Ст. 75. Интенсивность света. Интенсивность света уменьшается с расстоянием от светящегося тела согласно тому же закону, который управляет звуком, теплом и электричеством. Мы уже видели (ст. 67), что интенсивность тепла уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, так что если тот же закон справедлив для света, что и для тепла, то, согласно закону обратных квадратов, если мы удвоим расстояние от светящегося тела, интенсивность света составит лишь 1/4 от того, что было в его первом положении. Если расстояние утроить, то интенсивность уменьшится в 1/9. Это легко доказать следующим экспериментом: предположим, у нас есть зажженная лампа, и на расстоянии 1, 2 и 3 футов соответственно у нас есть три квадратные поверхности. Тогда можно продемонстрировать, что свет, который падает на квадрат на расстоянии 1 фута, если позволить ему упасть на квадрат на расстоянии 2 футов, покроет площадь в четыре раза большую, чем первый квадрат; а если позволить ему упасть на квадрат на расстоянии 3 футов, он покроет площадь в девять раз большую. Следовательно, интенсивность света на квадрате на расстоянии 2 футов, покрывающем площадь в четыре раза большую, составит лишь 1/4 от того, что она есть на квадрате на расстоянии 1 фута, в то время как интенсивность света на квадрате на расстоянии 3 футов, который покрывает площадь в девять раз большую, составит лишь 1/9 от интенсивности, полученной первым квадратом.
Если разница в расстояниях, следовательно, представлена цифрами 1, 2 и 3 фута соответственно, интенсивность будет представлена цифрами 1, 1/4, 1/9. Уменьшение интенсивности света — это на самом деле уменьшение движения. Интенсивность ноты в звуке зависит от вибрации частиц воздуха, в то время как интенсивность света также зависит от вибраций эфирного атома.
Если, следовательно, мы получаем уменьшение вибрации эфирного атома по мере удаления от светящегося тела, можно легко увидеть, что интенсивность света на самом деле подразумевает уменьшение движения.
Теперь давайте применим закон обратных квадратов в отношении света к Солнечной системе. У нас есть Солнце с его огромной формой, светящейся огнями, как источник всего света для планетных миров, которые вращаются вокруг него. Год за годом, на протяжении многих веков, Солнце изливало свой свет в пространство со всех сторон, освещая планеты или другие тела, которые вращаются вокруг него, только с той стороны, которая обращена к Солнцу. Таким образом, Меркурий, на своем расстоянии около 36 000 000 миль, получает свет от Солнца, который имеет гораздо большую интенсивность, чем свет, который получает Венера, в то время как Венера получает свет большей интенсивности, чем свет, который получает Земля, а Земля получает свет большей интенсивности, чем любая из планет за пределами ее орбиты в Солнечной системе, таких как Марс, Юпитер, Сатурн, Уран или Нептун. Это уменьшение интенсивности света происходит согласно обратному квадрату расстояния от центрального тела, Солнца. Так что если у нас есть одна планета на вдвое большем расстоянии от Солнца по сравнению с другой планетой, интенсивность света на этом расстоянии будет составлять лишь 1/4 интенсивности, получаемой более близкой планетой. Это уменьшение интенсивности света, однако, может быть компенсировано разницей в составе атмосферы планет, благодаря чему может оказаться возможным, что самые отдаленные планеты наслаждаются климатическими условиями, подобными нашим.
