SNOW-STAR.
Вы слышали о силе гравитации, и вы знаете, что она состоит в притяжении каждой частицы материи к каждой другой частице. Вы знаете, что планеты и луны удерживаются на своих орбитах этим притяжением. Но гравитация — очень простое дело по сравнению с силой, или, скорее, силами кристаллизации. Ибо здесь конечные частицы материи, какими бы невообразимо малыми они ни были, показывают себя обладающими притягивающими и отталкивающими полюсами, взаимным действием которых определяется форма и структура кристалла. В твердом состоянии притягивающие полюса жестко сцеплены; но если приложено достаточное тепло, связь союза растворяется, и в состоянии плавления полюса раздвигаются настолько, что практически выходят из сферы действия друг друга. Естественная тенденция молекул выстраиваться вместе таким образом нейтрализуется.
Это случай с водой, которая в виде жидкости по всем признакам бесформенна. При достаточном охлаждении молекулы попадают в сферу действия кристаллизующей силы, и они затем располагаются в формах неописуемой красоты. Когда снег образуется в спокойном воздухе, ледяные частицы выстраиваются в красивые звездчатые формы, каждая звезда обладает шестью лучами. Нет никакого отклонения от этого типа, хотя в других отношениях внешний вид снежных звезд бесконечно разнообразен. В полярных областях эти изысканные формы наблюдал доктор Скорсби, который дал многочисленные рисунки их. Я наблюдал их в середине зимы, заполняющими воздух и нагружающими склоны Альп. Но в Англии их также можно увидеть, и никакие мои слова не могли бы передать столь яркое впечатление об их красоте, как приложенные рисунки нескольких из них, выполненные в Гринвиче мистером Глейшером.
SNOW-STAR.
Стоит остановиться, чтобы подумать, какая чудесная работа происходит в атмосфере во время образования и спуска каждого снежного ливня; какая строительная сила приводится в действие! И как несовершенны кажутся произведения человеческих умов и рук по сравнению с теми, что сформированы слепыми силами природы!
Но кто осмелится назвать силы природы слепыми? В действительности, когда мы говорим так, мы описываем наше собственное состояние. Слепота — наша; и то, что мы действительно должны сказать и признать, это то, что наши силы абсолютно неспособны постичь ни начало, ни конец операций природы.
Но хотя мы таким образом признаем наши пределы, есть также причина для удивления тому, до какой степени наука овладела системой природы. Из века в век, из поколения в поколение факт добавлялся к факту, закон к закону, истинный метод и порядок Вселенной тем самым все более и более раскрывались. Делая это, наука столкнулась с различными формами суеверия и обмана, легковерия и мошенничества и свергла их. Но мир постоянно производит слабых людей и злых людей; и пока они продолжают существовать бок о бок, как они делают в наши дни, очень унизительные верования также будут продолжать заражать мир.
Атомные полюса.
«Что я имел в виду, когда несколько мгновений назад говорил о притягивающих и отталкивающих полюсах?» Позвольте мне попытаться ответить на этот вопрос. Вы знаете, что астрономы и географы говорят о полюсах Земли, и вы также слышали о магнитных полюсах, полюса магнита — это точки, в которых притяжение и отталкивание магнита как бы сконцентрированы.
Каждый магнит обладает двумя такими полюсами; и если железные опилки рассыпать по магниту, каждая частица также становится наделенной двумя полюсами. Предположим, такие частицы лишены веса и плавают в нашей атмосфере, что должно произойти, когда они приближаются друг к другу? Очевидно, отталкивающие полюса будут удаляться друг от друга, в то время как притягивающие полюса будут приближаться и, наконец, сцепятся друг с другом. И предполагая, что частицы, вместо одной пары, обладают несколькими парами полюсов, расположенными в определенных точках на их поверхностях; вы можете тогда представить их, в послушании их взаимным притяжениям и отталкиваниям, выстраивающимися вместе, чтобы сформировать массы определенной формы и структуры.
Представьте молекулы воды в спокойном холодном воздухе наделенными полюсами такого описания, которые заставляют частицы укладываться в определенном порядке, и у вас перед мысленным взором невидимая архитектура, которая в конечном итоге создает видимые и красивые кристаллы снега. Таким образом, наши первые понятия и представления о полюсах получены от зрения наших глаз при взгляде на эффекты магнетизма; и мы затем переносим эти понятия и представления на частицы, которые ни один глаз никогда не видел. Сила, с помощью которой мы таким образом представляем себе эффекты за пределами диапазона чувств, — это то, что философы называют Воображением, и в усилии ума ухватиться за невидимую архитектуру кристаллов мы имеем пример «научного использования» этой способности. Без воображения мы могли бы иметь критическую силу, но не творческую силу в науке.
