновение осветил густую тьму, вызванную гипотезой. Было предположено, что видимая Вселенная может в действительности быть бесконечной, даже если число звезд не таково, и что такая Вселенная может длиться из вечности в вечность, и если нельзя было предположить, что такая система могла непрерывно и без перерыва предоставлять обитание для одушевленных существ, то она могла бы делать это прерывисто и рывками, ее доступная энергия будучи пополняемой повторными столкновениями, простирающимися в серии из вечности в вечность. Жизнь целых систем, возможно, даже целых галактик, таким образом исчезла бы, чтобы быть замененной после мириад веков слабыми началами совершенно нового порядка вещей.

Такая гипотеза, несомненно, созерцает непрекращающееся изменение и удовлетворяет до сих пор требованиям энергии. Но в то время как построенные структуры скоропортящиеся, камни, из которых они построены — атомы — предполагаются вечными. Именно эта вечность атома портит гипотезу, ибо мы покажем в продолжении, что это доктрина, которая может быть удержана только игнорированием фундаментальных принципов научного исследования. Действительно, мы едва ли можем избежать вывода, что видимая Вселенная должна в материи, так же как и в трансформируемой энергии, прийти к концу. Но принцип Непрерывности, на котором основаны все такие аргументы, все еще требуя продолжения Вселенной, мы вынуждены верить, что есть нечто за пределами того, что видимо, или что, используя слова старого писателя (которые мы начертали на нашем титульном листе), — «вещи, которые видны, временны, но вещи, которые не видны, вечны».

85. Оглядываясь назад вместо того, чтобы смотреть вперед — на происхождение этой видимой Вселенной, скорее, чем на ее конец, мы приводимся еще более определенно к подобному выводу. Совершенно точно, как мы впоследствии увидим, что видимая Вселенная должна была иметь начало во времени; но если она — все, что существует, то первое резкое проявление ее является столь же истинно разрывом непрерывности, как и ее окончательное свержение.

Может звучать странно для некоторых наших читателей, что им говорят, что долг человека науки — отодвинуть Великую Первопричину во времени как можно дальше; тем не менее, это точно представляет роль во Вселенной, которую он призван играть.

Мы копаем в земную кору и находим в ней стратифицированные отложения, содержащие ископаемые формы, и мы можем либо предположить, что Бог создал их такими, какие они есть, либо что они пришли на свое место через действие естественных сил и представляют реликты древнего мира жизни; последнее из них, несомненно, является научной гипотезой. Единственная другая гипотеза — это гипотеза некоторых писателей, принадлежащих к Римской церкви, которые утверждали, что дьявол поместил ископаемые туда.

Или, опять же, мы можем предположить, что Бог создал солнце, поместил землю и другие планеты на их нынешние орбиты и дал им требуемые скорости, все сразу, или что солнечная система постепенно конденсировалась в свое нынешнее состояние из хаотической массы туманного материала; конечно, опять же, последнее является научной гипотезой.

Подобным же образом, если мы можем предположить любое явление, любой обусловленный порядок вещей, предшествующий появлению видимой Вселенной, мы выиграли шаг. В самом деле, мы считаем своим долгом человека науки относиться к первоначальному производству видимой Вселенной точно так же, как он относился бы к любому другому явлению. Это, несомненно, очень большая вещь, но мы не должны быть напуганы простой величиной — мы должны отмерить ту же научную меру всем событиям, будь они велики или малы. Мы поэтому приветствуем гипотезу, подобную гипотезе сэра У. Томсона, которая рассматривает первичные атомы видимой Вселенной как вихри, каким-то образом произведенные в предсуществующей идеальной жидкости, при условии, что такая гипотеза в остальном состоятельна.

86. Пусть никто из наших читателей не рассматривает этот процесс как попытку вытеснить Творца из поля полностью, ибо это, безусловно, не так. Менее ли благоговейно рассматривать Вселенную как безграничную аллею, которая ведет к Богу, чем смотреть на нее как на ограниченную область, ограниченную непроницаемой стеной, которая, если бы мы могли только пронзить ее, допустила бы нас сразу в присутствие Вечного?

В конце концов, мы не колеблясь утверждаем, что видимая Вселенная не может охватить все дела Бога, потому что она имела свое начало во времени и также придет к концу. Возможно, действительно, она формирует только бесконечно малую часть того колоссального целого, которое одно имеет право называться Вселенной.

87. Мы таким образом видим, что крайняя научная школа, так же как старая богословская школа, ошиблись в своих выводах, потому что они ни одна из них не следовали лояльно принципу Непрерывности. Богословы, рассматривая (подобно древнему философу) материю и ее законы с презрением, без колебаний предположили, что частые вторжения в эти законы могли быть совместимы с состоятельной гипотезой. С другой стороны, крайняя научная школа, когда они были приведены принципом Непрерывности в такое положение, что их следующий логический шаг должен был быть реализацией невидимого, не смогли сделать его и пострадали тяжко в результате.

88. Остается теперь, прежде чем завершить эту главу, кратко набросать применение принципа Непрерывности к проблеме, которую мы имеем в руках.

Существуют три мыслимых предположения относительно индивидуального существования после смерти. Оно может рассматриваться как результат переноса из одного уровня бытия в другой в настоящей видимой Вселенной; или во-вторых, переноса из видимой Вселенной в какой-то другой порядок вещей, тесно связанный с ней; или наконец, мы можем представить себе, что оно представляет результат переноса из настоящей видимой Вселенной в порядок вещей, совершенно не связанный с ней.

89. Эта последняя гипотеза может, однако, быть очень быстро отброшена, если мы должны поддерживать принцип Непрерывности. Мы видели, что одним из требований для сознательного индивидуального существования является орган, соединяющий индивидуума с прошлым. Теперь, если бы мы предположили перенос живых существ из настоящей видимой Вселенной в порядок вещей, иначе совершенно не связанный с ней, это было бы явным нарушением закона Непрерывности. Представьте себе полное замешательство, в которое была бы погружена настоящая Вселенная, если бы набор обитателей был перенесен в нее, имея органы, соединяющие их с прошлым существованием в совершенно другой Вселенной. Замешательство, точно подобное, было бы вызвано осуществлением переноса согласно гипотезе, о которой идет речь; так что мы способны сразу же свести наши предположения к двум: первое, включающее перенос из одного уровня в другой видимой Вселенной, и второе — перенос из видимой Вселенной в какой-то другой порядок вещей, тесно связанный с ней.

