Но Европа, равно как и магометанские народы Азии, не встретили этот взгляд с одобрением. Человеческая душа. Для них существует индивидуализированное олицетворение души и ожидание ее жизни после смерти. Животная ткань — лишь орудие для ее использования. Глаз — это окно, через которое этот таинственный принцип воспринимает окружающее; через ухо до его внимания доводятся членораздельные звуки и гармонии; посредством остальных органов становятся известными чувственные качества тел. Из безмолвных покоев и извилистых лабиринтов мозга закутанная в покрывало волшебница смотрит на внешний мир и удерживает покорное тело в непреодолимых чарах.
Распространение этих взглядов на природу мира. Это различие между восточными и европейскими представлениями о природе человека проявляется вновь в их представлениях о природе мира. Первые видят в нем лишь гигантский механизм, в котором звезды и небесные сферы рассеивают энергию и проходят через предопределенные мутации. Вторые, обладая более совершенной философией и более высокой наукой, утверждают существование личного Бога, который рассматривает события и упорядочивает их в развернутой перед Ним грандиозной панораме.
ГЛАВА XI. ЕВРОПЕЙСКАЯ ЭПОХА РАЗУМА — (продолжение). СОЕДИНЕНИЕ НАУКИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
Европейский прогресс в приобретении точных знаний. — Его сходство с прогрессом Греции.
Открытия, касающиеся воздуха. — Его механические и химические свойства. — Его отношение к животным и растениям. — Ветры. — Метеорология. — Звуки. — Акустические явления.
Открытия, касающиеся океана. — Физические и химические явления. — Приливы и отливы, течения. — Облака. — Разложение воды.
Открытия, касающиеся других материальных веществ. — Прогресс химии.
Открытия, касающиеся электричества, магнетизма, света, тепла.
Механическая философия и изобретения. — Физические приборы. — Иллюстрация результатов на примере хлопчатобумажного производства. — Паровая машина. — Отбеливание. — Каналы. — Железные дороги. — Усовершенствования в конструировании машин. — Происходящие социальные изменения. — Их влияние на интеллектуальную активность.
Научный вклад различных наций, и особенно Италии.
[366] Эпоха разума в Европе представляет все особенности Эпохи разума в Греции. Здесь есть современные представители царя Птолемея Филадельфа среди его печей и тиглей; Гиппарха, составляющего каталог звезд; Аристилла и Тимохариса с их каменными квадрантами и армиллами, определяющих движения планетарных тел; Эратосфена, измеряющего размеры земли; Герофила, препарирующего человеческое тело; Архимеда, устанавливающего законы механики и гидростатики; Манефона, сопоставляющего летописи древних династий Египта; Евклида и Аполлония, совершенствующих математику. Аналогии между Эпохой разума в Европе и в Греции. Здесь имеются ботанические сады и зоологические зверинцы, подобные александрийским, и экспедиции к истокам Нила. Направление мысли то же самое, но прогресс идет в гораздо больших масштабах и иллюстрируется более внушительными результатами. [367] Исследовательские путешествия на Мадагаскар заменены плаваниями вокруг света; вращающаяся паровая машина Герона — паровой машиной двойного действия Ватта; великая галера Птолемея со множеством рядов гребцов — океанским пароходом; одиночный сторожевой огонь на Фаросе — тысячей маяков с их постоянными и проблесковыми огнями; курьер на арабском скакуне — локомотивом и электрическим телеграфом; скрипторий в Серапеуме с его папирусными полками — бесчисленными печатными станками; «Альмагест» Птолемея — «Началами» Ньютона; а сам Мусей — английскими, французскими, итальянскими, немецкими, голландскими и русскими философскими обществами, университетами, колледжами и другими учебными заведениями.
Европейский прогресс в приобретении знаний. Настолько грандиозен масштаб, в котором возобновилось это возделывание науки, так многочисленны те, кто ею занят, столь стремительно продвижение вперед и столь велики материальные преимущества, что нет никакого труда оценить эпоху, характеристикой которой они являются. Самый поверхностный очерк позволяет сразу же узнать ее сходство с тем периодом греческой жизни, о котором я упомянул. Чтобы выделить ее черты, я посвящу несколько страниц беглому обзору успехов в некоторых отраслях науки, избрав для этой цели темы, представляющие общий интерес.