Теперь мы доказали в предыдущей главе, что тепло — это отталкивающее движение, и так как те же эфирные волны дают начало явлениям света, то должно следовать, что свет в равной степени обладает отталкивающей силой на планеты, с которыми он вступает в контакт. Если это можно доказать, а я утверждаю, что это можно, то из явлений света мы узнаем, что существует сила, или, скорее, движение, всегда исходящее от Солнца по прямым линиям, как показано в предыдущей статье, которое уменьшается в силе или интенсивности обратно пропорционально квадрату расстояния. Таким образом, Солнце является не только центром притягательной силы, центростремительной силы или притягательной силы гравитации, которая распространяется через пространство по прямым линиям, уменьшаясь в интенсивности обратно пропорционально квадрату расстояния, но в то же время оно также является центром движения, то есть эфирного волнового движения света, которое идет точно по тому же пути, что и гравитационное притяжение, и которое подчиняется точно таким же законам. В отличие от гравитационного притяжения, однако, его сила и движение всегда направлены от центрального тела, Солнца; и если такое движение оказывает какую-либо силу на любую планету, с которой оно вступает в контакт, эта сила или движение может быть только отталкивающим движением, таким же образом, как тепло является отталкивающим движением. Предполагая, следовательно, что свет через посредство эфирных волн действительно оказывает это отталкивающее движение, то, согласно закону обратных квадратов, можно увидеть, что если расстояние планеты удвоится, отталкивающая сила эфирных световых волн уменьшится на 1/4, в то время как в то же время притягательная сила центростремительной силы также уменьшится на 1/4. Если, с другой стороны, расстояние планеты от Солнца будет уменьшено до 1/2 ее прежнего расстояния, то отталкивающая сила эфирных световых волн увеличится в четыре раза, но одновременно с этим увеличением произойдет увеличение притягательной силы гравитации, которая точно уравновесит увеличенную отталкивающую силу световых волн. Таким образом, предполагая, что в световых волнах существует эта отталкивающая сила, в Солнечной системе (которая является типом всех других систем) существуют две силы, или, скорее, два движения, так как все силы сводятся к движениям того или иного рода: одно движение всегда направлено от центрального тела, то есть движение эфирных световых волн, а другое направлено к центральному телу, то есть сила гравитации, которая, как мы увидим позже, также является движением эфира, чье влияние всегда направлено к центральному телу, будь то солнце, звезда или планета. Эти два движения, следовательно, подчиняются одному и тому же закону, а именно: их сила или интенсивность не только направлены по прямым линиям от центрального тела, но их интенсивность регулируется точно тем же законом обратных квадратов. Если отталкивающее движение удвоится, то притягательное движение или сила удвоятся также; если отталкивающее движение увеличится в четыре раза или уменьшится вдвое, то притягательная сила гравитации увеличится в четыре раза или уменьшится вдвое таким же образом, причем обе силы точно увеличиваются или уменьшаются в той же пропорции согласно закону обратных квадратов.
Ст. 76. Скорость света. Передача света не является мгновенной, так как для его распространения через пространство от светящегося тела, которое дает начало всему свету, как, например, Солнце, до тех пор, пока он не достигнет тела, которое он освещает, требуется время. Скорость световых волн, однако, настолько велика, что почти невозможно дать какое-либо сравнительное представление об их скорости передачи. Скорость световых волн была впервые установлена Ремером, датским астрономом, в 1675 году. Он установил скорость света с помощью наблюдений, сделанных над спутниками Юпитера. Его методы рассуждения легко понять, обратившись к следующей диаграмме.
Пусть S обозначает Солнце, а A и B — орбиту Земли вокруг Солнца; C E D — часть орбиты Юпитера вокруг Солнца, в то время как D E F представляет собой орбиту спутника Юпитера. Когда Земля, Юпитер и спутник находятся на одной прямой, спутник претерпевает затмение, проходя через тень, отбрасываемую Юпитером. Рёмер обнаружил, что существует разница во времени затмения, когда Земля находится в точке B, то есть когда она ближе всего к Юпитеру, и когда она находится в точке A, которая является той частью орбиты Земли, что наиболее удалена от Юпитера. Эта разница объяснялась тем фактом, что когда Земля находилась в точке A, свету приходилось преодолевать большее расстояние от Юпитера, чем когда Земля была ближе всего к Юпитеру, то есть в точке B. Таким образом, когда Земля была ближе всего к Юпитеру, свету предстоял более короткий путь, чем когда она была наиболее удалена от Юпитера. Он установил, что разница составляет около 16 минут, и пришел к выводу, что эта разница вызвана тем, что свету приходится пересекать орбиту Земли от B до A при своем более длинном пути, по сравнению с тем, когда ему нужно было достичь Земли только в точке B. Среднее расстояние от Земли до Солнца, то есть радиус орбиты Земли, составляет около 92,5 миллионов миль, так что диаметр орбиты Земли составляет около 185 000 000 миль, и если свету требуется около 16 