90. В том, что предшествует, мы аргументировали по предвосхищению, что настоящая видимая Вселенная станет неэффективной; но в следующих главах будет необходимо поддерживать это утверждение тщательным исследованием тех законов, которые представляют курс вещей, наблюдаемый в настоящей Вселенной. Другими словами, мы должны решить пригодность или непригодность настоящей видимой Вселенной, прежде чем мы перейдем к обсуждению нашей второй гипотезы.

91. Но будет ли перенос предполагаться происходящим в видимой Вселенной, или из нее в другую, тесно связанную с ней, предмет в любом случае, безусловно, один, на котором мы можем законно использовать наши способности рассуждения. Настолько далеко, действительно, предмет от того, чтобы быть тем, что будет совершенно и навсегда бесполезно обсуждать, что стало нашим долгом, так же как и нашей привилегией сделать попытку, в полном доверии, что время неизбежно принесет истину с собой. Мы думаем, что этот факт был слишком сильно упущен из виду теми, кого мы можем назвать умеренной школой научных мыслителей. Не отрицая возможности будущего состояния, они все же уклонялись от всех попыток исследовать его условия. Мы надеемся, что прочтение этого тома приведет этих писателей к тому, чтобы увидеть, что предмет — один, который может быть выгодно обсужден.

ГЛАВА III. НАСТОЯЩАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ.

... οἱ οὐρανοὶ ῥοιζηδὸν παρελεύσονται, στοιχεῖα δὲ καυσούμενα λυθήσονται, καὶ γῆ καὶ τὰ ἐν αὐτῇ ἔργα κατακαήσεται. — Петр II. 3.

‘The cloud-capp’d towers, the gorgeous palaces,

The solemn temples, the great globe itself,

Yea, all which it inherit, shall dissolve;

And, like this insubstantial pageant, faded,

Leave not a rack behind.’—Shakespeare, Tempest.

‘All worldly shapes shall melt in gloom,

The sun himself must die

Before this mortal shall assume

His immortality.’—Campbell.

92. Имея в последней главе кратко указать природу положения, которое мы намерены выдвинуть, мы должны далее изучить, как предварительное условие для дальнейшего обсуждения, что наука говорит нам о настоящей физической Вселенной: каковы общие законы, которым она теперь подчинена; когда и что должно было быть ее началом; когда и что будет ее неизбежным концом.

Мы были вынуждены привыкнуть к фразе «материальная Вселенная», которая обычно используется в смысле, абсолютно идентичном тому, который мы выбрали в качестве названия этой главы. Мы скоро увидим, что термин является очень неуместным, поскольку материя (хотя это может звучать парадоксально так сказать) является менее важной половиной материала физической Вселенной.

В настоящей главе мы будем еще дальше ограничивать себя, опуская, насколько возможно, любую ссылку на жизнь (даже в ее самом низком аспекте), и мы также откладываем до будущей главы наш отчет о более разумных спекуляциях, которые были выдвинуты в отношении интимной структуры материи и эфира.

93. Только в последние тридцать или сорок лет постепенно забрезжило в умах научных людей убеждение, что есть нечто помимо материи или вещества в физической Вселенной, нечто, что имеет по крайней мере столько же прав, сколько материя, на признание в качестве объективной реальности, хотя, конечно, гораздо менее непосредственно очевидное для наших чувств как таковое, и поэтому гораздо позже обнаруженное. До тех пор, пока люди говорили о свете, тепле, электричестве и т. д. как о невесомых, они просто избегали или откладывали трудность.

Когда они пытались ранжировать их как материю — тепло, например, как калорик, — они сразу попадали в ошибки, от которых более пристальное изучение экспериментальных результатов, безусловно, спасло бы их. Идея субстанции или вещества как необходимой для объективного существования очень естественно возникает из обычных наблюдений над материей; и так как могло быть мало сомнений в физической реальности тепла, света и т. д., они в ранние времена сразу записывались как материя. Огонь, в самом деле (включая, предполагается, все, что вовлекало либо тепло, либо пламя, реальное или кажущееся), был в ранние времена одним из четырех так называемых элементов.

В те дни солнце предполагалось быть только большим огнем; вспышка молнии, полярное сияние или комета были просто пламенем; другими словами, сущность всех их была элементом огня, или, как это позже называлось, калориком. Солнце, за исключением случаев, когда он появлялся как распространитель эпидемии, был благодетельным огнем, как были также некоторые из планет; молния, комета, даже луна и Сатурн, были зловещими огнями.

Это стремление приписать субстантивное существование каждому явлению, конечно, совершенно естественно; но именно по этой причине чрезмерно вероятно, что оно ошибочно.

«Humanum est errare» (человеку свойственно ошибаться) звучит с не меньшим сердечным убеждением в истинности этих слов из уст честного язычника, чем из уст христианина; хотя, возможно, смысл этого изречения в первом случае значительно менее обширен, чем во втором.

94. Но прежде чем обсуждать, что представляет собой это «нечто иное», помимо материи, обладающее объективным, хотя и не субстанциальным существованием, давайте в первую очередь исследуем основания нашей веры в то, что сама материя обладает реальным существованием, внешним по отношению к нам; что, по сути, так называемое свидетельство наших чувств не является простым заблуждением.

Здесь возникает сильное искушение удариться в метафизику, но мы постараемся ему противостоять.

Теперь физическая наука предоставляет нам, среди многих других, следующие аргументы в доказательство реальности внешней Вселенной:

Опыт самого разного рода последовательно показывает нам, что мы не можем ни создать, ни уничтожить даже мельчайшее количество материи.

