«Предварительное рассуждение об изучении естественной философии»

(288.) Это ожидание не было обмануто. Столь давно до времени, о котором мы говорим, как первый год нынешнего столетия, наш прославленный соотечественник, покойный доктор Томас Юнг, установил принцип в оптике, который, рассматриваемый как физический закон, едва ли имеет себе равных по красоте, простоте и широте применения во всем круге науки. Рассматривая способ, которым вибрации двух музыкальных звуков, прибывающих одновременно к уху, воздействуют на чувство впечатлением звука или тишины в зависимости от того, способствуют ли они или противодействуют эффектам друг друга, он был приведен к идее, что то же самое должно быть справедливо для света, как и для звука, если теория, которая делает свет аналогичным звуку, является истинной; и что, следовательно, два луча света, исходящие из одного и того же источника, в один и тот же момент и прибывающие в одно и то же место разными путями, должны усиливать или полностью или частично уничтожать эффекты друг друга в зависимости от разницы в длине путей, описанных ими. То, что два света должны при любых обстоятельствах соединяться, чтобы произвести тьму, может показаться странным, но это буквально верно; и это было даже замечено давно как странный и необъяснимый факт Гримальди в его экспериментах по инфлексии света. Экспериментальные средства, которыми доктор Юнг подтвердил этот принцип, который известен в оптике под названием интерференции лучей света, были столь же просты и удовлетворительны, как и сам принцип прекрасен; но верификации его, извлеченные из объяснения, которое он дает явлениям, по-видимому, наиболее отдаленным, еще более таковы. Цвета тонких пленок Ньютона были первыми явлениями, к которым их автор применил его с полным успехом. Его следующим замечательным применением было применение к явлениям дифракции, чему, в руках г-на Френеля, позднего выдающегося французского геометра, он также предоставил полное объяснение, и притом в случаях, к которым гипотеза Ньютона, по-видимому, не могла быть применена, и через усложнение обстоятельств, которые могли бы служить очень суровым испытанием для любой гипотезы.

(289.) Простой и прекрасный эксперимент по интерференции поляризованного света, принадлежащий Френелю и Араго, позволил им применить закон доктора Юнга к цветам, производимым кристаллическими пластинами в поляризованном пучке, и тем самым предоставил ключ ко всем сложностям этих великолепных, но сложных явлений. Ничего теперь не недоставало для рациональной теории двойного преломления, кроме как создать гипотезу о некотором способе, которым свет мог бы мыслиться распространяющимся через упругую среду, предполагаемую передающей его, таким образом, чтобы не быть противоречащим ни одному из фактов, ни общим законам динамики. Эта существенная идея, без которой все, что было сделано ранее, было бы неполным, была также предоставлена доктором Юнгом, который, с проницательностью, которая сделала бы честь самому Ньютону, объявил, что для приспособления учения Гюйгенса к явлениям поляризованного света необходимо мыслить способ распространения светового импульса через эфир иначе, чем способ звукового импульса через воздух. В последнем частицы воздуха продвигаются и отступают; в первом частицы эфира должны предполагаться дрожащими латерально.

(290.) Принимая это как основу своих рассуждений, Френель преуспел в возведении на ней теории поляризации и двойного преломления, столь счастливой в своей адаптации к фактам и в совпадении с опытом результатов, выведенных из нее посредством самого сложного анализа, что трудно представить ее необоснованной. Если это так, то это по крайней мере самая любопытно искусственная система, которую когда-либо видела наука; и является ли она таковой или нет, до тех пор, пока она служит для группировки в одном всеобъемлющем поле зрения массы фактов, почти бесконечных по числу и разнообразию, для рассуждения от одного к другому и для установления аналогий и отношений между ними; на какой бы гипотезе она ни основывалась, или какие бы произвольные допущения она ни делала относительно структур и способов действия, она никогда не может рассматриваться иначе как самое реальное и важное приращение к нашему знанию.

(291.) Тем не менее, отнюдь не невозможно, что ньютоновская теория света, если ее культивировать с таким же прилежанием, как гюйгенсовскую, могла бы привести к столь же правдоподобному объяснению явлений, ныне рассматриваемых как находящиеся вне ее досягаемости. Г-н Био является автором гипотезы, которую мы уже упоминали, о вращательном движении частиц света вокруг их осей. Он использовал ее только для весьма ограниченной цели; но она могла бы, несомненно, быть доведена гораздо дальше; и путем допущения только регулярного испускания световых частиц через равные интервалы времени и в подобных состояниях движения от светящегося тела, что не кажется очень вынужденным предположением, все явления интерференции, по крайней мере, были бы объяснены достаточно легко без допущения эфира.

(292.) Оптическое исследование кристаллических веществ дает один из многих прекрасных примеров того прояснения, которое каждая отрасль науки способна дать каждой другой. Неутомимые исследования доктора Брюстера и других показали, что явления, проявляемые поляризованным светом при его прохождении через кристаллы, дают верное указание на наиболее важные моменты, относящиеся к строению самих кристаллов, и таким образом становятся ценнейшими признаками, по которым можно распознать их внутреннее строение. Именно Ньютон первым показал, какое значение как физический признак — как указание на другие свойства — может приобрести действие тела на свет; но признаки, предоставляемые использованием поляризованного света как инструмента экспериментального исследования, столь заметны и сокровенны, что можно почти сказать, что они снабдили нас своего рода интеллектуальным чувством, посредством которого мы способны исследовать внутреннее расположение тех удивительных структур, которые Природа воздвигает своей утонченной и невидимой архитектурой, с деликатностью, ускользающей от нашего понимания, но с симметрией и красотой, которыми мы никогда не устаем восхищаться. С этой точки зрения наука оптика оказала минералогии и кристаллографии услуги не менее важные, чем астрономии изобретением телескопа или естественной истории — микроскопа; в то время как отношения, которые были обнаружены существующими между оптическими свойствами тел и их кристаллическими формами, и даже их химическими привычками, дали многочисленные и прекрасные примеры общих законов, заключенных из трудоемкой и мучительной индукции, и любопытно иллюстрирующих простоту природы, как она медленно выходит из запутанной массы частностей, в которых, поначалу, ни порядок, ни связь не могут быть прослежены.

ГЛ. III.

О КОСМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ.

Астрономия и небесная механика.