минут, чтобы преодолеть это расстояние, мы обнаруживаем, что скорость света, согласно Рёмеру, составляет 192 500 миль в секунду. Однако результат, к которому пришел Рёмер, в то время не был общепризнанным, и лишь в 1728 году Брэдли открыл то, что известно как аберрация света, и этим открытием доказал, что свет передается через пространство не мгновенно, а с конечной скоростью; и что эта скорость довольно хорошо соответствует скорости, указанной Рёмером. Брэдли в своих астрономических наблюдениях заметил, что некоторые так называемые неподвижные звезды на самом деле не кажутся неподвижными, а описывают небольшие круги на небе каждый год. Этот факт сильно озадачил его, пока, наконец, он не нашел верное решение, приняв во внимание движение Земли по своей орбите вместе с тем фактом, что свет имеет конечную скорость. Этот результат показал, что свет от звезд распространяется с той же скоростью, что и свет от спутников Юпитера. Аберрацию света, как назвали его открытие, можно проиллюстрировать следующим образом: предположим, что вы стоите неподвижно и идет дождь, капли которого падают вертикально на зонт, который вы держите над собой. Как только вы начинаете идти, капли дождя, по-видимому, начинают наклоняться, и если ходьба сменяется бегом, то тем сильнее, по-видимому, будет наклон, который принимают капли дождя. Точно так же лучи света от звезды падали бы вертикально на Землю, если бы она была неподвижна, но поскольку Земля движется через пространство с переменной скоростью, это придает лучам света наклонное направление. Вычислив скорость Земли и установив точное наклонное направление лучей, можно определить скорость света. Брэдли сделал это и показал, что она почти совпадает с результатом, полученным Рёмером. Для проверки результатов, полученных этими двумя астрономами, были применены различные другие средства. Физо в 1849 году смог измерить скорость света, используя не планетарные или звездные расстояния, а просто расстояния в городе Париже; в то время как Фуко в 1860 году разработал метод измерения скорости света в воздухе или любой другой среде. Результаты, к которым пришли эти ученые, не оставляют сомнений в точной скорости света, которую теперь можно считать равной 186 000 миль, или 300 000 000 метров в секунду. Несмотря на эту огромную скорость, с которой распространяется свет, ближайшие звезды находятся так далеко, что их свету требуется около 3,5 лет, чтобы достичь Земли, в то время как ученые говорят нам, что некоторые из самых далеких звезд настолько удалены, что их свету требуются тысячи лет, чтобы достичь нашей Земли, двигаясь со скоростью 186 000 миль в секунду. Из подобных соображений мы получаем смутное представление о почти безграничных просторах Вселенной. Теперь давайте попробуем понять, что на самом деле означает эта скорость движения. Мы должны помнить, что свет вызван волновыми движениями в эфире, так что здесь мы имеем волновое движение, которое распространяется через эфир с огромной скоростью, уже упомянутой. Свету требуется около 8,5 минут, чтобы пройти путь от Солнца до Земли, расстояние в 92 000 000 миль. Наши самые быстрые поезда не развивают скорость 80 миль в час, и если бы поезд отправился от Солнца и продолжил свой путь через пространство с такой скоростью, ему потребовалось бы более 130 лет, прежде чем он достиг бы нашей Земли, в то время как свет совершил бы это путешествие за 8,5 минут. Мы имеем некоторое представление о скорости поезда, движущегося со скоростью 80 миль в час; какова же, однако, должна быть скорость волнового движения, которое движется в 22 500 раз быстрее? В ст. 56 мы видели, что всякая энергия есть энергия движения, и поэтому, где бы мы ни обнаружили движение любого рода или вида, там мы должны иметь сопровождающую его энергию или способность совершать работу. Итак, мы имеем здесь источник энергии в эфирных волнах, известных как световые волны, с их огромной скоростью, которая почти невообразима и безгранична. Какова же должна быть энергия, существующая в пространстве благодаря волновому движению эфира? Мы должны помнить в этом отношении, что мы имеем дело уже не с безфрикционной средой, а с материей, только в гораздо более разреженной и гораздо более упругой форме, чем обычная материя, но, тем не менее, материей, точно так же, как воздух считается материей, и, будучи материей, само ее движение придает световым волнам силу и мощь, которые делают их способными совершать работу. Вид совершаемой работы будет рассмотрен позже, когда мы будем иметь дело с динамической ценностью света. То, что мы не ощущаем силу и энергию световых волн, объясняется хорошо известным фактом, что их сила разбивается активностью атмосферных частиц, каждая из которых, в своих мириадах, постоянно движется с большой скоростью и поэтому бомбардирует световые волны, когда они пытаются достичь Земли. Таким образом, эфирные световые волны разбиваются и разрушаются и падают на Землю не со своей полной энергией или силой, а в смешанной форме, или с той отраженной энергией, которую мы называем светом. Если бы они приходили к нам и на Землю неразбитыми и беспрепятственными, точно так же, как они, по-видимому, делают это на нашем спутнике Луне, мы, несомненно, испытали бы совсем другие эффекты их энергии и силы, обусловленные их огромной скоростью.