Как бы мы ни напрягали свое воображение, что бы мы с ней ни делали, мы не можем заставить наши чувства указать нам на увеличение или уменьшение данного количества того, что мы называем материей. Мы находим ее настолько подвластной нашему контролю, что можем изменять ее расположение, форму, плотность, состояние агрегации, температуру и т. д.; более того, приближая ее к другой материи так, чтобы вызвать химическое соединение, мы можем полностью преобразовать ее внешний вид и свойства — все, кроме одного: ее масса или количество полностью находятся вне нашего контроля. Измеряйте ее любым процессом, каким угодно, «мышечным чувством», весом, как угодно — она существует, совершенно независимая от нас, насмехаясь над нашими усилиями! Может ли это быть просто ментальной идеей, которую разум, зачавший ее (или, во всяком случае, каким-то образом воспринявший концепцию о ней), не в силах уничтожить?

Но есть еще один аргумент по этому вопросу, который необходимо упомянуть. Не только наши собственные чувства неизменно указывают нам на невозможность изменения количества материи, но и чувства всех людей без исключения указывают на одно и то же количество, качество и расположение материи на Земле и вне ее. Откуда это необычайное согласие между свидетельствами чувств у разных людей, когда их умы столь различны?

Таким образом, наша убежденность в объективной реальности материи (по крайней мере, с точки зрения естествоиспытателя) основана на экспериментальной истине, что мы не можем ни увеличить, ни уменьшить ее количество, — по сути, на том, что мы можем удобно для наших текущих целей назвать Принципом непрерывности материи.

95. Здесь давайте сделаем паузу на мгновение, чтобы сравнить этот взгляд на материю с определением законов Вселенной, которое мы уже привели. Законы Вселенной мы определили (ст. 54) как законы, согласно которым существа во Вселенной ограничены ее Правителем в отношении времени, пространства и ощущений. Теперь можно спросить: согласуется ли это определение с верой в объективную реальность материи? Наш ответ заключается в том, что, по нашему мнению, они находятся в полном соответствии.

Мы не намерены здесь вдаваться в какие-либо метафизические дискуссии. Достаточно сказать, что наша практическая рабочая уверенность в реальности материи зависит от фактов: во-первых, что она оказывает сопротивление нашему воображению и нашей воле, и, во-вторых, что, в частности, она оказывает абсолютное сопротивление всем попыткам изменить ее количество. Мы скоро увидим, что эксперимент учит нас тому, что оба свойства принадлежат чему-то другому.

96. Возвращаясь от этого отступления, давайте поэтому предположим, что объективная реальность внешней Вселенной доказана и что эта реальность сильно запечатлена в нас в силу того принципа, который мы назвали принципом непрерывности материи.

Но как только мы признаем это, наш разум обязывает нас — как бы мало наши чувства ни склоняли нас к этому, или, вернее, как бы сильно они ни настраивали нас против этого — допустить объективную реальность всего остального, что, как может быть обнаружено, сохраняется в том же смысле. (Мы выделили здесь эти четыре слова курсивом по причине, которая прояснится впоследствии.) Это вопрос, который заслуживает и должен получить тщательное рассмотрение.

97. В абстрактной динамике утверждается и математически доказывается путем дедукции из эксперимента, что несколько вещей сохраняются, но только одна из них — в строгом смысле, в котором мы говорили о сохранении материи. Мы кратко рассмотрим их, и наши нематематические читатели должны простить нас, если мы воспользуемся определенными техническими выражениями, принадлежащими к области математической физики.

[Абсолютно необходимо, чтобы читатель имел ясные представления по этим пунктам, ибо существует широко распространенная путаница и ошибка относительно значения даже такого простого и элементарного термина, как «сила». Он часто обнаруживает, что его используют без разбора в одном из двух смыслов, которые не имеют между собой никакой связи; и если он полностью не преодолеет это злоупотребление языком, ему не стоит надеяться, что он сможет следить за настоящей частью нашего предварительного аргумента. Сила в собственном смысле — это тяга, толчок, вес, давление и т. д., и ее можно измерить, на языке инженеров, как эквивалент стольких-то фунтов веса; но неоправданное использование этого слова применяет его к работе, совершаемой силой, — столько-то фунтов, поднятых на столько-то футов, т. е. сила, преодоленная на пространстве. Две такие вещи относятся к разным видам и никак не могут быть сопоставлены. Они отличаются, по сути, точно так же, как длина или ширина отличается от площади поверхности, т. е. как погонный фут отличается от квадратного фута! И современное злоупотребление этим словом является более возмутительным, как для науки, так и для здравого смысла, чем попытка выразить высоту горы в акрах! Ибо абсурдность на этом не заканчивается. У нас до сих пор нет абсолютно никаких доказательств того, что сила в собственном смысле обладает объективным существованием. По всей вероятности, не существует такой вещи, как сила (которая внушается нам впечатлениями нашего мышечного чувства), так же как не существует такой вещи, как звук или свет, которые являются лишь названиями для физических впечатлений, производимых на специальные нервы энергией волнообразных движений определенных сред. Термин, однако, очень удобен для обозначения скорости переноса или преобразования энергии на единицу длины в заданном направлении.]

(1.) Сохранение количества движения. — То, что под этим понимается, является прямым следствием первой интерпретации Ньютоном его Третьего закона движения, а именно: действие и противодействие равны и противоположны. В этой первой интерпретации Ньютон велит нам рассматривать действия и противодействия как силы в собственном смысле, или (их эквиваленты) количества движения. Это термин, используемый Ньютоном; но мы теперь обозначаем его как импульс (количество движения) и измеряем его произведением массы на скорость тела. Сформулированный в своей простейшей форме, этот закон утверждает, что количество движения системы тел, измеренное в любом направлении, не изменяется их взаимным действием, будь то действие характера тяги, притяжения, отталкивания или удара. И мы сразу видим из этого третьего закона движения, что это должно быть так, потому что изменение количества движения в любом направлении любой части системы в единицу времени является мерой силы, действующей на эту часть в этом направлении. Какое бы количество движения в этом конкретном направлении ни было приобретено одним членом системы, оно должно было быть потеряно другими членами, но не из их общего количества движения, а только из той его части, которая направлена в эту сторону. Таким образом, оказывается, что (алгебраическая) сумма количеств движения, порожденных взаимными действиями системы, равна нулю.