(293.) Астрономия, как было замечено в первой части этого дискурса, как наука наблюдения, сделала значительный прогресс среди древних: действительно, это была единственная отрасль физической науки, которую можно было рассматривать как культивировавшуюся ими с какой-либо степенью прилежания или реального успеха. Халдейские и египетские записи предоставили материалы, из которых движения солнца и луны могли быть вычислены с достаточной точностью для предсказания затмений; и некоторые замечательные циклы, или периоды лет, в которые лунные затмения возвращаются почти в том же порядке, были установлены наблюдением. Учитывая крайнее несовершенство их средств измерения времени и пространства, это было, пожалуй, столько, сколько можно было ожидать в тот ранний период, и это продолжалось некоторое время в философском духе справедливого размышления, который, если бы был продолжен, едва ли мог не привести к здравым и важным заключениям.

(294.) К сожалению, однако, философия Аристотеля установила как принцип, что небесные движения регулируются законами, свойственными им самим и не имеющими родства с теми, которые преобладают на земле. Проведя таким образом широкую и непроходимую линию разделения между небесной и земной механикой, она поместила первую совершенно вне рамок экспериментального исследования, в то же время препятствуя прогрессу последней допущением принципов относительно естественных и неестественных движений, поспешно принятых из самых поверхностных и беглых замечаний, не заслуживающих даже названия наблюдения. Астрономия, следовательно, оставалась веками наукой простого учета, в которой теория не играла никакой роли, кроме как в той мере, в какой она пыталась примирить неравенства небесных движений с тем принятым законом равномерного кругового обращения, который один только считался совместимым с совершенством небесного механизма. Отсюда возник громоздкий, если не самопротиворечивый, массив гипотетических движений солнца, луны и планет по кругам, центры которых переносились вокруг в других кругах, а эти опять в других без конца — «цикл на эпицикле, орбита на орбите», — пока наконец, по мере того как наблюдение становилось более точным и постоянно добавлялись новые эпициклы, абсурдность столь громоздкого механизма не стала слишком очевидной, чтобы ее терпеть. Были выражены сомнения, которым сарказм монарха придал хождение, которого они могли не получить в период, когда люди едва осмеливались довериться самим себе, чтобы думать; и наконец Коперник, провозглашая свое собственное или возрождая пифагорейское учение, которое помещает солнце в центр нашей системы, придал астрономии простоту, которая, в контрасте со сложностью предшествующих взглядов, сразу же снискала согласие.

(295.) Элегантный писатель, которого мы уже имели случай цитировать, кратко и изящно объяснил смутные понятия, которые так долго преобладали относительно строения нашей системы, и трудность, испытываемую в приобретении истинного понятия о расположении ее частей. «Мы видим ее», — замечает он, — «не в плане, а в сечении». Причина этого в том, что наша точка наблюдения лежит в ее общей плоскости, но понятие, которое мы стремимся сформировать о ней, — это не понятие ее сечения, а ее плана. Это как если бы мы попытались прочитать книгу или разобрать страны на карте, имея глаз на уровне бумаги. Мы можем судить непосредственно о расстояниях объектов только по их размерам, или, скорее, об их изменении расстояния по их изменению размера; также у нас нет никаких средств установления, иначе как косвенно, даже их положений, одного среди другого, из их кажущихся мест, как они видны нами. Теперь, вариации в кажущемся размере солнца и луны слишком малы, чтобы допустить точное измерение без использования телескопа, а тела планет даже не могут быть различимы как имеющие какой-либо отчетливый размер невооруженным глазом.

(296.) Коперниканская система, однажды принятая, однако, эта трудность концепции, по крайней мере, эффективно преодолевается, и становится простой задачей геометрии и вычисления определить, из наблюдаемых мест планеты, ее реальную орбиту вокруг солнца и другие обстоятельства ее движения. Это Кеплер выполнил для орбиты Марса, которую он установил как эллипс, имеющий солнце в одном из своих фокусов; и тот же закон, будучи распространенным путем индуктивной аналогии на все планеты, был найден подтвержденным в случае каждой. Это, вместе с другими замечательными законами, которые обычно цитируются в физической астрономии под названием законов Кеплера, составляет, несомненно, самую важную и прекрасную систему геометрических отношений, которые когда-либо были открыты простым индуктивным процессом, независимым от какого-либо рассмотрения теоретического рода. Они включают в себя компендиум движений всех планет и позволяют нам назначать их места на их орбитах в любой момент времени прошлого или будущего (не принимая во внимание их взаимные возмущения), при условии, что некоторые чисто геометрические задачи могут быть численно решены.

(297.) Это было не так, однако, долго после времени Кеплера, что реальная важность этих законов могла быть прочувствована. Рассматриваемые сами по себе, они предлагали, это правда, прекрасный пример регулярного и гармоничного расположения в величайшем из всех творений, и поразительный контраст громоздкому механизму циклов и эпициклов, которые предшествовали им; но там их полезность, казалось, заканчивалась, и, действительно, Кеплера упрекали, и не без видимости причины, в том, что он сделал фактическое вычисление мест планет более трудным, чем прежде, ресурсы геометрии были тогда неадекватны для решения задач, к которым приводило строгое применение его законов.

(298.) Первым результатом изобретения телескопа и его применения к астрономическим целям, Галилеем, было открытие диска и спутников Юпитера — системы, предлагающей прекрасную миниатюру той большей, частью которой она является, и представляющей глазу чувства, в один взгляд, то расположение частей, которое в самой планетарной системе различается только глазом разума и воображения (см. 195). Кеплер имел удовлетворение видеть установленным, что закон, который он открыл для связи времен обращения планет с их расстояниями от солнца, остается в силе также при применении к периодам обращения этих маленьких спутников вокруг центра их главного; таким образом, демонстрируя его как нечто большее, чем просто эмпирическое правило, и зависящее от сокровенной природы самого планетарного движения.

