Современное развитие физических наук

В пяти томах. Том III.
***
 ГЛАВА I. ПРЕЕМНИКИ Ньютона в астрономии

 Работа Иоганна Гевелиуса-Галлей и Гевелиус-Наблюдение Галлея
 о прохождении Меркурия и его методе определения параллакса
 планеты-Наблюдение Галлеем метеоров- Его неспособность
 объяснить эти тела-Важная работа Джеймса Брэдли-Лакайля
 измерение дуги меридиана-Определение
 вопрос о точной форме земли-Д'Аламбер и его влияние
 на науку-История астрономии Деламбра-
 астрономические работы Эйлера.

 ГЛАВА II. РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ АСТРОНОМИИ

 Работа Уильяма Гершеля - Его открытие Урана -Его открытие
 что звезды являются солнцами-Его концепция вселенной-Его вывод
 что гравитация вызвала группировку небесных тел - Его
 туманность, гипотеза, -Концепция образования мира Иммануила Канта
 Недостатки концепции Канта -Окончательное решение Лапласом проблемы
 проблема-Его подробное объяснение-Изменения в ментальном отношении к миру
 со времен Бруно-Астероиды и спутники-Открытия Ольберсля-
 математические расчеты Адамса и Леверье-Открытие
 внутреннее кольцо Сатурна - Статья клерка Максвелла об устойчивости колец Сатурна
 Концепция Гельмгольца о действии приливного трения - профессор
 Оценка Г. Х. Дарвином последствий приливного воздействия-Кометы
 и метеоры-Кометная теория Бредичина-Окончательное решение проблемы
 структура комет - оценка Ньюкомбом количества кометной пыли
 Ежедневно уносимой землей -Неподвижные звезды -Исследования Джона Гершеля
 двойных звезд-Совершенство Фраунгофера в области преломления
 телескоп -Измерение параллакса звезды Бесселем,-Хендерсон
 Измерения — усовершенствование спектроскопа Кирхгофом и Бунзеном
— Удивительные открытия, сделанные с помощью спектроскопа — Оценка лордом Кельвином времени, которое потребуется для полного остывания Земли — Открытие Альваном Кларком звезды-компаньона Сириуса — Появление фотоплёнки в астрономии — Доктор Хаггинса
 исследования туманностей - "Космогоническая догадка" сэра Нормана Локьера -Кролла
 до-небулярная теория.

 ГЛАВА III. НОВАЯ НАУКА ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

 Уильям Смит и ископаемые раковины - Его открытие, что ископаемые породы являются
 расположены в соответствии с определённой системой. Исследования Смита продолжил Кювье. Его
 «Окаменелости», содержащие первое описание шерстистого
 слона. Его утверждение, что окаменелости принадлежат только вымершим видам. Доктор Исследования Бакленда в области английских пластов окаменелостей.
Чарльз Лайель борется с катастрофизмом.
Развитие его идей в отношении смены видов.
Установление доктрины униформизма.
«Происхождение видов» Дарвина.
Ископаемый человек.

 Визит доктора Фальконера к пластам окаменелостей в долине реки
 Сомма — исследования Прествича и сэра Джона Эванса — открытие
неандертальского черепа — отказ Кювье от изучения человеческих
окаменелостей — находка доисторической резьбы по слоновой кости —
пласты окаменелостей в Америке — статья профессора  Марша об
ископаемых лошадях в Америке — мастодонт из Уоррена — окаменелости
с Явы, питекантроп прямоходящий.

 ГЛАВА IV. ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ ГЕОЛОГИИ

 Джеймс Хаттон и изучение горных пород. Его теория о происхождении Земли. Его вера в то, что вулканические катаклизмы способствовали поднятию и формированию континентов. Его
 знаменитый доклад, представленный Королевскому обществу Эдинбурга в 1781 году --- Его
 выводы о том, что все слои земли берут начало на дне
 моря --- Его вывод о том, что нагретая и расширяющаяся материя вызвала
 возвышение суши над уровнем моря - сначала проявилось безразличие к этому.
 замечательная статья - Нептунисты против плутонистов - классическая работа Скроупа
 о вулканах-Окончательное принятие объяснения происхождения Хаттона
 гранитов-Лайелл и униформизм-Наблюдения над постепенным повышением
 береговых линий Швеции и Патагонии-Наблюдения над
 огромное количество эрозии земли постоянно происходят--Агассис
 и ледниковая теория--Perraudin Серна-охотник, и его
 прием объяснения сидели bowlders-де Шарпантье из
 Бумага объяснение Perraudin-в Агассис на альпийских исследований--его
 вывод о том, что Альпы были покрыты льдом-лист-финальный
 принятие теории ледниковых--геологический возраст--работы
 Мурчисон и Седжвик-формирование американских континентах-в прошлом,
 настоящее и будущее.

 ГЛАВА V. НОВАЯ НАУКА О МЕТЕОРОЛОГИИ

 Исследования метеоров Био - Наблюдения Брандеса и
 Бензенберга о скорости падающих звезд-профессора Олмстеда
 наблюдения за метеорным потоком 1833 года-Подтверждение Хладни
 гипотеза 1794 года - Северное сияние - предположение Франклина о том, что
 оно имеет электрическое происхождение - Его тесная связь с земным магнетизмом
 Испарение, образование облаков и роса - Демонстрация Далтона
 что вода существует в воздухе как независимый газ-Теория дождя Хаттона
 -Статья Люка Ховарда об облаках-Наблюдения за росой, сделанные профессором
 Уилсон и мистер Сикс — доктор Эссе Уэллса о росе -Его наблюдения
 о нескольких явлениях, связанных с росой-Изотермы и океанские течения
 течения-Гумбольдт и наука сравнительной климатологии -Его
 исследования океанских течений - Теория Мори о том, что гравитация является причиной
 океанских течений -Доктор Кролл о климате и времени-Циклоны и
 антициклоны,-Исследования Дав в области климатологии-профессора Феррела
 математический закон отклонения ветров - оценка Тиндалла
 количества тепла, выделяемого при выделении фунта пара
 -Метеорологические наблюдения и прогнозы погоды.

 ГЛАВА VI. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ ТЕПЛА И СВЕТА

 Джозайя Веджвуд и глиняный пирометр — граф Румфорд и вибрационная теория тепла — его эксперименты с буровой пушкой для определения природы тепла — кипячение воды трением бура — его окончательное заключение о том, что тепло — это форма движения — Томас Юнг и волновая теория света — его статья о теории света и цветов — его описание цветов тонких пластин — цветов толстых пластин и полосчатых поверхностей — Араго и Френель отстаивают волновую теорию
 теория — в противовес теории Био — молчаливое признание Французской академией правильности теории Френеля, принявшей его в свои ряды.

 ГЛАВА VII. СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МАГНИТОТЕХНИКИ

 Гальвани и зарождение современной электротехники. Создание
вольтова столба. Открытие Николсоном и Карлайлом того, что гальванический
ток разлагает воду. Разложение различных веществ сэром  Гемфри Дэви.
Создание им дуговой лампы. Отклонение магнитной стрелки под действием
электричества, продемонстрированное Эрстедом. Эффект
 это важное открытие — Ампер создаёт науку электродинамику — Джозеф Генри изучает электромагниты — Майкл
 Фарадей начинает изучать электромагнитную индукцию — Его знаменитая
докладная записка в Королевском обществе в 1831 году, в которой он демонстрирует
электромагнитную индукцию — Его объяснение вращающегося диска Араго —
Поиск подходящего способа хранения электричества — Рентгеновские лучи, или
икс-лучи.

 ГЛАВА VIII. СОХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ

 Фарадей был близок к открытию закона электромагнитной индукции
 сохранение — убеждение Карно в том, что определённое количество работы может быть преобразовано в определённое количество тепла;
 работа Джеймса Прескотта Джоуля;
 исследования, начатые доктором Майером;
 статья Майера 1842 года;
 формулировка закона сохранения энергии;
 Майер и Гельмгольц;
 статья Джоуля 1843 года;
 Джоуль или Майер;
 лорд Кельвин и рассеивание энергии;
 окончательное объединение.


 ГЛАВА IX. ЭФИР И ВЕЩЕСТВО
 Концепция эфира Джеймса Клерка Максвелла — Томас Юнг и
 «Светоносный эфир» — концепция поперечных волн Юнга и Френеля
 светоносные волны — эксперименты Фарадея, указывающие на существование эфира — предположение профессора Лоджа о существовании двух эфиров — расчёт вероятной плотности эфира лордом  Кельвином — вихревая теория атомов — расчёты Гельмгольца, связанные с вихревыми движениями — профессор
 Аппарат Тейта для создания вихревых колец в воздухе.
Окончательная структура материи по Босковичу.
Размышления Дэви об изменениях, происходящих в веществе при разных температурах.
Исследования Клаузиуса и Максвелла
 Кинетическая теория газов — оценка размера молекулы лордом Кельвином —
Исследования потенциальной энергии молекул — поведение газов при низких температурах.