Эти количества движения, по сути, являются направленными величинами (подобно силам, мерой которых они являются) и поэтому способны взаимно уничтожаться, когда их численные значения равны, а направления противоположны. В этом смысле сохранение имеет ту же природу, что и сохранение воображаемых электрических или магнитных жидкостей, где никакая часть одного вида не может быть произведена без одновременного появления равного количества другого, количества, как раз способного нейтрализовать его. Это, очевидно, никоим образом не аналогично сохранению материи, о котором мы только что говорили.

В качестве иллюстрации возьмем заряженную пушку. До выстрела ни пушка, ни ядро не имели количества движения. После выстрела ядро имеет определенное количество движения, пушка (в силу своей отдачи) — равное и противоположное количество движения. Если бы мы могли точно обратить движения пушки и ядра как раз в момент их разделения, удар между ними просто привел бы каждое из них в состояние покоя, и никакого количества движения не осталось бы. Рассматриваемые отдельно после выстрела, каждое имеет количество движения, но в полной системе пушки и ядра нет количества движения — поскольку существуют равные количества положительного и отрицательного в одной и той же линии. На самом деле количество движения не может быть создано или уничтожено в системе как в целом. Это и есть то сохранение, о котором идет речь. Это как если бы человек всегда, когда он получал сумму денег, влезал в долг на ту же сумму — состояние его дел, как показано в его книгах, конечно, не изменилось бы.

(2.) Сохранение момента количества движения. — Здесь мы имеем дело с величинами порядка моментов сил относительно оси, т. е. парами сил в смысле Пуансо. Они также являются направленными величинами, зависящими в своем сохранении от первой интерпретации третьего закона Ньютона, и поэтому к ним применимы те же замечания, что и к предыдущим.

(3.) Сохранение живой силы (vis viva). — Живая сила — это старое название энергии движения или, как следствие, способности совершать работу. Теперь мы имеем дело с величинами, которые не могут обладать направлением, потому что они по существу являются произведениями пар одинаково направленных величин и поэтому все должны рассматриваться как имеющие один и тот же алгебраический знак, или, скорее (чтобы принять язык сэра У. Р. Гамильтона), как величины без знака. С такими, конечно, не может быть никакого взаимного уничтожения.

Чтобы сделать наш смысл ясным, давайте рассмотрим, от чего зависит живая сила. Она зависит от произведения массы на квадрат скорости и пропорциональна ему. Сравните, или, скорее, противопоставьте это определению количества движения, данному выше, и станет видно, что живая сила — это произведение количества движения на скорость. Теперь масса, конечно, является величиной без знака; очевидно, мы не можем иметь отрицательную массу. Затем, что касается квадрата скорости, он будет положительным, независимо от того, является ли скорость положительной или отрицательной, находится ли она в одном направлении или в противоположном. Живая сила, следовательно, или энергия движения, — это нечто, на что не влияет знак направления, или, как мы уже сказали, это величина без знака. Оказалось удобным измерять ее как половину произведения движущейся массы на квадрат ее скорости. Измеренная таким образом, она теперь называется (см. § 99) кинетической энергией.

Теперь вернемся к нашей пушке. До выстрела нет живой силы ни у пушки, ни у ядра. После выстрела каждое имеет живую силу, но у ядра она больше, чем у пушки, в той пропорции, в какой масса пушки превышает массу ядра. И система в целом имеет живую силу, хотя у нее нет количества движения. Если бы, как и раньше, мы могли обратить движения пушки и ядра, то даже при их столкновении живая сила не была бы потеряна. Как будет видно в дальнейшем, она была бы затрачена на нагревание обоих сталкивающихся тел.

98. Мы сказали, что энергия, которую содержит тело — его живая сила, его способность совершать работу, — не зависит от направления, в котором оно движется; и, далее, что при той же массе она пропорциональна квадрату скорости. Например, мы можем измерить энергию пушечного ядра или стрелы по расстоянию, на которое она поднимется против силы тяжести, представленной ее собственным весом, при выстреле вертикально вверх, и мы обнаружим, что при двойной скорости она поднимется в четыре раза выше. Или мы можем направить пушку горизонтально и измерить энергию того же ядра по количеству дубовых досок, которые оно может пробить, и мы обнаружим, что ядро с двойной скоростью пробьет почти в четыре раза больше досок, чем ядро с одинарной скоростью. Все подобные эксперименты сходятся в убеждении нас в том, что энергия ядра не зависит от направления, в котором направлена пушка, и пропорциональна квадрату скорости, так что двойная скорость дает четырехкратную энергию.

99. Мы только что говорили о пушечном ядре, выпущенном в воздух против силы тяжести. Такое ядро, поднимаясь, будет каждое мгновение терять часть своей скорости, пока наконец не остановится, после чего начнет опускаться. Когда оно как раз поворачивает, оно совершенно безвредно, и если бы мы стояли на вершине утеса, до которого оно только что долетело, мы могли бы без опасности поймать его в свои руки и положить на утес. Его энергия, по-видимому, исчезла. Давайте, однако, посмотрим, правда ли это на самом деле. Допустим, оно было выпущено в нас врагом у подножия утеса, и нам приходит в голову снова сбросить его на него, что мы и делаем с большим успехом, ибо он оказывается раздавлен ядром вдребезги.