(299.) Было возражено против учения Коперника, что, если бы оно было истинным, Венера должна была бы появляться иногда рогатой, как луна. На это он ответил, признавая заключение и утверждая, что, если бы мы когда-нибудь смогли увидеть ее фактическую форму, она бы выглядела так. Легко представить, с какой силой это применение поразило бы каждый ум, когда телескоп подтвердил это предсказание и показал планету точно так, как и философ, и его оппоненты согласились, она должна была бы выглядеть. История науки предлагает, пожалуй, только один пример, аналогичный этому. Когда доктор Хаттон изложил свою теорию консолидации горных пород путем применения тепла, на большой глубине под дном океана, и особенно мрамора путем фактического плавления; было возражено, что, каким бы ни был случай с другими, с известняковыми или мраморными породами, по крайней мере, невозможно допустить такую причину консолидации, поскольку тепло разлагает их вещество и превращает его в негашеную известь, вытесняя углекислый газ и оставляя вещество, совершенно неплавкое и неспособное даже к агглютинации от тепла. На это он ответил, что давление, под которым применялось тепло, предотвратило бы выход углекислого газа; и что, будучи удержанным, можно было бы ожидать, что он придаст ту плавкость соединению, которой не хватало простой негашеной извести. Следующее поколение увидело это предвосхищение превращенным в наблюдаемый факт и подтвержденным прямыми экспериментами сэра Джеймса Холла, который фактически преуспел в расплавлении мрамора, удерживая его углекислый газ под сильным давлением.

(300.) Кеплер, среди множества смутных и даже диких спекуляций о причинах движений, законы которых он развил столь прекрасно и с таким терпеливым трудом, получил проблеск общего закона инерции материи, как применимого к великим массам небесных тел, так и к тем, с которыми мы знакомы на земле. После Кеплера Галилей, в то время как он нанес завершающий удар аристотелевским догмам, которые воздвигли барьер между законами небесного и земного движения, своим мощным аргументом и язвительной насмешкой, способствовал, своими исследованиями законов падающих тел и движений снарядов, заложению фундамента истинной системы динамики, посредством которой движения могли быть определены из знания сил, производящих их, и силы из движений, которые они производят. Гук пошел еще дальше и получил вид столь отчетливый способа, которым планеты могли быть удержаны на своих орбитах притяжением солнца, что, если бы его математические достижения были равны его философской проницательности, и его научные занятия были менее разнообразными и беспорядочными, едва ли можно сомневаться, что он пришел бы к знанию закона гравитации.

(301.) Но все, что было сделано к этой великой цели, до Ньютона, могло рассматриваться только как сглаживание некоторых первых препятствий и подготовка состояния знания, в котором силы, подобные его, могли быть эффективно применены. Его удивительная комбинация математического мастерства с физическим исследованием позволила ему изобретать, по желанию, новые и неслыханные методы исследования эффектов тех причин, которые его ясный и проницательный ум обнаружил в действии. Какую бы отрасль науки он ни затронул, можно сказать, что он сформировал ее заново. Восходя серией тесно сжатых индуктивных аргументов к высшим аксиомам динамической науки, он преуспел в применении их к полному объяснению всех великих астрономических явлений и многих более мелких и более загадочных. Делая это, он имел все, чтобы создать: математика его века оказалась совершенно неадекватной для борьбы с многочисленными трудностями, которые должны были быть преодолены; но это, столь далекое от того, чтобы обескуражить его, служило только для предоставления новых возможностей для проявления его гения, который, в изобретении метода флюксий, или, как он теперь более обще называется, дифференциального исчисления, предоставил средство открытия, имеющее ту же пропорцию к методам, ранее бывшим в употреблении, какую паровая машина имеет к механическим силам, применявшимся до ее изобретения. Об оптических открытиях Ньютона мы уже говорили; и если величина объектов его астрономических открытий возбуждает наше восхищение умственными силами, которые могли так фамильярно охватить их, миниатюрность исследований, в которые он там установил первый пример вхождения, не менее рассчитана на то, чтобы произвести соответствующее впечатление. В какую бы сторону мы ни повернули наш взгляд, мы находим себя вынужденными склониться перед его гением и назначить имени Ньютона место в нашем почитании, которое не принадлежит никакому другому в анналах науки. Его эра знаменует собой достигнутую зрелость человеческого разума, как примененного к таким объектам. Все, что было до этого, могло быть более правильно сравнено с первыми несовершенными попытками детства или эссе неискушенной, хотя и многообещающей, юности. Все, что было с тех пор выполнено, как бы велико оно ни было само по себе и достойно столь блестящего и благоприятного начала, никогда, с точки зрения интеллектуального усилия, не превосходило то удивительное, которое произвело Principia.

(302.) В этом великом труде Ньютон показывает, что все известные в его время небесные движения являются следствиями простого закона: каждая частица материи притягивает любую другую частицу во Вселенной с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, и сама притягивается с равной силой. Исходя из этого, он объясняет, как возникает притяжение между огромными сферическими массами, из которых состоит наша система, регулируемое законом, в своем выражении в точности подобным; как эллиптические движения планет вокруг Солнца и спутников вокруг их главных тел, согласно точным правилам, индуктивно выведенным Кеплером, являются необходимыми следствиями того же общего закона силы; и как орбиты самих комет суть лишь частные случаи планетных движений. Переходя затем к приложениям большей трудности, он объясняет, как запутанные неравенства движения Луны возникают вследствие возмущающего действия Солнца; как приливы возникают из неравного притяжения Солнца, а также Луны, воздействующего на Землю и окружающий её океан; и, наконец, как прецессия равноденствий является необходимым следствием того же самого закона.

(303.) Непосредственные преемники Ньютона нашли себе полное занятие в проверке его открытий, а также в расширении и совершенствовании математических методов, которые, как стало очевидно, должны были стать ключами к неисчерпаемой сокровищнице знаний. Одновременное, но независимое открытие Лейбницем метода математического исследования, во всех отношениях сходного с методом Ньютона, хотя и породило долю национального соперничества, о чем теперь можно лишь сожалеть, возымело эффект стимулирования континентальных геометров к его развитию и придало ему характер, более независимый от античной геометрии, к которой Ньютон был особенно привязан. Для науки было удачей, что это произошло; ибо вскоре обнаружилось, что (за одним прекрасным исключением со стороны нашего соотечественника Маклорена, за которым, спустя долгий промежуток времени, последовал покойный профессор Робисон из Эдинбурга, с равным изяществом) геометрия Ньютона была подобна луку Улисса, который никто, кроме его хозяина, не мог натянуть; и что для того, чтобы сделать его методы применимыми за пределами тех точек, до которых он сам их довёл, необходимо было лишить их всякого следа того античного облачения, в которое он любил их облекать. Однако соотечественники Ньютона были весьма неохотны делать это; и они поплатились тем, что оказались обречены на положение сторонних наблюдателей, в то время как их континентальные соседи, как в Германии, так и во Франции, с соревновательной быстротой продвигались вперёд на поприще физико-математических открытий.