Во-первых, что касается атмосферы и связанных с ней явлений.
Атмосфера. На основе наблюдений за сумерками, упругостью воздушных тел и сгущающим действием холода было подтверждено высказанное ранее Альхазеном заключение о том, что атмосфера не простирается в пространстве беспредельно. Ее высота оценивается примерно в сорок пять миль. В силу ее сжимаемости большая ее часть находится в гораздо меньших пределах; будь она одинаковой плотности, она простиралась бы не более чем на 29 000 футов. Следовательно, сравнивая ее с размерами земли, она представляет собой ничтожную воздушную оболочку, толщина которой не составляет и восьмидесятой доли расстояния до центра Земли, а ее необъятность — сплошная иллюзия. Она соотносится с землей примерно так же, как пушок на персике соотносится с самим персиком.
Основа для механической теории атмосферы [368] была заложена сразу же, как только были восстановлены справедливые представления о давлениях жидкостей, преподававшиеся некогда Архимедом, исследованы условия вертикальных и косых давлений, дано доказательство равенства давлений во всех направлениях и представлено подтверждение того, что сила жидкости на дно сосуда может быть значительно больше ее веса.
Ее механические соотношения. Те из этих выводов, которые подлежали применению, вскоре были перенесены на случай воздушных тел. Был продемонстрирован вес атмосферы, ее давление проиллюстрировано и измерено; затем последовал спор о действии насосов и ниспровержение аристотелевской доктрины о боязни пустоты. Одновременно произошли изобретение барометра и доказательство его истинной теории — как на колокольне в Париже, так и на горе в Оверни. Изобретение воздушного насоса и его прекрасные иллюстрации свойств атмосферы необычайным образом расширили вкус к натурфилософии.
Ее химические соотношения. За механикой воздуха вскоре последовала его химия. С отдаленных времен он числился среди элементов, хотя и считался подверженным порче или загрязнению. Великое открытие газообразного кислорода поставило его химические отношения на надлежащее место. Один за другим были открыты другие газы, как простые, так и сложные. Тогда было признано, что атмосфера является общим резервуаром для всех газов и паров, и возникла необходимость разрешить проблему: не претерпевала ли она когда-либо в ходе веков изменений в своем составе.
Антагонизм животных и растений. Отрицательное решение этой проблемы, по крайней мере в том, что касается нескольких тысяч лет, неизлечимо повлекло за собой признание антагонизма животных и растений и их взаимного уравновешивания, причем последние выполняют свою обязанность под влиянием солнца, хотя оно находится на расстоянии ста миллионов миль. Отсюда выяснилось, что общая сумма животной жизни приводится в соответствие с растительной не посредством непрекращающихся вмешательств, а благодаря действию естественных причин и законов — заключение тем более впечатляющее, что оно охватывает все живые существа [369] и включает даже самого человека. Детали этих исследований доказали, что органическая субстанция растений конденсируется из неорганического воздуха, в который возвращается таковая всех животных, причем частицы движутся в вечно повторяющихся циклах: то в воздухе, то в растениях, то в животных, то снова в воздухе, а импульс движения исходит от солнца, от которого пришла сила, заключенная в тканях растений и в конечном счете высвобождающаяся в наших кострах, сияющая в наших пламенах, отягощающая нас в лихорадках и поражающая нас в румянце стыда.
Ветры; их происхождение и природа. Поскольку органические возмущения вследствие дыхания и роста растений происходят в самом нижнем слое воздуха, однородность его состава была бы невозможна без деятельности ветров и диффузии газов, которая, как было обнаружено, происходит при любом давлении. Ветры были в конце концов правильно отнесены к влиянию солнца, тепло которого согревает воздух, заставляя его подниматься, в то время как другие порции втекают снизу. Было дано объяснение бризов — морских и береговых, а в пассатах было найдено доказательство вращения земли. В более позднее время последовало объяснение муссонов через попеременное нагревание и охлаждение Азии и Африки по разные стороны экватора, а также торнадо, представляющих собой диски воздуха, вращающиеся вокруг перемещающейся оси диаметром в сто или сто пятьдесят миль, причем ось движется по криволинейной траектории со скоростью поступательного движения в двадцать или двадцать пять миль в час, а движения в противоположных полушариях земного шара происходят в противоположных направлениях.