 ПРИЛОЖЕНИЕ



ИСТОРИЯ НАУКИ




КНИГА III. СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК

В этой книге мы вступаем в область, которая является исключительно современной.
Не существует точной даты, с которой начинается каждая из последующих историй.
Но основной ход развития в каждом случае связан с XIX веком.
Мы сразу увидим, что это было время как
стремительного прогресса и значительной дифференциации. До сих пор мы почти ничего не слышали о таких науках, как палеонтология, геология и метеорология, каждая из которых сейчас требует пристального внимания. Между тем астрономия и то, что в прежние времена называли натурфилософией, становятся удивительно разнообразными и включают в себя множество направлений, которые поразили бы звездочетов и философов более ранней эпохи.

Так, например, в области астрономии Гершель смог благодаря своему усовершенствованному телескопу открыть новую планету, а затем добраться до неё.
отправиться в глубины космоса и получить такие знания о звёздах и туманностях, о которых до сих пор можно было только мечтать. Затем, в быстрой последовательности,
открывается целый ряд ранее неизвестных малых планет, измеряются
расстояния до звёзд, определяется время полёта некоторых представителей
звёздной галактики, исследуется направление движения самой Солнечной
системы, спектроскоп выявляет химический состав даже тех звёзд, которые
находятся на немыслимом расстоянии, и формируется осязаемая теория
вселенского цикла, включающего рождение и смерть миров.

Точно так же новые исследования земной поверхности раскрывают тайны формирования планет, которые до сих пор оставались непостижимыми.
Становится известно, что слои земной поверхности формировались на протяжении бесчисленных веков и что в разные геологические эпохи Землю населяли сменяющие друг друга популяции, совершенно отличающиеся друг от друга. Вся точка зрения
вдумчивых людей меняется при созерцании истории мира, в котором мы живём, — хотя новейшие мысли в некоторой степени восходят к тем временам, когда вдохновенные мыслители Древней Греции
мечтал из замечательных теорий, с помощью которых наши ранние главы имеют
сделаны наши читатели знакомы.

В области натуральной философии прогресс не столь значительны и
не менее ярким. Однако здесь достаточно, в порядке предвосхищения,
просто назвать величайшее обобщение века в физической науке
- доктрину сохранения энергии.




I. ПРЕЕМНИКИ НЬЮТОНА В АСТРОНОМИИ


ГЕВЕЛИЙ И ГАЛЛЕЙ

Как ни странно, десятилетие, последовавшее за Ньютоном, было относительно бесплодным с точки зрения научного прогресса.
В XVIII веке не было столько великих астрономов, как в последние годы XVII века или, если уж на то пошло, в последние годы самого XVIII века.
Однако несколько выдающихся астрономов конца XVII века дожили до начала следующего столетия, и вскоре молодое поколение сформировало группу астрономов, в которую вошли Эйлер, Лагранж, Лаплас и
Гершель, как мы увидим, совершил великие открытия в этой области ещё до конца века.

 Один из величайших астрономов XVII века, умерший незадолго до
В конце века жил Иоганн Гевелий (1611–1687) из Данцига,
который внёс вклад в развитие астрономии, точно описав поверхность Луны и
её пятна. Но его также помнят за то, что он препятствовал прогрессу, отказываясь использовать телескопы в своих наблюдениях.
До самой смерти он предпочитал простые зрительные трубы, от которых
давно отказались большинство других астрономов. Преимущества этих телескопов
были описаны в статье о Роберте Гуке,
но Гевелий так и не признал этих преимуществ.
Репутация Гевелия как астронома была такова, что его отказ признать преимущества телескопов заставил многих астрономов усомниться в том, что они превосходят простые подзорные трубы. И даже знаменитый Галлей, о котором мы ещё поговорим, сомневался в этом настолько, что навестил престарелого астронома, чтобы проверить его навыки использования подзорных труб старого образца. Гевелий и Галлей проводили наблюдения бок о бок.
Гевелий — с помощью своего старого инструмента, а Галлей — с помощью нового.  Результаты немного отличались в пользу молодого учёного.
но этого было недостаточно, чтобы сделать демонстрацию полностью убедительной.
Однако объяснение этому кроется не в несовершенстве телескопа, а в удивительном мастерстве пожилого Гевелия, чья ловкость почти компенсировала недостатки его инструмента.
Можно только догадываться, чего бы он добился, если бы его убедили использовать телескоп.


Сам Галлей в то время был далеко не новичком в астрономии. Будучи единственным сыном богатого мыловара, жившего недалеко от Лондона, он
Он получил гуманитарное образование и ещё до окончания колледжа
проводил такие новаторские научные наблюдения, как, например, за изменением
вариации компаса. В девятнадцать лет он открыл новый метод определения
элементов планетарных орбит, который был значительным улучшением по
сравнению со старым. В следующем году он отправился на остров Святой
Елены, чтобы провести наблюдения за небесными телами в южном
полушарии.

Именно на острове Святой Елены Галлей сделал своё знаменитое наблюдение
за прохождением Меркурия по диску Солнца. Это наблюдение было
Это связано, по крайней мере косвенно, с его открытием метода определения параллакса планет. Под параллаксом понимается кажущееся изменение положения объекта, вызванное реальным изменением положения наблюдателя. Таким образом, если мы представим, что два астронома одновременно наблюдают за Солнцем с противоположных сторон Земли, то очевидно, что для этих наблюдателей Солнце будет находиться в двух разных точках на небе. Половина угла, под которым измеряется эта разница, называется солнечным параллаксом. Он зависит от
затем, исходя из расстояния от Земли до Солнца и длины земного радиуса. Поскольку фактическая длина этого радиуса была определена, параллакс любого небесного тела позволяет астроному вычислить его точное расстояние.

 Однако параллакс можно вычислить с такой же точностью, если два наблюдателя находятся на расстоянии нескольких сотен или тысяч миль друг от друга. Например, в случае прохождения Венеры по диску Солнца
наблюдатель из Нью-Йорка видит, как планета движется по диску Солнца, и отмечает точное время этого события
наблюдение. Точно так же наблюдатель в Лондоне проводит аналогичные наблюдения. Зная расстояние между Нью-Йорком и Лондоном и время прохождения, можно вычислить разницу в параллаксах Солнца и планеты, пересекающей его диск.
 Идея определения параллакса планет таким образом возникла или, по крайней мере, была разработана Галлеем, и он считал, что на основе этого явления можно вычислить размеры орбит всех планет. Как мы увидим далее, его взгляды были признаны верными более поздними астрономами.

В 1721 году Галлей сменил Флемстида на посту королевского астронома в Гринвичской
обсерватории. Несмотря на то, что в то время ему было 64 года, его деятельность в области астрономии продолжалась ещё 20 лет. В Гринвиче
он провёл несколько утомительных наблюдений за Луной и во время этих
наблюдений первым обнаружил ускорение среднего движения. Однако он не смог этого объяснить, и это пришлось сделать Лапласу в последние годы века, как мы увидим позже.

Книга Галлея «Синопсис астрономии комет» — одна из самых
ценные дополнения к астрономической литературе со времён Кеплера.
 Он первым попытался рассчитать орбиту кометы, возродив древнее мнение о том, что кометы принадлежат Солнечной системе и движутся по эксцентричным орбитам вокруг Солнца. Его расчёт орбиты кометы 1682 года позволил ему правильно предсказать возвращение этой кометы в 1758 году. Исследование метеоров Галлея.

Как и другие астрономы того времени, он был озадачен хорошо известным явлением падающих звёзд, или метеоров.
Он сам проводил наблюдения и тщательно изучал наблюдения других астрономов. В 1714 году он изложил свои взгляды на происхождение и состав этих загадочных объектов в земной атмосфере. Поскольку к этой теме мы ещё вернёмся в одной из следующих глав, взгляды Галлея, отражающие самые передовые идеи того времени, представляют интерес.

«В настоящее время теория воздуха, — говорит он, — кажется вполне понятной, как и различия в его плотности на разных высотах.
Ведь если предположить, что один и тот же воздух занимает пространства, обратно пропорциональные
Что касается количества верхнего или приземного воздуха, я уже доказывал в другом месте, что на высоте сорока миль воздух в три тысячи раз разреженнее, чем у поверхности земли, и что максимальная высота атмосферы, отражающая свет в сумерках, составляет не полных сорок пять миль. Несмотря на это, очевидно, что некоторые виды паров, и в немалом количестве, поднимаются почти на такую высоту. В качестве примера можно привести яркий свет, о котором общество узнало (см. Transact. Sep., 1676) от доктора Уоллиса.
Его видели в очень отдалённых графствах почти по всей южной части Англии.
 Хотя доктор не смог получить настолько подробные сведения, чтобы определить его высоту, но, судя по тому, в каких отдалённых местах его видели, он не мог быть меньше нескольких миль в высоту.