Ст. 77. Динамическая ценность света. — Мы уже узнали (ст. 68), что тепло обладает динамической ценностью, причем эта ценность была измерена Джоулем, а ее эквивалент в футо-фунтах был точно установлен. Мы далее видели (ст. 69, об идентичности света и тепла), что те же самые эфирные волны, которые производят тепло, также участвуют в производстве света. Если, следовательно, эфирные волны, которые порождают тепло, обладают динамическим действием и эквивалентом, то из этого следует, что свет также должен обладать динамическим действием и эквивалентом, и такое действие должно быть выразимо в футо-фунтах. Джеймс Клерк Максвелл зафиксировал точный динамический эквивалент света. По этому вопросу он пишет: [14] «Если при ярком солнечном свете энергия света, падающего на квадратный фут, составляет 83,4 футо-фунта в секунду, то средняя энергия одного кубического фута солнечного света составляет около 0,000000882 футо-фунта, а среднее давление на квадратный фут составляет 0,000000882 фунта веса». Итак, мы имеем здесь точный динамический эквивалент, согласно Максвеллу, кубического фута солнечного света вблизи поверхности Земли и давления, оказываемого светом на тело, с которым он вступает в контакт.
Далее, лорд Кельвин [15] измерил точный динамический эквивалент кубической мили солнечного света, как вблизи поверхности Солнца, так и вблизи поверхности Земли, и в примечании добавляет, что отношение этих двух величин составляет 46 000 к 1. Таким образом, если динамическая ценность кубической мили солнечного света вблизи поверхности Земли представлена единицей, то ценность кубической мили солнечного света вблизи поверхности Солнца будет в 46 000 раз больше, в то время как он далее добавляет, что потребовалось бы 4140 лошадиных сил каждую минуту в качестве количества работы, необходимой для генерации энергии, существующей в кубическом километре света вблизи Солнца, причем километр равен примерно 1093 ярдам.
Профессор Чаллис [16] заявил в 1872 году, что «свет следует причислить к физическим силам, и его динамическое действие в равной степени следует приписывать давлению эфира». Теперь я хочу задать читателю такой вопрос: если свет обладает этим динамическим действием, то есть если он обладает движущей или толкающей силой, каков должен быть точный эффект динамического действия световых волн от Солнца на все планеты и метеоры, которые вращаются вокруг него? Мы знаем, что Солнце в 324 000 раз массивнее нашей Земли, что оно имеет диаметр около 856 000 миль и окружность более двух с половиной миллионов миль. Какова же, следовательно, должна быть энергия эфирных световых волн, которые оно посылает в путь через пространство во все стороны? Стокс [17] в отношении механической энергии света утверждает, что «количество энергии, изливаемой в пространство, соответствует в круглых числах 12 000 лошадиных сил на квадратный фут», и что каждый квадратный фут поверхности Солнца поставляет энергию с указанной выше скоростью. Количество футов на поверхности Солнца может быть приблизительно определено. Грубо говоря, на огромной форме Солнца имеется 2 284 000 000 квадратных миль поверхности, а в миле содержится 27 878 400 квадратных футов. Умножив эти два числа, мы можем установить точное количество квадратных футов на поверхности Солнца. Если, следовательно, каждый квадратный фут обладает механической ценностью, равной 12 000 лошадиных сил, каков должен быть механический эквивалент солнечного излучения света, которое оно изливает в пространство?
Я хочу привлечь внимание читателя к другому факту, а именно к тому, что свет всегда распространяется по прямым линиям от Солнца (ст. 76), и поэтому, если в свете вообще есть какое-либо механическое действие, то это действие должно быть таким, которое всегда направлено от Солнца по прямым линиям. Теперь опыт повсеместно учит нас, что если тело толкают, и толкают с такой силой, как было указано, то это тело не только движется, но движется в том направлении, в котором толкали бы предполагаемые лошади. Я уже показал (ст. 76), что путь света — это путь прямой линии, соответствующий пути притягательной силы гравитации; следовательно, эти лошади должны всегда толкать в направлении от Солнца по тому же пути, который принимает притягательная сила Солнца. Другими словами, механическое действие этих предполагаемых лошадей будет отталкивающим, причем это отталкивание обусловлено динамическим действием световых волн на тело, с которым они вступают в контакт. Если это верно, то не только тепло является отталкивающим движением, как указано в ст. 63, но и свет в равной степени обладает отталкивающим движением, поскольку его действие всегда направлено от Солнца. Мы могли бы продолжить следовать за предполагаемыми лошадьми, пока они продолжали свой путь через пространство, и мы обнаружили бы, что их энергия уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, отчасти потому, что чем дальше они продвигались в пространство, тем большую площадь им пришлось бы покрывать, и поэтому их энергия уменьшалась бы пропорционально.