(304.) Наследие в области исследований, которое, можно сказать, оставил Ньютон своим преемникам, было поистине огромным. Проследить во всех тонкостях следствия закона тяготения; объяснить все неравенства планетных движений и бесконечно более сложные, а для нас и более важные, движения Луны; и дать то, о чём сам Ньютон, безусловно, никогда не имел представления, — доказательство устойчивости и постоянства системы при всём накапливающемся влиянии её внутренних возмущений; этот труд и этот триумф были уготованы следующему веку и были разделены поочерёдно Клеро, Д’Аламбером, Эйлером, Лагранжем и Лапласом. Тем не менее предмет столь обширен, а чисто математические изыскания, к которым он ведёт, столь трудны и запутанны, что может потребоваться ещё столетие, чтобы завершить эту задачу. Недавние открытия астрономов предоставили геометрам этого и следующего поколений материал для исследований, по трудности своей далеко превосходящий всё, что встречалось ранее. К нашей системе было добавлено пять первичных планет; четыре из них — с начала нынешнего столетия, и они, удивительным образом отклоняясь от общей аналогии остальных, представляют собой случаи теоретических трудностей, которые никто ранее не рассматривал. И всё же даже запутанные вопросы, к которым привели эти тела, по-видимому, будут превзойдены теми, что открылись с обнаружением нескольких комет, обращающихся по эллиптическим орбитам, подобно планетам, вокруг Солнца с весьма умеренными периодами. Но ресурсы современной геометрии, по-видимому, отнюдь не исчерпаны, а возрастают вместе с трудностями, с которыми им приходится сталкиваться, и уже среди преемников Лагранжа и Лапласа нынешнее поколение должно перечислить внушительный ряд имён, которые обещают сделать его не менее знаменитым в анналах физико-математических исследований, чем то, которое только что ушло.

(305.) Между тем положения, формы и размеры всех планетных орбит в настоящее время хорошо известны, а их изменения от столетия к столетию в значительной мере определены; и было в общем виде доказано, что все изменения, которые взаимное действие планет друг на друга может произвести в течение неопределённо долгих веков, являются периодическими, то есть возрастающими до определённого предела (и никогда не очень большого), а затем снова убывающими; так что система никогда не может быть разрушена или ниспровергнута взаимным действием своих частей, но постоянно колеблется, так сказать, вокруг некоторого среднего состояния, от которого она никогда не может отклониться до какой-либо катастрофической степени. В частности, исследования Лапласа, Лагранжа и Пуассона показали конечную неизменность среднего расстояния каждой планеты от Солнца и, следовательно, её периода обращения. Опираясь на эти великие открытия, мы способны заглянуть из той точки времени, которую занимаем сейчас, на многие тысячи лет в будущее и предсказать состояние нашей системы без страха перед существенной ошибкой, за исключением той, что может возникнуть от причин, о существовании которых у нас в настоящее время нет оснований предполагать, или от вмешательства, которое мы не имеем права предвидеть.

(306.) Правильный перечень и описание неподвижных звёзд в каталогах, а также точное знание их положения предоставляют единственное эффективное средство, которое мы можем иметь для установления того, каким изменениям они подвержены и какие движения, слишком медленные, чтобы лишить их обычного эпитета «неподвижные», но всё же достаточные, чтобы произвести заметное изменение в течение веков, могут среди них существовать. До изобретения компаса они служили ночными ориентирами для мореплавателей; но для этой цели было достаточно весьма умеренного знания нескольких главных из них. Гиппарх был первым астрономом, который, будучи взволнован появлением новой звезды, задумал идею составления каталога звёзд с целью его использования в качестве астрономической записи, «с помощью которой, — говорит Плиний, — потомки смогут обнаружить не только то, рождаются ли они и умирают, но также и то, меняют ли они свои места и увеличиваются ли они или уменьшаются». Его каталог, содержащий более 1000 звёзд, был составлен примерно за 128 лет до Рождества Христова. Именно в ходе кропотливого обсуждения своих собственных и предшествующих наблюдений за ними, предпринятого с целью составления этого каталога, он впервые распознал факт того медленного, общего продвижения всех звёзд на восток по сравнению с положением точки равноденствия, которое известно под названием прецессии равноденствий и которое Ньютону удалось отнести к движению земной оси, вызванному притяжением Солнца и Луны.

(307.) Со времён Гиппарха в различные периоды истории астрономии составлялись каталоги звёзд, среди которых каталог Улугбека, включающий около 1000 звёзд, составленный в 1437 году, примечателен как труд суверенного правителя, работавшего лично совместно со своими астрономами; а каталог Тихо Браге, содержащий 777 звёзд, составленный в 1600 году, — как возникший вследствие явления, подобного тому, что привлекло внимание Гиппарха. В более недавние времена астрономы, снабжённые лучшими инструментами, которые могли предоставить их соответствующие эпохи, и обосновавшиеся в обсерваториях, щедро наделённых суверенами и правительствами различных европейских наций, соревновались и до сих пор соревнуются друг с другом в увеличении числа зарегистрированных звёзд и придании максимально возможной степени точности определению их мест. Среди них было бы неблагодарностью не отметить особо превосходную серию наблюдений, которая под руководством череды неутомимых и достойных астрономов в течение очень долгого периода продолжала исходить из нашей собственной национальной обсерватории в Гринвиче.

(308.) Расстояние до неподвижных звёзд настолько огромно, что всякая попытка установить предел, в который оно должно укладываться, до сих пор терпела неудачу. Изыскания астрономов всех веков были направлены на установление этого расстояния путём принятия размеров нашей собственной частной системы Солнца и планет или самой Земли в качестве единицы масштаба, на котором оно могло бы быть измерено. Но хотя многие воображали, что их наблюдения дают основания для решения этого интересного вопроса, неизменно случалось так, что либо явления, на которые они полагались, оказывались относимыми к другим, ранее не известным причинам, которые превосходная точность их исследований впервые выявила; либо к ошибкам, возникающим из-за инструментальных несовершенств и неизбежных дефектов самих наблюдений.