«Точно так же и тот метеор, который был виден в 1708 году, 31 июля,
между девятью и десятью часами вечера, очевидно, находился на высоте от сорока до пятидесяти миль по перпендикуляру и, насколько я могу судить, над Шеренессом и буем на Норе. Ибо его видели в Лондоне движущимся
Горизонтально с востока на север и с востока на юг, по меньшей мере, на высоте пятидесяти градусов.
В Редгроуве, в графстве Саффолк, на Ярмутской дороге, примерно в двадцати милях от восточного побережья Англии и по меньшей мере в сорока милях к востоку от Лондона, он появился немного западнее юга, предположительно к юго-западу, и был виден на высоте около тридцати градусов, скользя по наклонной вниз. В обоих местах мне показали его расположение,
которое соответствовало описанию, но я бы хотел, чтобы его увидел кто-нибудь, разбирающийся в астрономии,
чтобы мы могли высказаться по поводу его
 Тем не менее мы можем с уверенностью заключить, что это было не намного западнее Редгроува, который, как я уже говорил, находится примерно на сорок миль восточнее Лондона. Предположим, что он находился в тридцати пяти милях к востоку от Лондона, а его высота над Лондоном составляла пятьдесят градусов.
Тогда его тангенс будет равен сорока двум милям, а высота метеора над поверхностью Земли будет равна сорока двум милям.
Это скорее наименьшее значение, потому что высота места, которое мне показали, скорее больше, чем
температура была ниже пятидесяти градусов по Фаренгейту; о том же можно судить по высоте, на которой он появился в Редгроуве, примерно в семидесяти милях оттуда. Хотя на таком
огромном расстоянии казалось, что он движется с невероятной скоростью,
пролетев за несколько секунд около двенадцати градусов по большой дуге с севера на юг, он был очень ярким при своём появлении и погас на востоке от своего пути, оставив на некоторое время бледное свечение в том месте, где он прошёл, с остатками на его пути. Но не было слышно ни шипения, ни отзвука взрыва.

«Это может заслужить внимание почтенного общества: такое огромное количество пара поднимается в верхние слои атмосферы и там скапливается, что при его восхождении или ином освещении он дает свет в круге диаметром более ста миль, который не сильно уступает свету луны. Так что можно было бы увидеть, как в темной ночи кто-то берет булавку с земли». Трудно представить, какие испарения должны подниматься из земли под воздействием солнца или подземного тепла, чтобы преодолеть крайний холод
и разреженность воздуха в этих верхних слоях: но факт неоспорим,
и поэтому требует объяснения.»
Из этой части статьи следует, что существовало общее мнение о том,
что эта горящая масса была раскалённым паром, выброшенным с Земли
каким-то таинственным образом, но Галлея это не удовлетворило, и после
перечисления других метеоров, о которых ему было известно, он продолжает:

«Что это должно быть за вещество, которое может так сильно расширяться и воспламеняться одновременно? Ведь здесь нет ни вулкана, ни другого источника огня»
Подземный пожар в северо-восточной части света, о котором мы когда-либо слышали и который можно спроецировать.

«Я много размышлял об этом явлении и считаю его одним из самых сложных для объяснения из всех, с которыми я сталкивался в феномене метеоров.
Я склонен думать, что это должно быть какое-то скопление материи, образовавшееся в эфире в результате случайного столкновения атомов, и что Земля столкнулась с ним, когда проходила по своей орбите, будучи тогда ещё совсем молодой и не успев получить большой импульс движения».
Спуск к Солнцу. Ибо направление его было прямо противоположно направлению Земли, которая в то время составляла с меридианом угол в шестьдесят семь градусов, то есть двигалась с запада на юго-запад и с востока на северо-восток, поэтому казалось, что метеор движется в противоположном направлении. И
помимо того, что он попал во власть земного притяжения и утратил
своё движение из-за сопротивления среды, кажется, что он
приблизился к земле и погас в Тирренском море, к западу-юго-западу от Ливорно. При его первом появлении был слышен сильный удар
Погружение в воду и грохот, похожий на грохот телеги, едущей по камням, — вот что последовало за его охлаждением. Нечто подобное всегда слышно, когда очень горячее железо охлаждают в воде. Поскольку эти факты не вызывают сомнений, я был бы рад узнать мнение учёных мужей по этому поводу и узнать, какие разумные возражения можно выдвинуть против вышеупомянутой гипотезы, которую я смиренно предлагаю их вниманию. (1)

Эти несколько абзацев, написанные ведущим астрономом XVIII века, яснее любых комментариев передают
о реальном состоянии метеорологии того времени. То, что этот огненный шар, мчавшийся «со скоростью, превышающей скорость самого быстрого пушечного ядра»,
 был просто массой раскалённых камней, проходящих через нашу атмосферу, ему и в голову не приходило или, по крайней мере, не считалось возможным. И это неудивительно, если вспомнить, что в то время была открыта лишь всеобщая теория тяготения; тепло ещё не было признано просто формой движения; гром и молния оставались необъяснимыми загадками, которые предстояло разгадать ещё три четверти века спустя. В главе о
В разделе, посвящённом метеорологии, мы увидим, как было найдено решение этой загадки, которая озадачивала Галлея и его коллег всю жизнь.


Брэдли и аберрация света
Галлея на посту королевского астронома сменил человек, чьи полезные открытия в науке не были признаны и оценены по достоинству до тех пор, пока о них не рассказал прусский астроном Бессель в начале XIX века. Это был доктор Джеймс Брэдли, священнослужитель, который считается одним из самых выдающихся астрономов XVIII века.
Его самым выдающимся открытием было объяснение необычного движения
о Полярной звезде, впервые замеченной, но не объяснённой Пикаром за сто лет до этого. В течение многих лет Брэдли и его коллеги-астрономы безуспешно пытались найти удовлетворительное объяснение.
Но наконец ему удалось продемонстрировать, что звезда Дракона, за которой он наблюдал, описывала или, по крайней мере, казалась описанной, небольшой эллипс.
 Если это наблюдение было верным, то оно давало возможность вычислять аберрацию любой звезды в любое время. Объяснение физической причины этого отклонения, по мнению Брэдли, а впоследствии и
продемонстрировал, что это результат сочетания движения света
с годовым движением Земли. Брэдли впервые сформулировал эту
теорию в 1728 году, но только в 1748 году — после двадцати лет
непрерывной работы и наблюдений — он был готов представить
результаты своих исследований Королевскому обществу. Эта выдающаяся работа, по мнению француза Деламбра,
заслуживает того, чтобы её автор занял место в науке рядом с такими астрономами, как Гиппарх и Кеплер.

 Исследования Брэдли привели его к открытию либрации Луны.
ось земли. "Поскольку появление Дракона указывает на уменьшение
наклона земной оси к плоскости эклиптики".
он говорит: «И поскольку некоторые астрономы предполагали, что это наклонение
регулярно уменьшается; если бы это явление зависело от такой причины и составляло 18° за девять лет, то наклон эклиптики при таких темпах изменился бы на целую минуту за тридцать лет; что гораздо быстрее, чем позволяют любые ранее сделанные наблюдения. Поэтому у меня были основания полагать, что по крайней мере часть этого движения, если не
В целом это было связано с воздействием Луны на экваториальные части Земли, которое, как я полагал, могло вызвать колебательное движение земной оси. Но поскольку я не мог судить по результатам наблюдений за девять лет,
вернётся ли ось в то же положение, в котором она находилась в 1727 году,
я счёл необходимым продолжить наблюдения в течение всего периода
обращения лунных узлов. В конце этого периода я с удовлетворением
увидел, что звёзды снова заняли то же положение, как будто ничего не
менялось.
Наклон земной оси полностью убедил меня в том, что я правильно угадал причину этого явления. Это обстоятельство также доказывает, что постепенное уменьшение наклона эклиптики происходит не только из-за изменения положения земной оси, но и из-за некоторого изменения самой плоскости эклиптики.
В конце периода лунных узлов звёзды располагались в тех же местах относительно экватора, что и должны были бы, если бы земная ось сохраняла своё положение.
тот же наклон к неизменной плоскости». (2)


 ФРАНЦУЗСКИЕ АСТРОНОМЫ
Тем временем астрономы по другую сторону Ла-Манша тоже не сидели без дела.
Во Франции несколько успешных наблюдателей пополнили и без того длинный список наблюдений первого астронома Королевской Парижской обсерватории Доминика Кассини (1625–1712), чья репутация среди современников была гораздо выше, чем среди последующих поколений астрономов. Пожалуй, самым достойным из этих преемников был Николя Луи де Лакайль (1713–1762), теолог, который
получил образование за счёт герцога Бурбонского и вскоре после окончания учёбы стал клириком.
Он попал под покровительство Кассини, который обратил внимание на интерес молодого человека к наукам. Одним из первых проектов Лакайля было повторное измерение французского меридиана, который был неправильно измерен его покровителем в 1684 году. Это было начато в 1739 году и занимало его в течение
двух лет, прежде чем успешно завершилось. Однако в качестве награды он был
принят в академию и назначен профессором математики в Мазарини.
Колледж.