Архитектура озерного льда.
Мы таким образом познакомились с красивыми снежными цветами, самоконструируемыми молекулами воды в спокойном, холодном воздухе. Показывают ли молекулы эту архитектурную силу, когда обычная вода замерзает? Какова, например, структура льда, по которому мы катаемся на коньках зимой? Столь же чудесна, как цветы снега. Наблюдение редкое, если не новое, но я видел в медленно замерзающей воде шестилучевые ледяные звезды, сформированные и плавающие свободно на поверхности. Шестилучевая звезда, более того, типична для конструкции всего нашего озерного льда. Он построен из таких форм, чудесно переплетенных.
Возьмите плиту озерного льда и поместите ее на пути концентрированного солнечного луча. Наблюдайте за следом луча сквозь лед. Часть луча останавливается, часть проходит сквозь него; первая производит внутреннее разжижение, вторая не оказывает никакого влияния на лед. Но разжижение не распределено равномерно. Из отдельных пятен льда видны маленькие сияющие точки, сверкающие наружу. Каждая из этих точек окружена красивым жидким цветком с шестью лепестками.
Лед и вода оптически настолько похожи, что если свет не падает должным образом на эти цветы, вы не можете их увидеть. Но что такое центральное пятно? Вакуум. Лед плавает на воде, потому что, объем к объему, он легче воды; так что когда лед тает, он уменьшается в размере. Могут ли жидкие цветы тогда занимать все пространство растаявшего льда? Очевидно, нет. Небольшое пустое пространство образуется с цветами, и это пространство, или, скорее, его поверхность, сияет на солнце блеском полированного серебра.
Во всех случаях цветы образуются параллельно поверхности замерзания. Они образуются, когда солнце светит на лед каждого озера; иногда мириадами, и настолько малы, что требуют увеличительного стекла, чтобы увидеть их. Они всегда достижимы, но их красота часто портится внутренними дефектами льда. Каждая одна часть того же куска льда может показывать их изысканно, в то время как вторая часть показывает их несовершенно.
Приложен очень несовершенный эскиз этих красивых фигур.
Здесь мы имеем обращение процесса кристаллизации. Ищущий солнечный луч достаточно деликатен, чтобы снять молекулы, не нарушая порядка их архитектуры. Попробуйте эксперимент сами с карманной линзой в солнечный день. Вы не найдете цветы запутанными; они все лежат параллельно поверхности замерзания. Этим изысканным способом каждый кусочек льда, по которому скользят наши конькобежцы зимой, собран вместе.
Я сказал, что часть солнечного луча была остановлена льдом и разжижила его. Что это за часть? Темное тепло солнца. Большая часть световых волн и даже часть темных проходят сквозь лед, не теряя никакой своей нагревающей силы. При правильной концентрации на горючих телах, даже после прохождения сквозь лед, их жгучая сила становится явной.
LIQUID FLOWERS IN LAKE ICE.
И сам лед может быть использован для их концентрации. С ледяной линзой в полярных областях доктор Скорсби часто концентрировал солнечные лучи так, чтобы заставить их жечь дерево, поджигать порох и плавить свинец; доказывая тем самым, что нагревающая сила сохраняется лучами даже после того, как они прошли сквозь столь холодное вещество.
Делая лучи электрической лампы параллельными, а затем пропуская их через линзу из льда, мы получаем все эффекты, которые доктор Скорсби получил с лучами солнца.
ОРГАНИЧЕСКИЙ МИР
(Из книги «Элементы науки».)
СЕНТ-ДЖОРДЖА МИВАРТА, члена Королевского общества.
Количество всех различных видов живых существ настолько огромно, что было бы невозможно изучать их с пользой, если бы они не были классифицированы упорядоченным образом. Поэтому вся масса была разделена, в первую очередь, на две высшие группы, причудливо названные царствами — «животное царство» и «растительное царство». Каждое из них подразделяется на упорядоченную серию подчиненных групп, последовательно содержащихся одна внутри другой и названных подцарствами, классами, отрядами, семействами, родами и видами. Низшая группа, кроме одной, — это «род», который содержит один или более различных видов, называемых «видами», как, например, вид «ветреница дубравная» и вид «синица лазоревка». Низшая группа из всех — вид — может быть сказано, состоит из особей, которые отличаются друг от друга только незначительными признаками, такими как признаки, обусловленные различием пола, в то время как их своеобразная организация верно воспроизводится размножением как целое, хотя небольшие индивидуальные различия существуют во всех случаях.