(309.) Единственным указанием, которое мы можем ожидать получить относительно фактического расстояния звезды, было бы годовое изменение её видимого положения, соответствующее движению Земли вокруг Солнца, называемое её годовым параллаксом, который есть не что иное, как мера видимого размера земной орбиты, если смотреть на неё со звезды. Многие наблюдатели полагали, что обнаружили измеримую величину этого параллакса; но по мере того как астрономические инструменты совершенствовались, величина, которую они последовательно приписывали ему, постоянно сокращалась в более и более узкие пределы и неизменно была соизмерима с ошибками, к которым используемые инструменты справедливо могли считаться склонными. Вывод, к которому это настоятельно нас подталкивает, заключается в том, что это действительно величина, слишком малая, чтобы допускать отчётливое измерение при нынешнем состоянии наших средств для этой цели; и что, следовательно, расстояние до звёзд должно быть величиной такого порядка, от созерцания которого воображение почти содрогается. Но это увеличение нашего масштаба измерений требует соответствующего расширения концепции во всех других отношениях. То же самое рассуждение, которое помещает звёзды на столь неизмеримую удалённость, возвышает их в то же время до величественных тел, подобных нашему собственному Солнцу и даже далеко превосходящих его, центров, возможно, других планетных систем или выполняющих цели, о которых мы не можем иметь никакого представления, исходя из какой-либо аналогии с тем, что происходит непосредственно вокруг нас.

(310.) Сравнение каталогов, опубликованных в разные периоды, дало повод для многих любопытных замечаний относительно изменений как положения, так и яркости среди звёзд, к открытию переменных звёзд, которые периодически теряют и восстанавливают свой блеск, и к открытию исчезновения нескольких из них с небосвода настолько полно, что не осталось ни малейшего следа, различимого даже мощными телескопами. По мере того как конструкция астрономических и оптических инструментов продолжала совершенствоваться, наше знание о содержимом небес претерпевало соответствующее расширение и в то же время достигало степени точности, которую нельзя было предвидеть в прежние века. Положения всех главных звёзд в северном полушарии и очень многих в южном теперь известны с такой степенью тонкости, которая должна безошибочно обнаружить любые реальные движения, которые могут среди них существовать, и, по сути, сделала это во многих случаях, некоторые из которых весьма примечательны.

(311.) Однако лишь с сравнительно недавнего времени большое внимание стало уделяться меньшим звёздам, среди которых, несомненно, рано или поздно будут выявлены самые интересные и поучительные явления. Их тщательное исследование с помощью мощных телескопов и деликатных инструментов для определения их положений, действительно, уже породило огромные каталоги и массы наблюдений, в которых зарегистрированы тысячи звёзд, невидимых невооружённым глазом; и привело к открытию бесчисленных важных и любопытных фактов, а также раскрыло существование целых классов небесных объектов, природа которых настолько удивительна, что даёт простор для безграничных спекуляций о размерах и строении Вселенной.

(312.) Среди них, пожалуй, наиболее примечательными являются вращающиеся двойные звёзды, или звёзды, которые невооружённому глазу или в слабые телескопы кажутся одиночными; но если их рассмотреть с помощью сильных увеличительных приборов, обнаруживается, что они состоят из двух особей, расположенных почти вплотную друг к другу, и которые, при внимательном наблюдении, (многие из них) оказываются вращающимися по правильным эллиптическим орбитам вокруг друг друга; и, насколько мы смогли до сих пор установить, подчиняются тем же законам, которые регулируют планетные движения. Нет ничего, что могло бы дать более величественное представление о масштабе, на котором построены звёздные небеса, чем эти прекрасные системы. Когда мы видим такие великолепные тела, соединённые в пары, несомненно, той же связью взаимного тяготения, которая удерживает нашу собственную систему, и проносящиеся по своим огромным орбитам в периоды, охватывающие многие столетия, мы сразу признаём, что они должны достигать целей в творении, которые навсегда останутся неизвестными человеку; и что мы здесь достигли точки в науке, где человеческий интеллект вынужден признать свою слабость и почувствовать, что никакая концепция, которую может создать самое дикое воображение, не выдержит ни малейшего сравнения с внутренней величиной предмета.

Геология.

(313.) Исследования физической астрономии, по общему признанию, некомпетентны вернуть нас к истокам нашей системы или к периоду, когда её состояние было в каком-либо существенном отношении иным, чем оно есть сейчас. Насколько позволяют судить действующие ныне причины и насколько наши расчёты позволяют нам оценить их эффекты, мы в равной степени неспособны усмотреть в общих явлениях планетной системы ни свидетельства начала, ни перспективы конца. Геометры, как уже было сказано, доказали, что посреди всех колебаний, которые могут произойти в элементах орбит планет вследствие их взаимного притяжения, общий баланс частей системы всегда будет сохраняться, а каждое отклонение от среднего состояния будет периодически компенсироваться. Но ни исследования физического астронома, ни исследования геолога не дают нам никаких оснований рассматривать нашу систему или земной шар, который мы населяем, как нечто вечное. Напротив, существуют обстоятельства в физическом строении нашей собственной планеты, которые, по крайней мере, смутно указывают на происхождение и формирование, как бы отдалённо это ни было, поскольку было обнаружено, что фигура Земли не является шарообразной, а эллиптической, и что её притяжение таково, что требует от нас признать внутреннюю часть более плотной, чем внешнюю, и что плотность возрастает с некоторой степенью регулярности от поверхности к центру, и притом слоями, расположенными эллиптически вокруг центра, — обстоятельства, которые вряд ли могли бы произойти без некоторого последовательного отложения материалов, которое позволило бы давлению распространяться с определённой степенью свободы от одной части массы к другой, даже если бы мы колебались признать состояние первоначальной текучести.

(314.) Но из таких указаний нельзя заключить ничего определённого; и если мы хотим рассуждать с какой-либо целью о прежнем состоянии нашего земного шара и о последовательности событий, которые время от времени могли изменять состояние и форму его поверхности, мы должны ограничить наши взгляды пределами гораздо более узкими и предметами, гораздо более доступными для наших способностей, чем создание мира или принятие им своей нынешней фигуры. Это, действительно, были излюбленные спекуляции у вымершей ныне породы геологов; но сама наука претерпела полную смену характера даже за последние полвека и, наконец, была эффективно включена в список индуктивных наук. Геологи теперь больше не смущают своё воображение дикими теориями формирования земного шара из хаоса или его прохождения через ряд гипотетических трансформаций, а скорее стремятся к тщательному и точному изучению записей его прежнего состояния, которые они находят неизгладимо запечатлёнными на великих чертах его фактической поверхности, и к свидетельствам прежней жизни и обитания, которые неоспоримо предоставляют органические остатки, внедрённые и сохранившиеся в его пластах.