По правде говоря, динамика сообщает нам, что такое ядро снова ударится о землю со скоростью, а следовательно, и с энергией, точно равной той, с которой оно было первоначально выброшено вверх. Теперь, когда оно находилось на вершине утеса, если у него не было энергии, обусловленной актуальным движением, оно тем не менее обладало своего рода энергией, обусловленной его возвышенным положением, ибо оно, очевидно, обладало способностью совершать работу. Пруд со стоячей водой, если он не может падать, т. е. если у него нет того, что технически называется «напором», бесполезен для приведения в действие водяного колеса. Напор, или способность к спуску, дает ему запас дремлющей энергии, которая становится активной по мере того, как вода постепенно опускается. И то же самое количество работы может быть получено (например, с помощью турбины) от небольшого количества воды, при условии, что она имеет большой «напор», как может быть получено (с помощью обычного наливного или среднебойного колеса) от воды с гораздо меньшим напором, при условии, что она подается в пропорционально большем количестве. Таким образом, мы распознаем две формы энергии, которые переходят друг в друга: одна обусловлена актуальным движением, а другая — положением; первая из них обычно называется кинетической, а вторая — потенциальной энергией.

Все это, по-видимому, было ясно осознано Ньютоном, который привел это в качестве второй интерпретации своего Третьего закона движения. Его утверждение эквивалентно, на современном языке, следующему: работа, совершенная над любой системой тел, имеет свой эквивалент в форме работы, совершенной против трения, молекулярных сил или гравитации, если нет ускорения; но если есть ускорение, часть работы расходуется на преодоление сопротивления ускорению, и дополнительная развитая кинетическая энергия эквивалентна работе, затраченной таким образом.

100. Таким образом, Ньютон прямо говорит нам (хотя и не этими словами), что мы должны включить в одну и ту же категорию работу, совершаемую силой или против нее — будь то сила, обусловленная гравитацией, трением или молекулярным действием (например, упругостью), или даже ускорением.

(a.) Когда работа совершается против гравитации, как при поднятии массы с земли, мы только что видели, что она (как бы) сохраняется в поднятой массе; мы можем вернуть ее в любое время, позволив массе опуститься. Именно так мы снабжаем часы движущей силой, достаточной для того, чтобы они шли неделю, несмотря на трение и другие сопротивления, просто заводя их гири.

(b.) Когда работа совершается против молекулярных сил, происходит аналогичное накопление, как, например, при натягивании лука или при заводе часов.

(c.) Когда работа совершается против инерции тела, т. е. для ускорения его скорости, определения Ньютона показывают, что дополнительная кинетическая энергия, произведенная таким образом, равна работе, затраченной таким образом.

(d.) В абстрактной динамике мы просто считаем потерянной работу, затраченную против трения. Во времена Ньютона не было известно, что с ней происходит.

101. Оставляя, таким образом, на данный момент четвертую альтернативу, мы видим, что какая бы работа ни была затрачена, мы должны, согласно Ньютону, даже в абстрактной динамике признать, что она не теряется, а лишь преобразуется в эквивалентное количество, запасенное для будущего использования, либо в покоящейся форме (как, например, потенциальная энергия поднятого груза или согнутой пружины), либо в активной форме (как кинетическая энергия движущейся массы). Здесь, наконец, мы распознаем тот же вид сохранения, который мы обнаружили в материи. Но утверждение до сих пор является дефектным, как мы видели, в одной частности. Что происходит с работой, затраченной на преодоление трения? Или что происходит с энергией кузнечного молота после того, как он ударил по наковальне? На это может дать ответ только эксперимент. Давайте посмотрим, что он нам сказал.

Человека называли разумным животным, смеющимся животным и т. д., в зависимости от сиюминутной прихоти или настроения классификатора; но он, возможно, еще более определенно отделен от всех других животных, когда его определяют как «животное, умеющее готовить». Теперь нам всегда казалось чем-то почти чудесным, что даже ради такой высокой цели, как приготовление пищи или причинение изысканных пыток побежденному врагу, дикий человек когда-либо мог додуматься до процесса добывания огня трением. Учитывая его состояние и сравнивая его возможности и успех с успехами даже наших величайших современных физиков, мы не можем не рассматривать это как одно из самых великих и примечательных открытий, когда-либо сделанных в физике. Тем более примечательно, что такой человек, как Ньютон, хотя, конечно, знал об этом, абсолютно упустил его значение даже в тот самый момент, когда оно было единственным, что требовалось для заполнения серьезного пробела в одном из его самых грандиозных и важных практических обобщений.

Недостающее звено было почти восполнено Румфордом и Дэви в самом конце прошлого века. Кипячение воды Румфордом за счет тепла, выделяемого при сверлении пушки, и плавление льда Дэви путем трения в вакууме были убедительным доказательством как нематериальности тепла, так и конечной судьбы работы, затраченной на трение, которая, таким образом, рассматривается как превращающаяся в тепло; или, по крайней мере, эти эксперименты легко могли быть сделаны доказательными с помощью очень незначительных дополнений или модификаций методов или рассуждений их авторов. Но точная и формальная формулировка эквивалентности тепла и работы, необходимая для заполнения пробела в утверждении Ньютона, была впервые дана Дэви в 1812 году.

102. Давайте здесь сделаем паузу на мгновение и поразмышляем о положении, которого к тому времени достигло решение нашей проблемы. Видимая кинетическая энергия, такая как энергия пушечного ядра, выпущенного вверх, преобразуется по мере подъема в видимую потенциальную энергию. Когда ядро опускается, его энергия преобразуется обратно из потенциальной в кинетическую разновидность, пока, когда оно вот-вот ударится о землю, оно не будет иметь, или, вернее, имело бы, если бы не было атмосферы, столько же кинетической энергии, сколько оно имело, когда было впервые выпущено вверх.

Когда ядро однажды ударилось о землю, его кинетическая энергия видимого движения превращается при ударе в ту кинетическую энергию невидимого движения его частиц, которая называется теплом; и, вообще говоря, во всех случаях трения, удара и сопротивления атмосферы мы имеем превращение видимой энергии в тепло, как, например, когда железнодорожный поезд останавливается действием тормоза, когда кузнец ударяет молотом по наковальне, когда пушечное ядро движется сквозь воздух и нагревает его, или когда метеорит или падающая звезда становятся раскаленными из-за сопротивления, которое они встречают даже в более высоких и разреженных слоях атмосферы.