В 1751 году он отправился на мыс Доброй Надежды, чтобы определить параллакс Солнца с помощью наблюдений за параллаксами Марса и Венеры, а также попутно провести наблюдения за другими звёздами южного полушария. Результаты этой экспедиции были весьма успешными и опубликованы в его работе Coelum australe stelligerum и др., вышедшей в 1763 году. В ней он показывает, что за один год ему удалось наблюдать около
десяти тысяч звёзд и вычислить положение тысячи девятисот
сорока двух из них, измерить градус меридиана и сделать
Лакайль провёл множество наблюдений за Луной — продуктивность, которой редко удавалось достичь за один год в какой-либо другой области. Эти наблюдения были очень полезны для астрономов, поскольку давали возможность сравнить звёзды южного полушария со звёздами северного полушария, которые одновременно наблюдал Леланд в Берлине.

 Наблюдения Лакайля были тесно связаны с решением важного вопроса, который занимал внимание астрономов в начале века. Этот вопрос касался формы
Земля — действительно ли она сплюснута у полюсов? Чтобы раз и навсегда решить этот вопрос, Академия наук решила провести
фактическое измерение длины двух градусов, один из которых
находится как можно ближе к полюсу, а другой — на экваторе. Таким образом, три астронома — Годен, Бугер и Ла Кондамин — отправились в точку на экваторе в Перу, а четыре астронома — Камю, Клеро, Мопертюи и Лемонье — отправились в выбранное место в Лапландии. Результатом этих экспедиций стало установление того, что земной шар имеет форму сплюснутого сфероида.

Великим современником и соотечественником Лакайля был Жан Лерон Д’Аламбер (1717–1783), который, хотя и не был астрономом по профессии,
внёс такой вклад в развитие этой науки своими математическими расчётами, что его имя тесно связано с её прогрессом в XVIII веке. Д’Аламбер, ставший одним из самых известных учёных своего времени, к услугам которого охотно прибегали правители Европы, начал свою жизнь как подкидыш, оставленный на одном из рынков Парижа. Болезненного младенца усыновила и взяла на воспитание семья
бедный стекольщик, которого считали членом семьи. Однако в последующие годы, когда подкидыш прославился на всю Европу, его мать, мадам Тенсен, послала за ним и признала его своим сыном.
Более чем вероятно, что великий философ поверил ее рассказу,
но если так, он не позволил ей получить удовлетворение от осознания своей веры,
всегда заявляя, что мадам Тенсен не могла "быть ближе, чем
мачеха ему, поскольку его мать была женой стекольщика.

Д'Аламбер также своим примером много сделал для дела науки
как и своими открытиями. Ведя простую, но честную жизнь, отклоняя
щедрые предложения о должностях от королевских покровителей и в то же
время отказываясь пресмыкаться перед знатью, он подавал достойный
пример другим философам, чьё подобострастное и малодушное отношение
к богатым или влиятельным людям до сих пор вызывало презрение высших
классов.

 Он внёс непосредственный вклад в астрономию, в том числе
определил изменение наклона земной оси. Он также
определил соотношение сил притяжения Солнца и Луны
Он обнаружил, что это соотношение составляет примерно семь к трём. Из этого он сделал вывод, что Земля должна быть в семьдесят раз больше Луны.
 Первые два тома его «Исследований о системах мира», опубликованные в 1754 году, в основном посвящены математическим и астрономическим задачам.
Многие из них сейчас не так важны, но в то время представляли большой интерес для астрономов.

Другим великим современником Д’Аламбера, чьё имя тесно связано с его именем и часто смешивается с ним, был Жан Батист Жозеф
Деламбр (1749–1822). Ему повезло больше как в плане рождения, так и в плане образования
Несмотря на все свои достоинства, Деламбр в юности начал учиться у знаменитого поэта Делиля. Позже ему пришлось бороться с бедностью.
Какое-то время он зарабатывал на жизнь переводами с латыни, греческого,
итальянского и английского языков, а также работал репетитором в частных семьях.
Поворотный момент в его судьбе наступил, когда Лаланд обратил внимание на молодого человека благодаря его феноменальной памяти. Вскоре Лаланд выразил своё восхищение, предложив Деламбру решить несколько сложных астрономических задач. Если он успешно справится с этими задачами, его будущее будет
астроном был уверен в себе. В то время планета Уран была только что открыта Гершелем, и Академия наук предложила в качестве темы для одной из своих премий определение орбиты этой планеты.
 Деламбр выполнил это определение и получил премию — подвиг, который сразу же принёс ему известность.

 Своими трудами он, вероятно, сделал для совершенствования современной астрономии больше, чем кто-либо другой. Его «История астрономии» — это не просто рассказ о развитии астрономии, а полный обзор всех знаменитых работ, написанных на эту тему. Так он прославился как
историк, а также астроном.


ЛЕОНАРД ЭЙЛЕР
Ещё одним современником Д’Аламбера и Деламбра, который был немного старше их, был Леонард Эйлер (1707–1783) из Базеля, чья слава как философа не уступает славе великих французов. Он представляет здесь особый интерес как астроном, но астрономия была лишь одной из многих областей науки, в которых он преуспел.
Конечно, от человека, который мог «без запинки повторить «Энеиду» Вергилия от начала до конца и указать первую и последнюю строки
на каждой странице издания, которым он пользовался. «Чего-то ждали, и он оправдал эти ожидания.

 В молодости он посвятил себя изучению теологии и восточных языков по просьбе своего отца, но его любовь к математике оказалась слишком сильной, и с согласия отца он в конце концов отказался от классических наук и обратился к своему любимому предмету — геометрии.  В 1727 году Екатерина I пригласила его в Санкт-Петербург.
Петербург, и после того, как он принял это приглашение, его избрали членом-корреспондентом Академии наук. Чуть позже он стал профессором
В 1726 году он стал профессором физики, а в 1733 году — профессором математики. В 1735 году он решил за три дня задачу, над которой некоторые выдающиеся математики бились бы несколько месяцев. В 1741 году Фридрих Великий пригласил его в Берлин, где он вскоре стал членом Академии наук и профессором математики. Но в 1766 году он вернулся в Санкт-Петербург.
Ближе к концу жизни он практически ослеп и был вынужден диктовать свои мысли, иногда людям, совершенно не разбирающимся в предмете.
 Тем не менее его удивительная память, а также
Слепота не мешала ему выполнять сложные вычисления, которые часто требовались.

 Первая работа Эйлера, представленная в Парижскую академию наук в 1747 году, была посвящена возмущениям планет.  Эта работа принесла ему премию, присуждённую за аналитическую теорию движения Юпитера и Сатурна.  За ней последовали другие работы, одна в 1749 году, а другая в 1750 году, с дальнейшим развитием той же темы. Поскольку в них были обнаружены незначительные
ошибки, например в некоторых формулах, выражающих вековые и периодические неравенства, академия предложила
та же тема для премии 1752 года. Эйлер снова принял участие в конкурсе и выиграл его.
Содержание этой работы заложило основу для последующего доказательства Лапласом и Лагранжем постоянной устойчивости планетарной системы.

Эйлер также продемонстрировал, что в определённых пределах
эксцентриситет и положение афелия Сатурна и Юпитера
подвержены постоянным изменениям, и рассчитал, что по прошествии
примерно тридцати тысяч лет элементы орбит этих двух планет
вернутся к своим первоначальным значениям.




II. ПРОГРЕСС СОВРЕМЕННОЙ АСТРОНОМИИ

Новая эпоха в астрономии начинается с работ Уильяма Гершеля, ганноверца, которого Англия усыновила. Он был человеком, обладавшим несомненным талантом к открытию небесных тел. Поначалу он был просто любителем астрономии, но находил время в перерывах между обязанностями учителя музыки, чтобы отшлифовать зеркало телескопа и начать наблюдать за звёздами. Не удовлетворившись своим первым телескопом, он сделал ещё один, а потом и ещё, и он был настолько талантлив в этой работе, что вскоре у него появился инструмент, который был лучше всех, что когда-либо существовали.
предпринимались и раньше. Его терпение при шлифовании криволинейной отражающей поверхности
монументальный. Иногда по шестнадцать часов вместе, он должен неуклонно идти
про зеркало, полируя ее, не убирая руки.
Тем временем его сестра, всегда его старший лейтенант, подбадривала его своим присутствием
и время от времени клала ему в рот еду. Когда телескоп был готов, астроном превратил ночь в день и от заката до рассвета, год за годом, неустанно вглядывался в небеса, если только ему не мешали облака или яркий свет луны. Его сестра всегда сидела рядом
Она сидела рядом с ним и записывала его наблюдения. Они были на открытом воздухе,
высоко над входом в рефлектор, и иногда было так холодно,
что чернила в бутылке в руке Каролины Гершель замерзали. Но
два энтузиаста едва замечали такую обыденную вещь, как земная
погода. Они жили в далёких мирах.