(315.) Записи такого рода не являются ни редкими, ни расплывчатыми; и хотя устарелость их языка, когда мы пытаемся интерпретировать его слишком детально, может, и, несомненно, часто приводит к недопониманию, всё же его общий смысл в целом однозначен и удовлетворителен. Такие записи учат нас в выражениях, слишком ясных, чтобы быть неправильно понятыми, что вся или почти вся наша нынешняя суша и континенты находились ранее на дне моря, где они получали отложения материалов от износа и разрушения других земель, ныне не существующих, и служили вместилищами для останков морских животных и растений, обитавших в океане над ними, а также для подобных же остатков суши, смытых в его лоно.

(316.) Эти останки время от времени извлекаются на свет; и их изучение предоставило несомненные доказательства прежнего существования состояния одушевлённой природы, широко отличного от того, что ныне наблюдается на земном шаре, и периода, предшествующего тому, в котором он был обиталищем человека, или, скорее, даже серии периодов неизвестной продолжительности, в которые как суша, так и море кишели формами животной и растительной жизни, которые последовательно исчезали и уступали место другим, а те, в свою очередь, — новым расам, постепенно приближающимся всё более и более к тем, что населяют их сейчас, и, наконец, включающим виды, имеющие своих существующих двойников.

(317.) Эти обломки прежнего состояния природы, столь чудесно сохранившиеся (подобно древним медалям и надписям в руинах империи), предоставляют своего рода грубую хронологию, с помощью которой последовательные отложения пластов, в которых они найдены, могут быть размечены на эпохи, более или менее определённо завершённые, и каждая из которых характеризуется некоторой особенностью, позволяющей нам распознать отложения любого периода, в какой бы части мира они ни были найдены. И, насколько это было до сих пор исследовано, порядок последовательности, в которой формировались эти отложения, по-видимому, был одним и тем же в каждой части земного шара.

(318.) Многие из пластов, которые таким образом несут явные следы того, что они были отложены на дне моря и, конечно, в горизонтальном состоянии, теперь найдены в положении, сильно наклонённом к горизонту, а иногда даже вертикальном. И они часто несут не менее явные следы насилия в своём изгибе и изломе, смещении частей, которые когда-то были смежными, и существовании огромных скоплений разбитых фрагментов, которые дают всякое доказательство того, что было применено большое насилие при совершении по крайней мере некоторых из произошедших изменений.

(319.) Помимо пород, которые несут это внутреннее свидетельство подводного отложения, есть много таких, которые не демонстрируют подобных доказательств, но, напротив, имеют всякий вид того, что обязаны своим происхождением вулканам или какому-либо другому способу вулканического действия; и в каждой части мира, и среди пластов всех возрастов, встречаются свидетельства такого действия, столь обильные и в таком масштабе, что указывают на вулкан и землетрясение как на агентов, которые могли быть причастны к производству тех изменений уровня и тех насильственных смещений, которые, как мы видим, имели место.

(320.) Во всяком случае, при объяснении этих изменений геологи больше не прибегают, как прежде, к причинам чисто гипотетическим, таким как смещение земной оси вращения, заставляющее море затоплять сушу вследствие изменения положения длинных и коротких диаметров сфероидальной фигуры, ни к приливам, вызванным притяжением комет, внезапно приближающихся очень близко к Земле, ни к каким другим причудливым и произвольно принятым гипотезам; но скорее стремятся ограничиться тщательным рассмотрением причин, явно действующих в настоящее время, с целью установить, насколько они, в первую очередь, способны объяснить наблюдаемые факты, и таким образом законно выявить, как остаточные явления, те эффекты, которые не могут быть объяснены таким образом. Когда это будет в некоторой мере достигнуто, мы сможем с большей уверенностью, чем сейчас, судить о необходимости признания долгой последовательности ужасных и опустошительных катастроф и катаклизмов — эпох ужасающего смятения и насилия, которые многие геологи (возможно, справедливо) считают необходимыми для объяснения существующих черт мира. Мы научимся различать эффекты, требующие для своего производства внезапного применения конвульсивных и разрушительных усилий, и те, вероятно, не менее обширные изменения, которые могли быть произведены силами, равными или более мощными, но действующими с меньшей нерегулярностью и распределёнными во времени так, чтобы не производить ни одного из тех интеррегнумов хаотической анархии, которые мы склонны считать (возможно, ошибочно) великими обезображиваниями столь прекрасного и гармоничного порядка, как порядок природы.

(321.) Но справедливо оценить эффекты причин, действующих ныне в геологии, — задача не из лёгких. Не существует априорного или дедуктивного процесса, с помощью которого мы могли бы оценить величину ежегодной эрозии, например, континента под действием метеорных агентов, дождя, ветра, мороза и т. д., ни количество разрушений, произведённых на его побережьях прямой силой моря, ни количество лавы, выбрасываемой ежегодно вулканами по всей поверхности Земли, ни какой-либо подобный эффект. А консультироваться с опытом по всем таким пунктам — процесс медленный и мучительный, если к нему правильно подходить, и очень ненадёжный, если он выполняется лишь частично. Многое, следовательно, в настоящее время должно быть оставлено на усмотрение мнения и того рода ясно судящего такта, который иногда предвосхищает опыт; но это не должно стоять на пути наших усилий получить точную информацию по таким пунктам, с помощью которой одной геология может быть превращена, если не в экспериментальную науку, то, по крайней мере, в науку того рода активного наблюдения, которое составляет ближайшее приближение к ней, где фактический эксперимент невозможен.