Таким образом, мы пришли к стадии рассмотрения тепла как вида молекулярной энергии, в которую часто превращается видимая энергия, и очень скоро после этого стало понятно, что существуют и другие формы молекулярной энергии, помимо тепла — некоторые из них потенциальные, а некоторые кинетические. Так, два вещества могут обладать взаимным химическим сродством, будучи отделенными друг от друга, точно так же, как поднятый камень стремится упасть обратно на землю, и мы получаем форму потенциальной энергии в одном случае так же верно, как и в другом. Когда, например, у нас есть углерод или уголь в наших подвалах или шахтах, а кислород в воздухе, мы обладаем запасом химической потенциальной энергии, который мы можем использовать в любой момент и превратить в процессе горения из потенциальной формы в кинетическую. Опять же, в электрическом токе мы, несомненно, имеем вид кинетической энергии, хотя ученых до сих пор озадачивает вопрос, какую форму невидимого движения подразумевает такой ток. Из всего этого, не будучи более обремененными научными деталями, наши читатели поймут, что существует много различных форм, некоторые из них потенциальные, а другие кинетические, в которых может проявляться энергия.

В то время как мы таким образом осознавали тот факт, что энергия может проявляться в различных формах, мы также начинали понимать, что она обладает великими способностями к трансмутации — переходя из одной формы в другую, и сэр У. Р. Гроув проделал хорошую работу на этой стадии исследования, собрав воедино различные случаи таких трансмутаций в своей работе о корреляции физических сил.

Несмотря на это, Джоулю и Колдингу, которые работали почти одновременно и с помощью хорошо продуманных экспериментальных методов примерно с 1840 года, оставалось независимо открыть и постепенно сформулировать, с помощью аргументов, основанных на единственно допустимом фундаменте — эксперименте, великий закон сохранения энергии. В своей наиболее общей форме утверждение о сохранении энергии является лишь завершенной версией отрывка, который мы уже процитировали из Ньютона; и экспериментальные открытия Румфорда и Дэви, расширенные и завершенные Джоулем и Колдингом, позволяют нам теперь перевести вторую или альтернативную интерпретацию Ньютоном его Третьего закона движения в современное утверждение о сохранении энергии.

В любой системе тел, которой не передается энергия внешними телами и которая не отдает энергию внешним телам, сумма различных потенциальных и кинетических энергий остается навсегда неизменной.

Другими словами, в то время как одна форма энергии превращается в другую — потенциальная в кинетическую и кинетическая в потенциальную, или один вид любой из них в другой, — каждое изменение представляет собой одновременно создание одного вида энергии и одновременное и равное уничтожение другого, причем общая энергия, как мы уже сказали, остается навсегда неизменной.

103. Принимая в качестве нашей «системы тел» всю физическую Вселенную, мы теперь видим, что, согласно критерию, который мы уже установили, энергия имеет столько же прав считаться объективной реальностью, сколько и сама материя. Но формы утверждения для них весьма заметно различаются. Мы раньше говорили о количестве материи без оговорок, но теперь мы говорим о сумме двух видов энергии. Давайте подумаем на мгновение об этом, и мы увидим, что в то время как (по крайней мере, по нашим нынешним знаниям) материя всегда остается той же самой, хотя она может быть замаскирована в различных комбинациях, энергия постоянно меняет форму, в которой она себя представляет. Одно подобно вечной, неизменной Судьбе или Necessitas древних; другое — сам Протей в разнообразии и быстроте своих превращений.

Φύσις, διαδόχαις σχημάτων τρισμυρίοις

ἀλλάσσεται τύπωμα, Πρωτέως δίκην,

πάντων ὅσ’ ἔστι ποικιλώτατον τέρας·

τῆς δ’ αὖτ’ Ἀνάγκης ἐστ’ ἀκίνητον σθένος,

μόνη δ’ ἁπάντων ταὐτὸ διαμένουσ’ ἀεὶ

βροτῶν τε καὶ θεῶν πάντ’ ἀποτρύει γένη.[37]

104. И опять же, энергия полезна нам исключительно потому, что она постоянно преобразуется. Когда шлюз закрыт или огонь потушен, механизм останавливается; когда человек не может переварить пищу, он полностью ломается. Уголь сам по себе, если не считать случайного ископаемого, которое он может содержать, или его все еще несколько неопределенного способа образования, или (если взять более низкую точку зрения) как материал для украшения, — вещь действительно очень бесполезная: его великая ценность заключается в его химическом сродстве, в силу которого он обладает большой потенциальной энергией по отношению к кислороду воздуха, которая очень легко может быть превращена в эквивалентное количество тепла. «Держите порох сухим» — это лишь один из способов сказать: «сохраняйте готовую трансформируемость вашей энергии». На самом деле, если мы на мгновение задумаемся над тем, что только что было сказано, а именно, что единственными реальными вещами в физической Вселенной являются материя и энергия, и что из них материя просто пассивна, то очевидно, что все физические изменения, которые происходят, включая те, которые неразрывно связаны с мыслями, а также действиями живых существ, являются лишь преобразованиями энергии. Таким образом, это исследование величайшей важности в отношении нынешней Вселенной: все ли формы энергии одинаково восприимчивы к трансформации? Чтобы увидеть важность этого вопроса, читателю достаточно задуматься о том, что если существует какая-либо одна форма энергии, менее легко или менее полно трансформируемая, чем другие, и если трансформации постоянно происходят, то все больше и больше всей энергии Вселенной неизбежно будет опускаться до этого более низкого уровня по мере продвижения времени. Следовательно, вся возможность трансформации должна неуклонно уменьшаться; на научном языке, хотя количество энергии остается навсегда неизменным, ее доступность неуклонно уменьшается.

105. Теперь каждый знает случай, в котором может присутствовать неограниченное количество энергии, никакая часть которой не доступна для трансформации. Это простой случай тепла в ряде тел, когда все они находятся при одной и той же температуре. Чтобы получить работу из тепла, мы должны иметь более горячие и более холодные тела, чтобы соответствовать, так сказать, котлу и конденсатору теплового двигателя; и точно так же, как мы не можем получить работу из стоячей воды, если она вся находится на одном уровне, т. е. если никакая ее часть не может падать, так точно так же мы не можем получить работу из тепла, если часть его не может падать с более высокой на более низкую температуру. Это замечание величайшей важности для нашего аргумента, и поэтому оно должно быть полностью разъяснено. К сожалению, пока невозможно сделать это, не вводя довольно много научных технических терминов, которые не подходят для подавляющего большинства читателей. В следующих восьми разделах мы постараемся объяснить это как можно проще. Читатель, который не может легко следовать за нами, может перейти, без разрыва непрерывности аргумента, сразу к ст. 114.