Поскольку экваториальные штили и пассаты получили объяснение на физических принципах, было признано, что ветры высоких широт, сколь бы прословуто неопределенными они ни были, зависят подобным же образом от физических причин.
С этими ощутимыми движениями соседствуют другие, менее очевидные. По воздуху и благодаря движениям в нем до нас передаются звуки.
О звуках; их скорость. Александрийские математики сделали звук предметом своих излюбленных штудий. Современная акустика возникла из осознания того, что от звучащего тела ничего не исходит, но его части вибрируют и воздействуют на среду между ним и ухом. Не [370] только с помощью воздушного насоса, но также благодаря наблюдениям в разреженной атмосфере верхних слоев было показано, что интенсивность звука зависит от плотности. На вершине горы грохот пистолета звучит не громче хлопнувшей в долине хлопушки. Что касается постепенного распространения звуков, невозможно было наблюдать стрельбу из огнестрельного оружия на расстоянии, не заметив, что вспышка видна тем дольше перед грохотом, чем больше расстояние. Флорентийские академики попытались определить скорость и нашли ее равной 1148 футам в секунду. Более точные и недавние эксперименты определили ее в 1089,42 фута при температуре замерзания воды; однако скорость, хотя и не зависит от плотности, увеличивается с температурой из расчета 1,14 фута на каждый градус. Для других сред показатель иной: для воды — около 4687 футов в секунду, а в чугуне — примерно в 10 с половиной раз больше, чем в воздухе. Все звуки, независимо от их тона или интенсивности, движутся с одинаковой скоростью, причем сама среда как масса остается неподвижной. Никакой звук не может пройти через вакуум. Внезапная воздушная конденсация, сопровождающая распространение звука, порождает мгновенное выделение тепла, которое увеличивает упругость воздуха, и поэтому скорость выше 916 футов в секунду — теоретического показателя в противном случае.
Акустические явления. Переходя от звукопроводящих сред к звучащим телам, было показано, что различие между высокими и низкими звуками зависит от частоты вибрации. Ухо не может воспринимать звук, возникающий менее чем при тридцати двух вибрациях в секунду, и более чем при 24 000. Фактическое число вибраций в заданной ноте подсчитывалось с помощью вращающихся колес и других приспособлений. У меня нет места для изложения исследований многих других акустических фактов: отнесения звуков к фазам конденсации и разрежения в упругой среде, происходящим в нормальном направлении; изменений тона, интенсивности, качества; прохождения по кривым линиям и вокруг препятствий; порождения симпатических звуков; узловых точек; эффекта язычков; явлений труб, флейт и других духовых инструментов; различных вибраций твердых тел, таких как колокола, или мембран, таких как барабаны; видимых акустических линий; отражения [371] волновых колебаний поверхностями различной формы; их интерференций, благодаря которым, сколь бы интенсивными они ни были по отдельности, их можно заставить порождать тишину; равно как и шепчущих галерей, эха, природы членораздельных звуков, физиологии голосовых и слуховых органов человека и конструирования говорящих машин.
Океан; его размеры. Подобно воздуху, океан, покрывающий три четверти земной поверхности, при приведении к надлежащему эталону измерения теряет очень многое из своего внушительного вида. Лак, покрывающий двенадцатидюймовый глобус, передает его относительный размер вполне адекватно.
Приливы и отливы и течения. На основе теории гравитации приливы и отливы океана получили объяснение как зависящие от силы притяжения солнца и луны. Его течения в общих чертах аналогичны воздушным. Они берут начало в возмущающем действии солнечного тепла, причем температура моря колеблется от 85° в жарком поясе до точки замерзания по мере приближения к полюсам. Его удельный вес на экваторе оценивается в 1,028; однако эта плотность неизбежно меняется в зависимости от скорости поверхностного испарения: чистый пар поднимается, оставляя более концентрированный соляной раствор. Таким образом, эффект заключается в некотором противодействии расширению воды от тепла, ибо солнечные лучи, проникая на несколько футов ниже поверхности, соответственно повышают температуру этой части, которая расширяется и становится легче; но одновременно поверхностное испарение стремится сделать воду тяжелее. Несмотря на это, течения устанавливаются благодаря преобладанию расширения, и среди них Гольфстрим является для нас наиболее ярким примером.