Растительное, или овощное, царство состоит из огромной массы цветковых растений, многие из которых, однако, имеют настолько незаметные цветы, что их ошибочно считают безцветковыми, как это часто бывает со злаками, соснами и тисами. Другая масса, или подцарство, растений состоит из действительно безцветковых растений, таких как папоротники, хвощи (рис. 1), плауны и мхи. Морские и пресноводные водоросли (algæ), и грибы, или «плесени», всех видов (fungi), среди которых теперь знаменитые «бактерии», составляют третий и низший набор растений.
FIG. 1. HORSE-TAIL (Equisetum drummondii).
Животное царство состоит, во-первых, из подцарства животных, которые обладают позвоночным столбом, или позвоночником, и которые известны как позвоночные животные. Таковы все звери, птицы, рептилии и рыбы. Существует также разнообразие отдаленно родственных морских организмов, известных как туникаты, морские брызгалки, или асцидии (рис. 2). Существует, далее, огромная группа членистоногих, состоящая из всех насекомых, крабоподобных существ, многоножек и их союзников, с пауками, скорпионами, клещами. У нас также есть подцарство моллюсков, включая каракатиц, улиток, трубачей, блюдечек, устрицу и множество родственных форм. Многочисленное подцарство червей также существует, так же как другое морских звезд и их сородичей. Есть еще одно зоофитов, или полипов, и другое губок, и, наконец, у нас есть подцарство крошечных существ, или анималькулей, очень разнообразных форм, которые могут составлять подцарство Protozoa, состоящее из животных, которые по большей части одноклеточные.
FIG. 2. A TUNICATE (Ascidia).
Многочисленны и разнообразны существа, которые составляют этот огромный органический мир, они, тем не менее, проявляют очень замечательную однородность состава в своей существенной структуре. Каждое живое существо от человека до гриба, или даже до самого маленького анималькуля или одноклеточного растения, всегда частично жидкое, но никогда полностью. Каждое живое существо также состоит частично (и эта часть является наиболее активной живой частью) из мягкого, вязкого, прозрачного, бесцветного вещества, называемого протоплазмой, которое может быть разложено на четыре элемента: кислород, водород, азот и углерод. Помимо этих четырех элементов, живые организмы обычно содержат серу, фосфор, хлор, калий, натрий, кальций, магний и железо.
В том факте, что живые существа всегда состоят из четырех элементов: кислорода, водорода, азота и углерода, мы имеем фундаментальный признак, по которому органический и неорганический (или неживой) миры должны различаться, ибо, как мы видели, неорганические тела, вместо того чтобы быть таким образом однородно составленными, могут состоять из самых разнообразных элементов и иногда только из двух или даже только из одного.
Опять же, многие минералы, такие как кристаллы, ограничены плоскими поверхностями, и, за очень немногими исключениями (шпатовый и гематитовый железняк и доломит являются такими исключениями), ни один не ограничен кривыми линиями и поверхностями, в то время как живые организмы ограничены такими линиями и поверхностями.
И снова, если кристалл разрезать, его внутренняя структура будет видна как одинаковая повсюду. Но если тело любого живого существа разделить, оно, по крайней мере, будет видно состоящим из разнообразия крошечных отдельных частиц, называемых «гранулами», различно распределенных по всему его интерьеру.
Все организмы состоят либо — как самые простые, по большей части микроскопические, растения и животные — из одной крошечной массы протоплазмы, либо из нескольких, либо из многих, либо из огромного скопления таких вышеупомянутых частиц, каждая из которых является одним из тех тел, названных «клеткой» (рис. 3). Клетки могут или не могут быть заключены в обволакивающую оболочку или «клеточную стенку». Каждая клетка обычно содержит внутри себя более плотное, нормально сфероидальное тело, известное как ядро.
Протоплазма — вещество весьма нестабильное (как мы уже видели, многие вещества, в состав которых входит азот, обладают этим свойством), и она наделена активными свойствами, отсутствующими в неживой, или неорганической, природе. В последней разница температур вызывает движение в форме «течений», как мы наблюдали на примере масс воздуха и воды. Однако в частице протоплазмы внутреннее движение токов по определенным линиям возникает под воздействием иных причин.