* 106. Первый шаг в исследовании превращения тепла в работу был сделан Сади Карно в 1824 году: шаг, который недавно был признан неоценимым во всех областях современной физической науки. Он разработал метод поразительной оригинальности с целью атаковать этот особый вопрос получения работы из тепла. Его выводы из его применения не все были правильными; это произошло, однако, не по вине метода, а из-за того, что он, к сожалению, предположил (хотя и с осторожностью, и под протестом, почти равносильным утверждению обратного) материальность тепла. Его метод охватывает две совершенно новые идеи:—

(1.) Что, по крайней мере, при наших нынешних знаниях, невозможно сделать вывод о связи между теплом и работой, пока нагретое или рабочее вещество не будет возвращено, после полного цикла операций, в свое начальное физическое состояние.

Очевидное, как только оно высказано, это утверждение было полностью проигнорировано (через двадцать лет после Карно) Сегеном и Майером, которых некоторые авторы до сих пор упорно выставляют основателями динамической теории тепла. Их спекуляции были полностью испорчены их нарушением этого принципа.

(2.) Что двигатель, чей цикл операций является обратимым, является совершенным двигателем, то есть дает максимально возможный объем работы из данного количества тепла при любых заданных температурах котла и конденсатора.

Термин «обратимый» здесь не используется в популярном смысле, в котором предполагается простое обращение направления движения каждой части, т. е. то, что более правильно было бы назвать «движением назад»; он используется в высшем смысле взятия двигателя, который преобразует определенное количество затраченного на него тепла в работу, в то время как он позволяет остальному опуститься из котла в конденсатор, а затем затрачивая на него то же количество работы с результатом забирания тепла обратно из конденсатора, добавления к нему теплового эквивалента затраченной таким образом работы и, таким образом, восстановления всей его первоначальной потери в тепле в котел; просто, по сути, обращая все результаты прямого действия.

* 107. Сэр У. Томсон в 1848 году был первым, кто напомнил о работе Карно после того, как Колдинг и Джоуль опубликовали свои экспериментальные открытия; и он указал, что действие обратимого двигателя дает то, что до того времени тщетно искали, — абсолютное определение температуры, определение, то есть, совершенно независимое от свойств любого конкретного вида материи. На самом деле очевидно, что, поскольку обратимость в смысле, который мы только что объяснили, является печатью совершенства в тепловом двигателе, все обратимые двигатели, независимо от рабочего вещества, будут при одних и тех же обстоятельствах, то есть при одних и тех же температурах котла и конденсатора, преобразовывать одну и ту же долю затраченного на них тепла в работу. Это, конечно, все еще оставляет широкий простор для выбора определения температуры: но то, которое было окончательно определено Томсоном, было выбрано (вследствие намека из некоторых экспериментальных результатов Джоуля) так, чтобы сделать абсолютное измерение почти согласующимся с измерением давно знакомого воздушного термометра. Поэтому оно выглядит следующим образом:—

Тепло, поглощенное совершенным двигателем, относится к теплу, отданному им, в той же пропорции, что и абсолютная температура котла к температуре конденсатора.

Конечно, вряд ли нужно указывать, что только избыток тепла, поглощенного над тем, которое отдано любым двигателем, может быть преобразован в полезную работу. Это сразу следует из закона сохранения энергии.

Эксперименты, проведенные Джоулем и Томсоном вместе, показали, что абсолютный нуль температуры находится почти на 274° ниже нуля по шкале Цельсия; так что по абсолютной шкале температура тающего льда составляет 274°, а температура воды, кипящей при стандартном давлении, — 374°.

* 108. В 1849 году Джеймс Томсон сделал очень примечательное применение рассуждений Карно, первое из серии таких применений, которые с тех пор оказали огромную услугу в расширении почти каждой области физики. Он показал, по сути, что, поскольку вода расширяется при замерзании, точка плавления льда должна понижаться под давлением. Сэр У. Томсон в том же году подтвердил этот вывод, вплоть до его численных деталей, прямым экспериментом. Сколь ничтожным ни кажется предсказанный и измеренный эффект (один градус Цельсия на каждые 2000 фунтов дополнительного давления на квадратный дюйм), теперь не может быть сомнений в том, что он, по крайней мере, очень далеко заходит в объяснении разнообразных эффектов необычайной пластичности ледникового льда, так прекрасно установленных прямыми измерениями Форбса.

* 109. Мы сказали, что Карно, к сожалению, основывал свои рассуждения на предполагаемой материальности (а следовательно, и неразрушимости) тепла. Поэтому стало вопросом большой важности найти, как правильно адаптировать его методы к истинной теории. Проверенное предсказание Джеймса Томсона уже дало правильный и абсолютно новый физический результат из принципов Карно. Как же тогда нам избавиться от его ложного предположения?

Клаузиус попытался сделать это в 1850 году, но его метод основан исключительно на наблюдаемом факте, что в общем тепло стремится от более горячих тел к более холодным. Мы знаем, что это не всегда так, ибо тонкая проволока может быть раскалена докрасна током от термоэлектрической батареи (из достаточного количества пар), где лед и кипящая вода используются только для охлаждения и нагревания чередующихся спаев. Здесь тепло, безусловно, переходит от более холодных тел к более горячему. Клаузиус, несомненно, несколько лет спустя расширил свое первоначальное утверждение, чтобы оно выглядело так: — Тепло не может само по себе переходить от более холодного тела к более горячему. Мы не считаем даже это достаточно очевидным для аксиомы, если бы оно было безусловно истинным, но, как будет видно в дальнейшем, это не так. На самом деле так называемая аксиома постоянно нарушается, хотя и в очень малом масштабе, в каждой массе газа.