 Результаты? Какими они могли быть? Такой энтузиазм мог свернуть горы.
Но, в конце концов, перемещение гор кажется детской забавой по сравнению с тем, что на самом деле сделал Гершель с помощью этих замечательных телескопов. Он переместил
миры, звёзды, вселенная — даже, если хотите, галактика вселенных;
по крайней мере, он доказал, что они движутся, что едва ли менее удивительно;
и он расширил космос, каким его представляет человек, в тысячи раз
по сравнению с тем, каким он был раньше. Для начала он удвоил диаметр Солнечной системы,
наблюдая за далёкой планетой, которую мы сейчас называем
Ураном, но которую он окрестил Georgium Sidus в честь своего
монарха, а его французские современники, не в восторге от этого
названия, предпочитали называть её Гершелем.

Это открытие было сущей мелочью по сравнению с тем, что Гершель сделал позже, но тем не менее оно принесло ему всемирную известность.
Если не считать комет и спутников, это было первое дополнение к Солнечной системе, сделанное в историческое время, и оно вызвало настоящий ажиотаж и энтузиазм в народе.
Кстати, король Георг был польщён тем, что в его честь назвали планету, и он улыбнулся астроному, а затем вместе со своим двором отправился посмотреть на своего тёзку. Проверка прошла успешно, и вскоре королевская милость позволила
астроном, чтобы вырваться из оков преподавания музыки и посвятить всё своё время более близкой ему по духу задаче — наблюдению за звёздами.


Освободившись от бремени мирских забот, он с новым энтузиазмом обратился к небесам, и его открытия следовали одно за другим в ошеломляющем изобилии. Он открыл различные, ранее неизвестные спутники наших планет-сестёр; он провёл специальные исследования Сатурна и доказал, что эта планета с её кольцами вращается вокруг своей оси; он изучил пятна на Солнце и предположил, что они влияют на погоду на нашей Земле; в
Короче говоря, он расширил границы солнечной астрономии. Но очень скоро
эта область стала для него тесной, и его важнейшие исследования
привели его в те области космоса, по сравнению с которыми наша Солнечная система — всего лишь точка. С помощью своих усовершенствованных телескопов он
открыл бездонные просторы, в которые до него не проникал ни один человек, которые до него лишь смутно себе представляли. Он говорит нам, что
его сорокафутовый отражатель будет направлять свет на расстояние «по меньшей мере в одиннадцать и три четверти миллиона миллионов миллионов
«Миль» — это свет, который покинул свой источник два миллиона лет назад. Самые маленькие звёзды, видимые невооружённым глазом, имеют шестую звёздную величину.
Этот телескоп, по его мнению, способен обнаружить звёзды 1342-й звёздной величины.

 Но что Гершель узнал об этих ужасных глубинах космоса и населяющих их звёздах? Именно это хотел узнать весь мир.
Коперник, Галилей, Кеплер подарили нам Солнечную систему, но звёзды оставались загадкой. Что говорит великий телескоп — являются ли звёзды точками света, как учили древние и как утверждал не один философ
В XVIII веке всё ещё велись споры о том, являются ли они звёздами, как считают другие, или солнцами, как утверждает Гершель.
 Гершель отвечает, что это солнца, каждое из миллионов солнц, многие из которых больше того, что находится в центре нашей Солнечной системы.В нашей системе. И не только это, но и то, что они движутся. Вместо того чтобы оставаться неподвижными в пространстве, как считалось ранее, они вращаются по гигантским орбитам вокруг некоего общего центра. Является ли этим центром наше Солнце? Вовсе нет.
Наше Солнце — всего лишь звезда, как и все остальные, вращающаяся вокруг своей оси вместе с сопутствующими ей спутниками.
Наше гигантское Солнце — звезда, ничем не отличающаяся от множества других звёзд, даже не такая большая, как некоторые из них.
Всего лишь незначительная искра материи в бесконечном потоке искр.

 И это ещё не всё. За пределами нескольких тысяч звёзд, видимых невооружённым глазом, Гершель видит множество более далёких
Звёзды собраны в миллионы галактик, но в конце концов он достигает
расстояния, за которым галактики перестают увеличиваться. И всё же, как ему
кажется, он не достиг предела своего зрения. Что же тогда? Он
достиг границ звёздной системы, простирающейся до пределов Вселенной. Он верит, что сможет описать эту систему, эту Вселенную,
и доказать, что она имеет форму неправильного шара,
слегка сплюснутого, почти дискообразного, и разделённого на
две части — это разделение видно даже невооружённым глазом по
разветвлению Млечного Пути.

Такова наша Вселенная в представлении Гершеля — огромная галактика, состоящая из солнц, сгруппированных вокруг одного центра, вращающихся и парящих в пространстве. Но даже здесь эти удивительные телескопы не останавливаются. Далеко-далеко за пределами
нашей Вселенной, так далеко, что ужасающие масштабы нашей собственной системы могут служить единицей измерения, открываются другие системы, другие
Вселенные, подобные нашей, каждая из которых, как он думает, состоит из мириад
звёзд, сгруппированных, как наша галактика, в изолированную систему — всего лишь островки материи в бесконечном океане космоса. Так далеки от нашей Вселенной
Теперь, после открытия Гершелем этих туманностей, мы знаем, что их свет достигает нас лишь в виде тусклого, размытого сияния, в большинстве случаев невидимого невооружённому глазу. Когда Гершель начал свои исследования, было известно около сотни таких туманностей. К концу века он открыл ещё около двух тысяч, и многие из них с помощью своих самых больших телескопов были разделены на скопления звёзд. Он считал, что самая дальняя из этих туманностей, которую он мог видеть, находилась по меньшей мере в трёхстах тысячах раз дальше от нас, чем ближайшая неподвижная звезда. И всё же ближайшая
Звезда — как показывают более поздние исследования — находится так далеко, что её свету,
движущемуся со скоростью сто восемьдесят тысяч миль в секунду, требуется
три с половиной года, чтобы достичь нашей планеты.

 Словно для того, чтобы завершить эту новую космологическую схему,
Гершель, хотя и не был склонен к необоснованным теориям,
позволяет себе верить в то, что не может подтвердить с помощью своего телескопа. Он считает, что все бесчисленные солнца в его бесчисленных системах наделены жизнью в человеческом понимании. Джордано Бруно и многие его последователи придерживались этой точки зрения
Некоторые из наших «сестёр по планете» могут быть обитаемы, но Гершель расширяет эту мысль, включая в неё Луну, Солнце, звёзды — все небесные тела. Он считает, что может доказать пригодность для жизни нашего Солнца, и, рассуждая по аналогии, он твёрдо убеждён, что все солнца во всех системах «хорошо снабжены обитателями». В этом, как и в некоторых других выводах, Гершель заблуждается из-за ошибочной физики своего времени. Будущие поколения, работающие с усовершенствованными инструментами, возможно, не смогут воспроизвести его наблюдения, не говоря уже о том, чтобы
его умозаключения. Но как же сжимается и увядает эгоизм человека, когда он осознаёт важность своих масштабных мыслей!

 Продолжая свои наблюдения за бесчисленными туманностями, Гершель вскоре приходит к ещё одному любопытному умозаключению. Он замечает, что некоторые группы звёзд расположены гораздо плотнее, чем другие, и делает вывод, что такое неравномерное распределение говорит о разном возрасте различных туманностей. Он считает, что сначала всё пространство могло быть равномерно усеяно звёздами и что их скопление произошло в результате действия гравитации.

«То, что Млечный Путь представляет собой обширный слой звёзд разного размера, больше не вызывает сомнений, — заявляет он, — и то, что наше Солнце на самом деле является одним из небесных тел, принадлежащих этому слою, столь же очевидно.
Теперь я изучил и измерил эту сияющую зону практически со всех сторон и обнаружил, что она состоит из звёзд, число которых... постоянно увеличивается и уменьшается в зависимости от их видимой невооружённым глазом яркости.

«Предположим, что бесчисленное множество звёзд разного размера разбросано по неопределённой части пространства таким образом, что они почти равномерно распределены
распределены по всей системе. Законы притяжения, которые, без сомнения,
действуют в самых отдалённых областях неподвижных звёзд, скорее всего,
приведут к следующим последствиям:

«В первом случае, поскольку мы предположили, что звёзды имеют разный размер, произойдёт следующее: звезда, которая значительно больше своих соседей, будет притягивать их сильнее, чем они будут притягиваться друг к другу. Таким образом, со временем они как бы сконцентрируются вокруг центра или, другими словами, сформируют
они образуют скопление звёзд почти шарообразной формы, более или менее правильной в зависимости от размера и расстояния между окружающими звёздами...


Следующий случай, который будет происходить почти так же часто, как и предыдущий, заключается в том, что несколько звёзд, хотя и не превосходят по размеру остальные, могут оказаться ближе друг к другу, чем к окружающим звёздам...
 и такая структура может принимать самые разные формы...