Эффекты океанских течений. Физическое действие солнечных лучей, вызывающее течения, работает через расширение воды, теплые части которой поднимаются к поверхности, а более холодные снизу устремляются им на смену. Эти течения, как горячие, так и холодные, подвержены влиянию суточного вращения земли, причем действие по сути такое же, как и для ветров. Они оказывают столь сильное влияние в качестве переносчиков тепла, что нарушают обычное климатическое соотношение, зависящее от положения солнца. Таким образом, Гольфстрим — [372] река горячей воды в холодном море — как только он растекается по поверхности Атлантики в более высоких ширтах, высвобождает в воздух тепло, принесенное им из тропического пояса; и оно, несомое юго-западным ветром, который дует в тех местах большую часть года, к западной части европейского континента, повышает на много градусов среднюю годовую температуру, тем самым не только регулируя распределение животных и растений, но также влияя на человеческую жизнь и ее занятия, делая приятными места, которые в противном случае были бы суровыми, и даже способствуя прогрессу цивилизации. Все, что способно повлиять на тепло, объем, скорость, направление такого течения, немедленно влечет за собой важные последствия в органическом мире.
Физические и химические отношения воды. Александрийская школа достигла верных представлений о механических свойствах воды как эталона жидкостей. Однако это знание было полностью утрачено в Европе на многие века и не было обретено вновь до времен Стевина и Галилея, которые восстановили правильные взгляды на природу давления, как вертикального, так и косого, и заложили науки гидростатику и гидродинамику на точных основаниях. Флорентийские академики на основе экспериментов с водой, заключенной в золотой шар, пришли к выводу, что она несжимаема, — ошибка, впоследствии исправленная, а ее сжимаемость — измеренная. Было показано, что различные состояния, в которых она встречается — лед, вода, пар, — полностью зависят от количества содержащейся в ней скрытой теплоты. Из этих исследований берет начало изобретение паровой машины, про которую можно сказать, что она произвела революцию в мировой промышленности. Вскоре после объяснения причины ее трех состояний последовало великое открытие того, что мнение прошлых веков о ее элементарной природе совершенно ошибочно. Она не является простым элементом, но состоит из двух компонентов — кислорода и водорода, что было строго доказано ее разложением и синтезом. Постепенно внедрялись более правильные взгляды на природу испарения; было обнаружено, что газы и пары сосуществуют в одном и том же пространстве не из-за своей взаимной растворяющей способности, а благодаря собственной и независимой упругости. Мгновенное [373] образование паров в вакууме показало, что определяющим условием является теплота, причем вес пара, способного существовать в данном пространстве, пропорционален температуре. Были получены более научные взгляды на природу максимальной плотности, и на этих принципах было осуществлено существенное усовершенствование паровой машины низкого давления — кажущийся парадокс конденсации пара без охлаждения цилиндра.
Подобным же образом много света было пролито на метеорологические функции воды. Было замечено, что суточное испарение с поверхности земли зависит от количества получаемого тепла, причем пар невидимо поднимается в воздух, пока не достигнет области, где температура достаточно низка. Далее происходит конденсация в пузырьки диаметром возможно в 1/50 000 дюйма, и из мириад таких шариков состоит облако. Облака и их номенклатура. Для облаков, несмотря на их многочисленные формы и аспекты, была дана классификация — перистые, кучевые, слоистые и т. д. Стало очевидным, почему одни рассеиваются и исчезают при встрече с более теплыми или сухими пространствами, а другие ниспадают в виде дождя. Было показано, что капли не могут быть чистыми, поскольку они вступают в контакт с пылью, растворимыми газами и органическим веществом в воздухе. Возвращение воды в море. Просачиваясь в землю, вода выходит наружу в виде родников, загрязненных всем, что есть в почве, и находит свой путь через ручейки и реки обратно в море, и таким образом осуществляется дренаж стран. По такому возвратному пути она попадает в резервуар, откуда отправилась; тепло солнца подняло ее из океана, притяжение земли возвращает ее туда же; и, поскольку запас тепла неизменен из года в год, приводимое в движение количество должно быть тем же самым. С этими движениями связаны сопутствующие результаты немаловажной важности. Каждая капля дождя, падающая на землю, дезинтегрирует и разрушает участки почвы; каждый поток несет в море твердое вещество. Удел геологии — оценивать огромный совокупный объем обломков: размытые континенты и образованные новые континенты, а также преображенное и обновленное лицо земли.