(322.) Возьмём, к примеру, вопрос: «Каково фактическое направление, в котором происходят изменения относительного уровня между существующими континентами и морями?» Если мы обратимся к частичному опыту, то есть ко всей информации, которой мы располагаем относительно древних морских отметок, промеров глубин и т. д., мы лишь обнаружим, что запутались в массе противоречивых, потому что несовершенных, свидетельств. Очевидно, что единственный способ решить этот вопрос — это установить посредством очень точных и тщательных наблюдений на надлежащих станциях на побережьях, выбранных в точках, где существуют естественные отметки, не подверженные изменениям в течение по крайней мере столетия, истинное возвышение таких отметок над средним уровнем моря и умножить эти станции в достаточной степени по всему земному шару, чтобы быть способными предоставить реальное доступное знание. Теперь, это не очень лёгкая операция (учитывая требуемую точность); ибо средний уровень моря не может быть определён ни одним наблюдением, так же как средняя высота барометра на данной станции, будучи подверженным как периодическим, так и случайным колебаниям из-за приливов, ветров, волн и течений. И всё же, если бы был сконструирован инструмент, приспособленный для этой цели, и сделан легкодоступным, а правила для его использования тщательно составлены, нет сомнения, что мы вскоре (благодаря усердию наблюдателей, разбросанных по всему миру) оказались бы в обладании ценнейшей массой информации, которая не могла бы не предоставить точку отправления для следующего поколения и не дать основания для единственного рода аргумента, который когда-либо может быть убедительным по таким предметам.

(323.) Геология, по величию и возвышенности объектов, о которых она трактует, несомненно, занимает в шкале наук место вслед за астрономией; подобно астрономии, её прогресс зависит от постоянного накопления наблюдений, проводимых веками. Но, в отличие от астрономии, наблюдения, от которых она зависит, если принять во внимание весь масштаб исследуемого предмета, едва ли можно сказать, что они более чем начаты. И всё же, чтобы компенсировать это, есть другое важное различие: в то время как в последней науке невозможно вспомнить прошлое или предвидеть будущее, и наблюдение, как следствие, ограничено единственным фактом в единственный момент; в первой записи прошлого всегда присутствуют; — их можно изучать и переизучать столько раз, сколько мы пожелаем, и они не требуют ничего, кроме усердия и суждения, чтобы поставить нас в обладание всем их содержанием. Лишь очень малая часть поверхности нашего земного шара, однако, была точно изучена в деталях, и из этой малой части мы способны лишь поцарапать самую внешнюю оболочку, ибо именно так мы должны рассматривать те раскопки, которые мы склонны считать исследованием недр Земли; поскольку самые глубокие шахты, которые были прорыты, проникают на глубину, едва превышающую десятитысячную часть расстояния между её поверхностью и центром. Конечно, индукции, основанные на столь ограниченном изучении, могут рассматриваться лишь как предварительные, за исключением тех примечательных случаев, когда одни и те же великие формации в одном и том же порядке были распознаны в очень отдалённых кварталах и без исключения. Это, однако, не может долго оставаться так. Дух, с которым предмет преследовался многие годы в нашей собственной стране, был вознаграждён столь богатым урожаем удивительных и неожиданных открытий и довёл исследование нашего острова до таких деталей, что вызвал соответствующий дух среди наших континентальных соседей; в то время как то же рвение, которое воодушевляет наших соотечественников на родном берегу, сопровождает их в их пребывании за границей и уже начало поставлять фонд информации относительно геологии наших индийских владений, а также любой другой точки, куда может проникнуть английский интеллект и исследование.

(324.) Ничто не может быть более желательным, чем то, чтобы всякое возможное содействие и поощрение предоставлялись для таких исследований, и, действительно, для занятий просвещённого жителя или путешественника в каждом отделе науки, представителями нашей национальной власти, где бы ни простиралась наша власть. Только ими наше знание о фактическом состоянии поверхности земного шара и знание о животных и растениях древних континентов и морей могут быть расширены и усовершенствованы, в то время как более полная информация, чем та, которой мы обладаем в настоящее время, о привычках тех, кто существует на самом деле, и влиянии изменений климата, пищи и обстоятельств на них, может, как ожидается, оказать существенную помощь нашим спекуляциям относительно тех, которые вымерли.

ГЛ. IV.

ОБ ИССЛЕДОВАНИИ МАТЕРИАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ МИРА.

Минералогия.

(325.) Рассмотрение истории и строения нашего земного шара и изучение ископаемого содержимого его пластов естественным образом подводят нас к рассмотрению материалов, из которых он состоит. История этих материалов, их свойства как объектов философского исследования и их применение в полезных искусствах и украшениях жизни, вместе с признаками, по которым их можно достоверно отличить один от другого, составляют объект минералогии, взятой в её самом широком смысле.

(326.) Нет такой отрасли науки, которая представляла бы столько точек соприкосновения с другими отделами физических исследований и служила бы связующим звеном между столь многими отдалёнными точками философских спекуляций, как эта. Геологу, химику, оптику, кристаллографу, врачу она предлагает, в особенности, самые элементы их знаний и поле для многих их самых любопытных и важных изысканий. И, за исключением химии, нет такой, которая претерпела бы больше революций или была бы представлена в большем разнообразии форм. Древним она едва ли могла быть известна вообще, и до сравнительно недавнего времени ничто не могло быть более несовершенным, чем её описания, или более искусственным и неестественным, чем её классификация. Более важные минералы в искусствах, действительно, те, что использовались для экономических целей, и те, из которых извлекались металлы, удостаивались определённой степени внимания ради их полезности и коммерческой ценности, а драгоценные камни — ради украшения. Но до тех пор, пока их кристаллические формы не были внимательно изучены и показаны как определённые признаки, на которые можно было положиться, ни один минералог не мог дать правильного отчёта о реальном различии между одним минералом и другим.

(327.) Однако лишь тогда, когда химический анализ приобрёл определённую степень точности и универсальной применимости, важность минералогии как науки начала признаваться, а связь между внешними признаками камня и его ингредиентными составляющими была выведена на чёткое рассмотрение. Среди этих признаков, однако, ни один не был найден обладающим той выдающейся отчётливостью, которую предлагает кристаллическая форма; признак, в высшей степени геометрический и предоставляющий, как можно было бы естественно предположить, сильнейшее доказательство своей необходимой связи с интимным строением вещества. Полная важность этого признака, однако, не ощущалась до тех пор, пока не была указана его связь с текстурой или спайностью минерала, и даже тогда потребовались многочисленные и поразительные примеры критической проницательности Гаюи и других выдающихся минералогов в предсказании на основе измерений углов кристаллов, которые были смешаны вместе, что различия будут найдены в их химическом составе, — всё это оказалось полностью оправданным в своём результате, прежде чем существенная ценность этого признака была признана. Это, несомненно, в значительной мере было связано с высокой важностью, придаваемой немецкими минералогами тем внешним признакам осязания, зрения, веса, цвета и другим чувственным качествам, которые мало поддаются, за исключением веса, точному определению и которые подвержены существенным вариациям в разных образцах одного и того же минерала. Постепенно, однако, необходимость приписывания большого веса столь определённому признаку была признана, особенно когда было принято во внимание, что тот же шаг, который указывал на интимную связь внешней формы с внутренним строением, снабдил минералога средствами сведения всех форм, к которым минерал восприимчив, к одному общему типу, или примитивной форме, и предоставил основания для изящного теоретического отчёта о принятии определённых фигур ab initio.