«Из состава и многократного соединения двух вышеупомянутых образований может возникнуть третье, состоящее из множества крупных звёзд или их комбинаций
Мелкие звёзды расположены длинными, вытянутыми, правильными или изогнутыми рядами, полосами или ветвями.
Они также притягивают окружающие звёзды, образуя фигуры из скоплений звёзд, удивительно похожие на те, что породили эти скопления.

«Мы можем допустить и ещё более обширные комбинации, когда в то же самое время, когда в одной части пространства формируется скопление звёзд, в другой, возможно, не так далеко, может формироваться другое скопление, что может привести к их взаимному сближению вокруг собственного центра тяжести.

»«Наконец, как естественное следствие предыдущих случаев, в результате отступления звёзд к различным центрам, которые их притягивают, образуются большие полости или пустоты». (1)



Если заглянуть в будущее, то можно предположить, что наступит время, когда все звёзды системы соберутся вместе и будут уничтожены в результате столкновения с общим центром.  Гершелю уже кажется, что самые плотные скопления «изжили себя» и приближаются к своей гибели.

Но опять же, другие туманности выглядят так, что это наводит на противоположные мысли
состояние. Они не могут быть преобразованы в звезды, но имеют почти
однородный внешний вид повсюду, и поэтому считается, что они состоят из
блестящей жидкости, которая в некоторых случаях конденсируется в
центре в светящуюся массу. В такой туманности Гершель думает, что видит
солнце в процессе формирования.


НЕБУЛЯРНАЯ ГИПОТЕЗА КАНТА

В совокупности эти две концепции описывают величественный цикл формирования и разрушения мира — обширную космологическую схему, подобную той, что была смутно намечена двумя столетиями ранее Кеплером и в
В более поздние времена эту гипотезу выдвинули Райт и Сведенборг. Эта так называемая «туманная гипотеза» предполагает, что в начале времён всё пространство было равномерно заполнено космической материей в состоянии туманной или «огненно-дымовой» диффузии, «бесформенной и пустотной».
Она описывает конденсацию — коагуляцию, если хотите, — частей этой массы с образованием обособленных масс и последующее развитие из этих масс видимых нами небесных тел.

Возможно, первое подробное изложение этой идеи было дано
великим немецким философом Иммануилом Кантом (родился в Кенигсберге в 1724 году,
умер в 1804 году), известный каждому как автор «Критики чистого разума».
Разум. Давайте узнаем из его собственных слов, как философ с богатым воображением представлял себе возникновение мира.

«Я предполагаю, — говорит Кант, — что весь материал, из которого состоят небесные тела, принадлежащие нашей Солнечной системе, — все планеты и кометы, — в начале всего сущего был разложен на свои первичные элементы и заполнил всё пространство Вселенной, в котором теперь вращаются образовавшиеся из него тела.  Это состояние природы, если рассматривать его изнутри и с точки зрения
Само по себе, без какой-либо привязки к системе, оно кажется самым простым, что может возникнуть из ничего. В то время ещё ничего не было сформировано.
 Образование небесных тел на расстоянии друг от друга, их расстояния, регулируемые притяжением, их форма, возникающая из равновесия собранной ими материи, свидетельствуют о более позднем состоянии... В области пространства, заполненной таким образом, всеобщее спокойствие могло длиться лишь мгновение. Элементы обладают необходимыми силами, которые приводят их в движение.
Таким образом, они сами по себе являются источником жизни. Материя
сразу же начинает стремиться к самоорганизации. Рассеянные элементы более плотной природы посредством своего притяжения собирают вокруг себя всю материю с меньшей удельной массой; затем эти элементы вместе с материалом, с которым они соединились, собираются в тех точках, где находятся частицы ещё более плотной природы; они, в свою очередь, соединяются с ещё более плотными частицами, и так далее. Если мы мысленно проследим за процессом, в ходе которого природа обретает форму, преодолевая хаос, то легко поймём
что все результаты этого процесса будут заключаться в образовании
различных масс, которые после завершения своего формирования
благодаря равенству сил притяжения будут находиться в состоянии покоя и никогда не придут в движение.

"Но у природы есть и другие силы, которые особенно проявляются, когда материя распадается на мелкие частицы. Это те силы, с помощью которых эти частицы отталкиваются друг от друга и которые в результате конфликта с силами притяжения порождают движение, которое является своего рода вечной жизнью природы. Эта сила отталкивания проявляется в упругости
испарений, выделений сильно пахнущих тел и распространения всех
спиртосодержащих веществ. Эта сила является неоспоримым
явлением материи. Именно благодаря ей элементы, которые могут
падать в точку, притягивающую их, беспорядочно отклоняются от
движения по прямой линии, и их перпендикулярное падение
превращается в круговое движение, охватывающее центр, к которому
они падали. Чтобы лучше понять, как устроен мир, мы ограничим наш взгляд, убрав из него бесконечность
Вселенная природы направляет её в определённую систему, например в ту, что принадлежит нашему Солнцу. Рассмотрев возникновение этой системы, мы сможем перейти к аналогичному рассмотрению происхождения великих мировых систем и таким образом охватить бесконечность всего творения в рамках одной концепции.

 Из вышесказанного следует, что если точка находится в очень большом пространстве, где притяжение расположенных там элементов сильнее, чем где-либо ещё, то материя элементарной
частицы, разбросанные по всей области, упадут в эту точку.
 Первым следствием этого общего падения будет образование тела в этом центре притяжения, которое, так сказать, быстро растёт из бесконечно малого ядра; и по мере увеличения этой массы она с большей силой притягивает окружающие частицы, чтобы они соединились с ней. Когда масса этого центрального тела становится настолько большой,
что скорость, с которой оно притягивает к себе частицы, находящиеся на большом
расстоянии, отклоняется в сторону из-за слабого отталкивания, с которым
они препятствуют друг другу, и когда это приводит к боковым движениям, которые
благодаря центробежной силе способны охватить центральное
тело по орбите, то образуются вихри или воронки из частиц, каждая
из которых сама по себе описывает кривую линию под действием
суммы сил притяжения и силы вращения, отклонившихся в сторону.
Все эти орбиты пересекаются друг с другом, что приводит к их
значительному рассеиванию в этом пространстве. Однако эти движения во многом противоречат друг другу.
Они естественным образом стремятся привести друг друга к единообразию, то есть к состоянию, в котором одно движение как можно меньше препятствует другому. Это происходит двумя способами: во-первых, частицы ограничивают движение друг друга до тех пор, пока все они не начнут двигаться в одном направлении; и, во-вторых, частицы ограничивают свои вертикальные движения, в результате чего они приближаются к центру притяжения, пока все они не начнут двигаться горизонтально, то есть по параллельным окружностям вокруг Солнца как своего центра, больше не пересекаясь друг с другом, и под действием центробежной силы
Когда сила притяжения становится равной силе падения, они постоянно движутся по свободным круговым орбитам на том расстоянии, на котором они находятся.
 В результате в этой области пространства продолжают двигаться только те частицы, которые в результате падения приобрели скорость, а благодаря сопротивлению других частиц — направление, позволяющее им продолжать СВОБОДНОЕ КРУГОВОЕ ДВИЖЕНИЕ....

"Теория формирования планет в этой системе имеет преимущество перед всеми другими возможными теориями, поскольку она утверждает, что происхождение
о движениях и положении орбит в момент их возникновения в один и тот же момент времени — более того, о том, что даже отклонения от максимально возможной точности в их определении, как и сами соответствия, становятся очевидными с первого взгляда. Планеты состоят из частиц, которые на расстоянии, на котором они движутся, совершают точные движения по круговым орбитам; и поэтому массы, состоящие из них, будут продолжать те же движения с той же скоростью и в том же направлении. (2)


Следует признать, что это объяснение оставляет желать лучшего
нужные. Это объяснение метафизик, а не
экспериментальный ученый. Таким фразам, например, как "материя немедленно начинает
стремиться формировать саму себя", нет места в рассуждениях
индуктивной науки. Тем не менее, гипотеза Канта - это
замечательная концепция; она пытается рационально объяснить
то, что до сих пор по большей части считалось
совершенно необъяснимым.

Но сразу же возникают различные вопросы, на которые теория Канта не даёт ответа. Как, например, происходит то, что
космическая масса, породившая нашу Солнечную систему, разделилась на
несколько планетарных тел, вместо того чтобы остаться единой массой?
Были ли планеты отброшены от Солнца в результате случайного столкновения с кометой, как предположил Бюффон?
или выброшены в результате взрывной вулканической активности, как утверждает доктор Дарвин?
или же они обязаны своим происхождением какому-то неизвестному закону?
В любом случае, как получилось, что все они расположились почти в одной плоскости, как мы видим их сейчас?