Неорганические тела, как мы видели, расширяются при нагревании, а также могут расширяться при поглощении влаги; но живая протоплазма обладает способностью к самопроизвольному сокращению и расширению при определенных внешних условиях, которые не вызывают подобных движений в неорганической материи.
FIG. 3. CELL FROM A SALAMANDER.
n — ядро; n' — ядрышко, погруженное в сеть хроматиновых нитей; k — сеть клетки вне ядра; a — центр притяжения, или археоплазма, содержащая мельчайшие тельца, называемые центросомами; cl — мембрана, окружающая клетку снаружи; nl — мембрана, окружающая ядро; c — центросомы.
При благоприятных условиях протоплазма способна осуществлять химические превращения, в результате которых тепло вырабатывается гораздо более мягко и непрерывно, чем при горении неорганических тел. Именно так вырабатывается тепло, которое проявляется в том, что мы называем «теплокровными животными», причем самыми теплокровными из всех являются птицы.
Протоплазма также обладает удивительной способностью превращать некоторые соседние вещества в материал, подобный ей самой — в свое собственное вещество, — и таким образом, в некотором смысле, создавать новый материал. Именно благодаря этому организмы способны питаться и расти. Животное тщетно поглощало бы самую питательную пищу, если бы мельчайшие протоплазматические частицы его тела не обладали этой способностью «превращать» подходящие вещества, поднесенные к ним, способами, о которых будет сказано ниже.
Без этого ни один организм не смог бы «расти». Рост организмов совершенно отличается от увеличения размеров неорганических тел. Кристаллы, как мы видели, растут исключительно за счет внешнего приращения; организмы же растут за счет приращения, которое происходит в самой внутренней субстанции тканей, составляющих их тела, и в самой внутренней субстанции клеток, составляющих такие ткани; эта своеобразная форма роста называется интуссусцепцией.
Протоплазма, увеличив таким образом свою массу, обладает дальнейшей способностью к самопроизвольному делению, благодаря чему масса всего организма, частью которого является такая протоплазма, увеличивается, и таким образом происходит рост.
Мелкие частицы протоплазмы, составляющие «клетки», отнюдь не лишены структуры. Помимо уже упомянутого ядра, внутри нее находится тонкая сеть нитей вещества, называемого хроматином, и другая сеть, пронизывающая жидкость клеточного вещества, которые часто придают ядру дополнительные сложности. Эти сети обычно совершают (или претерпевают) сложнейший ряд изменений каждый раз, когда клетка самопроизвольно делится. Однако в некоторых случаях ядро, по-видимому, делится на две части более простым способом, после чего делится остальное содержимое клетки — каждая половина заключает в себе одну часть ранее разделившегося ядра. Именно благодаря непрерывному процессу деления клеток формируются сложные структуры наиболее сложных организмов.
Деление клетки, или частицы протоплазмы, является, по сути, необходимым следствием ее полноценного питания.
Ведь новый материал может поглощаться только ее поверхностью. Но по мере роста клетки отношение ее поверхности к массе постоянно уменьшается; поэтому эта поверхность вскоре становится слишком мала, чтобы поглощать достаточное количество питательных веществ, и частица, или клетка, должна либо погибнуть, либо разделиться. Разделившись, ее части могут продолжать процесс питания до тех пор, пока их поверхность, в свою очередь, не станет недостаточной, после чего они должны снова разделиться, и так далее. Таким образом, термин «питание» имеет два значения. «Накормить лошадь» обычно означает дать ей определенное количество сена, овса или чего-то еще; и это действительно один из видов питания. Но очевидно, что если бы полученная таким образом пища не могла попасть из желудка и кишечника в мельчайшие частицы и клетки тела лошади, лошадь не могла бы питаться, и тем более не могла бы расти. Именно этот последний процесс, называемый ассимиляцией, является подлинным и существенным процессом питания, по отношению к которому процесс, обычно так называемый, является лишь подготовительным.
Протоплазма также обладает способностью образовывать и выводить из своего собственного вещества другие вещества, которые она создала, но которые имеют иную природу, чем она сама. Эта функция, как было сказано ранее, называется секрецией; мы знаем, что печень выделяет желчь, а вымя коровы — молоко.