(328.) Простое и изящное изобретение д-ра Волластона, отражательный гониометр, дало свежий импульс тому взгляду на минералогию, который делает кристаллическую форму существенным или ведущим признаком, предоставив каждому возможность, путём исследования даже мельчайшей части разбитого кристалла, установить и проверить тот существенный признак, от которого зависела идентичность минерала в системе Гаюи. Применение столь готового и точного метода быстро привело к важным результатам и к ещё более тонкому различению минеральных видов, чем это можно было достичь ранее; и подтверждение, данное этим результатам химическим анализом, придало им научный и решительный характер, который они сохранили с тех пор.

(329.) Между тем прогресс, достигнутый в химическом анализе, привёл к важному заключению, что каждое химическое соединение, восприимчивое к принятию твёрдого состояния, принимает вместе с ним определённую кристаллическую форму; и прогресс оптической науки показал, что фундаментальная кристаллическая форма, по крайней мере в случае прозрачных тел, влечёт за собой серию оптических свойств, не менее любопытных, чем важных в отношении воздействий света при его прохождении через такие вещества. Таким образом, с любой точки зрения, дополнительная важность стала прибавляться к этому признаку; и изучение кристаллических форм тел в целом приняло форму отдельной и независимой отрасли науки, частным случаем которой составляли геометрические формы минерального мира. Минералогия, однако, как отрасль естественной истории, остаётся всё ещё отличной как от оптики, так и от кристаллографии. Минералог доволен и считает, что выполнил свою задачу, если не как естествоиспытатель, то по крайней мере как классификатор и систематизатор, если он даёт лишь такую характеристическую опись минерала, которая эффективно отличит его от любого другого и позволит любому, кто может столкнуться с таким телом в любой части мира, присвоить ему его имя, назначить ему место в своей системе и обратиться к своим книгам за дальнейшим описанием всего того, что химик, оптик, гранильщик или художник могут потребовать знать. Всё же это нелёгкое дело: кропотливые исследования самых выдающихся минералогов едва ли можно сказать, что они эффективно выполнили это; и его трудность может быть оценена по малому числу простых минералов, или минералов с совершенно определёнными и хорошо выраженными признаками, которые были до сих пор установлены. И этому, действительно, нельзя удивляться, когда мы принимаем во внимание, что большая часть пород и камней, составляющих внешнюю кору земного шара, состоит не более чем из накопленного детрита более старых пород, в которых фрагменты и порошок бесконечного разнообразия веществ смешаны вместе во всех видах варьирующихся пропорций и таким образом, чтобы бросить вызов разделению. Многие из этих пород, однако, столь составленные, встречаются с достаточной частотой и единообразием признаков, чтобы приобрести имена и быть полезно применёнными; действительно, в последнем отношении минералы этого описания далеко превосходят все остальные. Как объекты естественной истории, следовательно, они вполне достойны внимания, как бы трудно ни было назначить им место в какой-либо искусственной системе.

(330.) Эта скудость простых минералов, однако, вероятно, скорее кажущаяся, чем реальная, и по мере того, как исследования химика и кристаллографа будут расширяться по всей природе, они, несомненно, станут гораздо более многочисленными. Действительно, в великих лабораториях природы едва ли можно сомневаться, что почти каждый вид химического процесса идёт вперёд, посредством которого соединения всякого описания постоянно формируются. Соответственно, замечено, что лавы и выброшенные шлаки вулканов являются вместилищами, в которых постоянно обнаруживаются ранее неизвестные минеральные продукты, и что примитивные формации, как их называют в геологии, которые не несут следов того, что были произведены разрушением других, также примечательны красотой и отчётливостью признаков своих минералов.

(331.) Великая трудность, которая была испытана в попытках классифицировать минеральные вещества по их химическим составляющим, возникла из наблюдаемого присутствия в некоторых образцах минералов, имеющих то общее сходство в других отношениях, а также согласие в форме, которое, казалось бы, давало им право считаться подобными, ингредиентов, чуждых обычному составу вида, и притом иногда в столь большой пропорции, что делает неоправданным относить их появление к случайным примесям. Эти случаи, а также некоторые аномалии, наблюдаемые в классификации минералов по их кристаллическим формам, которые, казалось, показывали, что одно и то же вещество может иногда появляться под двумя различными формами, а также некоторые поразительные совпадения между формами веществ, совершенно отличных друг от друга с химической точки зрения, в недавний период дали повод к возникновению отрасли науки кристаллографии весьма любопытного и важного характера. Изоморфизм определённых групп химических элементов уже предоставил нам пример, иллюстрирующий способ, которым индукции иногда получают неожиданные верификации (см. 180.). Законы и отношения, таким образом выявленные, являются одними из самых любопытных и интересных частей современной науки и, по-видимому, в своём дальнейшем развитии предоставят достаточный простор для упражнения химических и минералогических исследований. Они уже предоставили бесчисленные прекрасные примеры того важного шага в науке, посредством которого аномалии исчезают, а случайные несоответствия становятся примиренными под более общими выражениями физических законов, и таким образом объединяются в предоставлении поддержки тем самым взглядам, которые они обещали, когда были впервые наблюдаемы, опрокинуть. Ничто, действительно, не может быть более поразительным, чем видеть, как самый ингредиент, который каждый предыдущий химик и минералог согласился бы игнорировать и отвергнуть как простую случайную примесь, выдвигается вперёд и к нему апеллируют в поддержку теории, прямо направленной на объект спасения науки от обвинения в игнорировании, при любых обстоятельствах, ясных результатов прямого эксперимента.