Лаплас и туманная гипотеза

Оставалось, чтобы математический астроном решил эти головоломки.
Человеком, наиболее компетентным в этом вопросе, был французский астроном Лаплас.
На протяжении четверти века он посвящал свои выдающиеся математические способности решению задач, связанных с движением небесных тел.
Работая в дружеском соперничестве со своим соотечественником Лагранжем, единственным равным ему математиком того времени, он одну за другой решал задачи, которые Ньютон оставил нерешёнными. Во многом благодаря усилиям этих двух учёных были развеяны последние сомнения в достоверности ньютоновской гипотезы об универсальном тяготении.
Гравитация была устранена. Доля Лагранжа была не меньше, чем доля его соавтора; но Лапласа будут помнить дольше, потому что
он в конечном счёте привёл свои завершённые труды в систему и,
объединив их с трудами своих современников, создал «Небесную
механику» — бесспорный математический памятник века, достойное
дополнение к «Началам» Ньютона, которое оно дополняет и в некотором
смысле завершает.

В последние годы XVIII века Лаплас обратился к небулярной гипотезе космогонии, о которой мы только что упоминали.
Он придал ей чёткие пропорции; по сути, он настолько глубоко погрузился в неё, что потомки навсегда свяжут её с его именем. Отказавшись от грубых представлений о столкновении с кометой и извержении вулкана, Лаплас заполнил пробелы в гипотезе с помощью хорошо известных законов гравитации и движения. Он предположил, что первичная масса космической материи, которой
было суждено сформировать нашу Солнечную систему, вращалась вокруг своей оси ещё в то время, когда она была туманной и заполняла всё пространство
на расстоянии, значительно превышающем нынешние границы системы. Поскольку эта газообразная
Масса сжималась из-за потери тепла, она вращалась всё быстрее и быстрее, и время от времени из-за баланса сил на её периферии от неё отделялись кольца из её вещества, которые продолжали вращаться, а затем уплотнились и превратились в планеты, которые, в свою очередь, отделили от себя меньшие кольца, ставшие спутниками. Основная часть первоначальной массы остаётся в настоящем в виде всё ещё сжимающегося и вращающегося тела, которое мы называем Солнцем.

 Давайте позволим Лапласу подробно объяснить всё это:

 «Чтобы объяснить основные движения планетной системы...»
он говорит: «Существует пять следующих явлений:  движение планет в одном направлении и почти в одной плоскости;
движение спутников в том же направлении, что и движение планет;
вращение этих различных тел и Солнца в том же направлении, что и их движение по орбитам, и почти в той же плоскости; небольшой эксцентриситет орбит планет и спутников; и, наконец, большой эксцентриситет орбит комет, как если бы их наклоны были оставлены на волю случая.

"Бюффон — единственный известный мне человек, который после открытия истинной
В своей системе мира он попытался объяснить происхождение планет и их спутников. Он предполагает, что комета, упав на Солнце,
вызвала выброс массы вещества, которая собралась на расстоянии
в виде различных сфер, более или менее крупных и более или менее удалённых от Солнца, и что эти сферы, став непрозрачными и твёрдыми, теперь являются планетами и их спутниками.

"Эта гипотеза объясняет первое из пяти предыдущих явлений;
ведь очевидно, что все образовавшиеся тела будут двигаться почти одинаково
в плоскости, проходящей через центр Солнца, и в направлении потока вещества, который при этом образовался; но четыре других явления, по-видимому, невозможно объяснить таким образом.  Действительно, абсолютное движение молекул планеты должно быть направлено в сторону движения её центра тяжести; но из этого вовсе не следует, что движение вращения планет должно быть направлено в ту же сторону. Таким образом, Земля должна вращаться с востока на запад,
но тем не менее абсолютное движение её молекул должно быть
с востока на запад; и это должно относиться и к движению
спутников, в котором направление, согласно предложенной им
гипотезе, не обязательно совпадает с направлением поступательного
движения планет.

"Явление, которое не только очень трудно объяснить с помощью этой гипотезы, но которое даже противоречит ей, — это небольшой эксцентриситет планетарных орбит. Из теории центральных сил мы знаем, что если тело движется по замкнутой орбите вокруг Солнца и касается его, то оно также
всегда возвращается в эту точку при каждом обороте; отсюда следует,
что если бы планеты изначально были отделены от Солнца, они бы
касались его при каждом возвращении, и их орбиты были бы не круговыми, а очень вытянутыми. Действительно, массу вещества,
отброшенную от Солнца, нельзя в точности сравнить с шаром, который
касается его поверхности, поскольку импульс, который частицы этой
массы получают друг от друга, и взаимное притяжение, которое они
испытывают друг к другу, могут, изменяя направление их движения,
их перигелии находятся дальше от Солнца; но их орбиты всегда были бы наиболее
эксцентричными или, по крайней мере, не имели бы незначительных эксцентриситетов,
кроме как по самой невероятной случайности. Таким образом, согласно гипотезе Бюффона, мы не можем понять, почему орбиты более сотни уже наблюдавшихся комет такие эллиптические. Следовательно, эта гипотеза очень далека от того, чтобы объяснить вышеупомянутые явления. Давайте посмотрим, можно ли проследить их истинную причину.

«Какой бы ни была его истинная природа, мы видим, что он причиняет или
Чтобы изменить движение планет, необходимо, чтобы эта причина охватывала все тела, а с учётом огромных расстояний, которые их разделяют, это могла быть только жидкость огромных размеров.
 Чтобы придать им почти круговое движение в одном направлении вокруг Солнца, необходимо, чтобы эта жидкость окружала Солнце, как атмосфера. Рассмотрение движения планет приводит нас к мысли о том, что из-за чрезмерного
нагревания атмосфера Солнца изначально простиралась за пределы орбит
все планеты и что оно постепенно сжималось до своих нынешних размеров.

"В том примитивном состоянии, в котором, как мы полагаем, находилось Солнце, оно
походило на туманность, которая, как показывает телескоп, состоит из ядра,
более или менее яркого, окружённого туманностью, которая, сгущаясь к центру,
образует звезду. Если предположить по аналогии,
что все звёзды образовались таким образом, то можно представить
их предыдущее состояние в виде туманности, которому предшествовали другие состояния,
в которых туманная материя была ещё более рассредоточенной, а ядро было
всё менее и менее светящейся. Отправляясь в прошлое как можно дальше, мы
приходим к туманности, настолько размытой, что о её существовании едва ли можно
было догадаться.

"Философов долгое время поражало необычное расположение некоторых звёзд, видимых невооружённым глазом. Митчелл уже отмечал, насколько маловероятно, что звёзды в
Плеядах, например, могли сжаться до такого маленького пространства,
которое их окружает, по чистой случайности. Он пришёл к выводу, что эта группа звёзд и подобные ей группы в небесах
То, что мы видим, является неизбежным результатом конденсации туманности с несколькими ядрами. Очевидно, что туманность, постоянно сжимающаяся вокруг этих различных ядер, в конце концов сформирует группу звёзд, подобную Плеядам. Конденсация туманности с двумя ядрами приведёт к образованию системы близко расположенных друг к другу звёзд, вращающихся вокруг общего центра масс, подобно тем двойным звёздам, о движении которых мы уже знаем.

«Но как солнечная атмосфера повлияла на движение планет и спутников? Если эти тела
Если бы они проникли очень глубоко в эту атмосферу, то из-за её сопротивления упали бы на Солнце. Поэтому мы можем предположить, что планеты образовались на их последовательных границах в результате конденсации зоны паров, которую Солнце оставило после себя при охлаждении в плоскости своего экватора.

"Давайте вспомним результаты, которые мы привели в предыдущей главе.
Атмосфера Солнца не могла простираться бесконечно. Его пределом была точка, в которой центробежная сила, возникающая при вращении, уравновешивала его вес. Но по мере остывания
Атмосфера сжалась, и молекулы, находившиеся рядом с ними,
конденсировались на поверхности тела, ускорив вращение.
Согласно закону площадей, сумма площадей, описываемых вектором
каждой молекулы Солнца и его атмосферы и проецируемых на плоскость
экватора, всегда одинакова, поэтому вращение должно ускоряться, когда
эти молекулы приближаются к центру Солнца. Центробежная сила, возникающая в результате этого движения, становится тем больше, чем ближе точка, в которой вес равен центробежной силе, к Солнцу. Предположим,
тогда, как и следовало ожидать, атмосфера в какой-то момент достигла своих пределов, и при охлаждении она должна была оставить молекулы на этом пределе и на других пределе, которые последовательно возникали из-за ускоренного вращения Солнца.  Оставшиеся молекулы продолжали бы вращаться вокруг этого тела, поскольку их центробежная сила уравновешивалась их весом. Но это равновесие не распространялось на атмосферные молекулы, расположенные параллельно солнечному экватору.
Из-за своего веса они приближались к атмосфере по мере конденсации и не прекращали
Они будут принадлежать ему до тех пор, пока в результате этого движения не достигнут экватора.