* 110. Именно сэр У. Томсон (в 1851 году) первым правильно адаптировал великолепно оригинальные методы Карно к истинной теории тепла; и особенно примечательно отметить, как даже в то раннее время он видел всю опасность попытки установить что-либо слишком определенное по этому предмету. Ниже приводится аксиома, которую он дает:—

«Невозможно с помощью неодушевленного материального агента извлечь механический эффект из какой-либо части материи путем охлаждения ее ниже температуры самого холодного из окружающих объектов».

Но он добавляет следующее осторожное примечание:—

«Если эта аксиома будет отвергнута для всех температур, пришлось бы признать, что самодействующая машина могла бы быть приведена в действие и производить механический эффект путем охлаждения моря или земли, без предела, кроме полной потери тепла от земли и моря, или, в действительности, от всего материального мира».

Полная важность этого проявится в дальнейшем.

Тем, кто может принять аксиому Томсона с добавленным к ней объяснением, предложение Карно о том, что обратимый двигатель является совершенным (в смысле быть наилучшим возможным), доказывается сразу, ex absurdo (от противного), следующим образом.

Предположим, что мог бы существовать двигатель M, более совершенный, чем обратимый двигатель N. Заставьте их работать вместе как составной двигатель: M опускает тепло из котла в конденсатор и совершает работу; N затрачивает работу на перекачивание тепла обратно в котел. Если N заставить возвращать в котел при каждом ходе ровно столько, сколько M забирает из него, составной двигатель будет совершать внешнюю работу, ибо, по гипотезе, M более совершенен, чем N. Откуда берется работа? Не из котла, ибо он остается таким, каким был. Следовательно, N должен забирать больше тепла из конденсатора, чем M отдает ему; т. е. вы получаете работу путем охлаждения конденсатора.

Продолжите рассуждение немного дальше, и мы увидим, что если бы избыток работы, отдаваемой M, был затрачен на N, и таким образом никакая работа в целом не была бы ни затрачена, ни отдана, конденсатор был бы охлажден еще больше, а котел нагрет! Это, для большинства людей, казалось бы, подразумевает достаточный reductio ad absurdum (доведение до абсурда). Но Клерк-Максвелл показал, что это физически возможно, и тем самым полностью оправдал осторожность Томсона относительно его аксиомы. Поскольку это момент очень большой важности, мы не приносим извинений за то, что рассматриваем его довольно подробно.

* 111. Рассуждение Клерк-Максвелла приводится как зависящее от молекулярной теории газов, но единственная необходимость такого ограничения, по-видимому, заключается в том, что мы тем самым связываем рассуждение более непосредственно с Теплом, которое, согласно этой теории, считается энергией движения молекул газа. Иллюстрация, однако, является более общей и в то же время более простой, если мы сначала не будем ссылаться ни на тепло, ни на молекулярную гипотезу строения газов, а будем рассматривать вопрос просто как вопрос, касающийся возможных движений ряда маленьких материальных частиц.

Предположим, тогда, что большое число маленьких равных сферических частиц материи заключено в сосуд любой формы, и предположим далее, что (либо путем столкновения, либо путем силы отталкивания) каждая из них обладает способностью отскакивать от другой или от стенки сосуда, как если бы она была упругой и имела единичный коэффициент восстановления, как определено в трактатах по натурфилософии. Тогда можно показать, путем прямого расчета, что — запустите эти частицы как угодно, во всех направлениях и со скоростями, столь разнообразными, как нам угодно — через некоторое время, которое будет тем короче, чем больше число частиц, будет достигнуто своего рода постоянное состояние, в котором среди частиц преобладает определенный закон распределения скорости (тот же закон, что и закон Вероятности Ошибки, как его технически называют), причем большее число их имеет почти среднюю квадратичную скорость, а тех, которые имеют гораздо меньше или больше этого, становится все меньше и меньше по мере того, как дефект или избыток становится больше. Тенденция заключается к среднему распределению этих разновидностей скорости по всему сосуду, и удары по стенкам будут, таким образом, почти одинаковыми на каждый квадратный дюйм его поверхности. После этого — всегда при условии, что частиц достаточно много — нет заметного изменения в статистике группы, за исключением того, что касается отдельных частиц, которые иногда могут двигаться с большой, иногда с очень малой скоростью, но которые, в конечном счете, гораздо чаще будут двигаться со средней квадратичной скоростью, или, по крайней мере, с какой-то скоростью, очень близкой к ней. Следовательно, ни в одной части сосуда средняя энергия не будет заметно больше, чем в другой, и поэтому (поскольку речь идет только о содержимом сосуда) нет возможности получить из них работу. Но, призвав на службу мыслимых конечных существ (воображаемых Клерк-Максвеллом и названных демонами Томсоном), можно было бы существенно изменить это положение вещей, даже если бы эти существа не совершали абсолютно никакой работы.

* 112. Ибо предположим, что твердая перегородка, полная маленьких дверок (самих по себе не имеющих массы), помещена так, чтобы разделить сосуд на две части, и поставьте демона у каждой дверцы с инструкциями открывать ее на мгновение всякий раз, когда он видит, что может тем самым позволить быстро движущейся частице вылететь из первого отсека во второй, или медленно движущейся частице из второго в первый. Тогда, поскольку тенденция заключается не к равномерному распределению скорости среди частиц, а к распределению, которое включает более быстрые и более медленные в определенных пропорциях, мы можем представить себе этот процесс, продолжающийся достаточно долго, чтобы создать значительную разницу в средних скоростях частиц в двух отсеках, хотя число частиц в каждом отсеке может оставаться почти неизменным. Следствием будет, конечно, большее давление на квадратный дюйм на стенки второго отсека, чем первого; и таким образом, если бы перегородка была подвижной, можно было бы получить определенное количество работы, позволив ей двигаться. Таким образом, группа частиц, первоначально неспособная без внешней помощи совершать работу, может быть сделана способной совершать работу простым руководством, применяемым конечным разумом.