"Давайте теперь рассмотрим зоны пара, которые последовательно остаются позади.
Эти зоны, судя по всему, в результате конденсации и взаимного
притяжения своих молекул должны образовывать различные концентрические
кольца пара, вращающиеся вокруг Солнца. Взаимное гравитационное
трение в каждом кольце будет ускорять одни кольца и замедлять другие,
пока все они не приобретут одинаковую угловую скорость. Таким образом, фактическая скорость молекул, наиболее удалённых от Солнца, будет наибольшей. Это объясняется следующим
Это также приводит к возникновению разницы в скорости. Молекулы,
находящиеся дальше всего от Солнца и которые в результате охлаждения и
конденсации приблизились друг к другу, образовав внешнюю часть кольца,
всегда описывали бы площади, пропорциональные времени, поскольку центральная
сила, которая ими управляла, была постоянно направлена к этому телу. Но
такое постоянство площадей требует увеличения скорости пропорционально
расстоянию. Таким образом, видно, что та же причина уменьшит скорость молекул, образующих внутреннюю часть кольца.

«Если бы все молекулы кольца пара продолжали конденсироваться, не распадаясь, то в конце концов они образовали бы кольцо, твёрдое или жидкое. Но такое образование потребовало бы такой регулярности в каждой части кольца и при его охлаждении, что это явление встречается крайне редко.
В Солнечной системе есть только один пример — кольцо Сатурна». Почти в каждом случае кольцо из пара распадалось на несколько масс, каждая из которых двигалась с одинаковой скоростью и продолжала вращаться вокруг Солнца на том же расстоянии. Эти массы должны были
Сфероидальная форма с вращательным движением в направлении
обращения, потому что их внутренние молекулы двигались с меньшей
скоростью, чем внешние. Так образовалось множество планет в
состоянии пара. Но если бы одна из них была достаточно
мощной, чтобы последовательно притягивать все остальные к своему
центру тяжести, то кольцо пара превратилось бы в единую сфероидальную
массу пара, вращающуюся вокруг Солнца в направлении его обращения. Последний случай является наиболее распространённым, но
Тем не менее Солнечная система представляет собой пример первого случая.
Четыре малые планеты движутся между Юпитером и Марсом.
По крайней мере, если мы не предполагаем, как это делает господин Ольберс, что изначально они образовали единую планету, которая в результате мощного взрыва распалась на несколько частей, движущихся с разной скоростью.

"Согласно нашей гипотезе, кометы не являются частью нашей планетной системы. Если рассматривать их, как мы и сделали, как мельчайшие туманности,
перемещающиеся из одной солнечной системы в другую и образующиеся в результате
конденсации туманной материи, повсеместно присутствующей в изобилии в
Изучая Вселенную, мы видим, что, когда планеты попадают в ту часть небесного свода, где властвует Солнце, оно заставляет их двигаться по эллиптическим или гиперболическим орбитам. Их траектории одинаково возможны во всех направлениях и при любом наклоне эклиптики, согласно наблюдениям. Таким образом, конденсация туманной материи, с помощью которой мы сначала объяснили вращение и обращение планет и их спутников в одном направлении и почти в одной плоскости, объясняет также, почему движение комет не подчиняется этому общему закону. (3)


Гипотеза о туманностях, доработанная Лапласом, является достойным дополнением к грандиозной космологической схеме Гершеля.
Независимо от того, верны они или нет, эти две концепции стали последним вкладом XVIII века в историю непрекращающихся попыток человека разгадать тайны космического происхождения и структуры.
Мир с интересом и без предубеждения выслушал новые доктрины, и такое отношение свидетельствует о поразительном интеллектуальном росте нашего вида.
Обратите внимание на этот переход. В 1600 году Бруно был сожжён на костре за свои убеждения
что наша Земля не является центром Вселенной. В 1700 году большая группа философов назвала Ньютона «нечестивым и еретическим» за то, что он заявил, что сила, удерживающая планеты на их орбитах, — это всемирное тяготение. В 1800 году Лаплас и Гершель получили признание за то, что учили, что гравитация создала систему, которой она управляет до сих пор.
что наша Вселенная — всего лишь малая туманность, наше Солнце — всего лишь малая звезда, наша Земля — всего лишь атом материи, а наша раса — всего лишь одна из бесчисленных рас, населяющих бесконечное множество миров. Доктрины, которые можно постичь всего за две человеческие жизни
То, что раньше привело бы их носителей на костёр, теперь было признано не нечестивым, а возвышенным.


АСТЕРОИДЫ И СПУТНИКИ
Первый день XIX века был ознаменован открытием нового мира. Вечером 1 января 1801 года итальянский астроном Пиацци
обнаружил видимую звезду примерно восьмой величины (то есть, конечно, совершенно невидимую невооружённым глазом), которая, как
позже выяснилось, двигалась и, таким образом, находилась гораздо ближе
к Земле, чем любая настоящая звезда. Сначала он предположил, как и Гершель, что это комета.
Когда он впервые увидел Уран, то решил, что незнакомое тело — это комета.
Однако последующие наблюдения показали, что это крошечная планета, занимающая положение в пространстве между Марсом и Юпитером.
Она была названа Церерой в честь богини-покровительницы Сицилии.


Хотя это открытие и было сделано случайно, оно не стало неожиданностью, поскольку астрономы давно предполагали существование планеты в широком промежутке между Марсом и Юпитером. Действительно, они даже готовились к его совместному поиску, несмотря на протесты философов, которые утверждали, что количество планет не может превышать магическое число
Их было семь, когда Пьяцци опередил их. Но продолжение было неожиданным: уже в следующем году доктор Ольберс, выдающийся врач-астроном из Бремена, наблюдая за движением Цереры,
наткнулся на другую крошечную движущуюся звезду, расположенную
аналогичным образом, которая вскоре оказалась планетой. Таким образом,
были обнаружены две планеты там, где ожидалась только одна.

Существование «сверхштатного» астероида было загадкой, но Ольберс решил её
на тот момент, предположив, что Церера и Паллада, как он назвал своего
пленника, могли быть фрагментами некогда существовавшей планеты, разрушенной внутренними
в результате взрыва или столкновения с кометой. Другие подобные фрагменты, как он
осмелился предположить, будут найдены при дальнейшем поиске. Уильям Гершель
поддержал эту теорию и предложил назвать крошечные планеты астероидами.
Теория взрыва была подтверждена открытием ещё одного астероида Хардингом из Лилиенталя в 1804 году, и казалось, что она доказана, когда сам Ольберс нашёл четвёртый астероид в 1807 году. Новые астероиды были названы
Юнона и Веста соответственно.

 На этом история закончилась до 1845 года, когда прусский астроном-любитель по имени Хенке после долгих поисков обнаружил ещё один астероид и открыл
новая эпоха открытий. С тех пор открытие астероидов стало обычным делом.
В последнее время с помощью фотографии список был расширен до более чем четырёхсот пунктов, и, похоже, недостатка в них нет, хотя, несомненно, все крупные астероиды уже открыты.
Даже самые крупные из них имеют диаметр всего несколько сотен миль, а те, что поменьше, слишком малы для измерения.
Считается, что совокупная масса этих малых планет составляет лишь малую долю массы Земли.

Теория взрыва Ольберса, долгое время принимавшаяся астрономами, была
оказались уязвимы для фатальных возражений. Теперь считается, что малые планеты представляют собой кольцо из космической материи, отделившееся от солнечной туманности,
подобно кольцам, из которых сформировались большие планеты, но не
преобразовавшееся в единое тело из-за возмущающего воздействия массы
Юпитера.


 Открытие Нептуна

Как мы видим, открытие первого астероида подтвердило гипотезу; другое важное открытие планеты в XIX веке подтвердило предсказание. Нептун был открыт благодаря научному пророчеству. Никто не подозревал о существовании планеты за пределами Урана.
Сам Уран, отклоняясь на волосок от предсказанной орбиты, выдал свою тайну. Никто не видел эту беспокойную планету до тех пор, пока математик с почти оккультным провидением не указал на её место на небесах. Общее предположение о существовании планеты за пределами Урана было сделано
великим кёнигсбергским астрономом Бесселем в 1840 году.
Анализ, позволивший определить её точное местоположение, был проведён
пятью годами позже двумя независимыми исследователями — Джоном Кучем Адамсом, только что получившим степень бакалавра в Кембридже, Англия, и У. Дж. Дж. Леверьером, ведущим
Французский математик своего поколения.

Расчёт Адамса был первым начатым и первым завершённым. Но у него был один существенный недостаток — это была работа молодого и неопытного человека. Поэтому она
оказалась в дальнем углу стола королевского астронома Англии, и была упущена возможность, о которой английские астрономы никогда не переставали сожалеть. Если бы поиски были проведены, то можно было бы увидеть настоящую планету,
сияющую там, рядом с тем местом, где математик
поместил её гипотетический аналог. Но поиски не были проведены,
И пока пророчество Адамса пылилось в этой прискорбной
карточке, Леверье продолжал свои расчёты, и его предварительные
результаты получили полную поддержку со стороны Араго и других французских учёных.
Наконец кропотливые расчёты дали удовлетворительный результат, и Леверье, уверенный в успехе, отправил письмо в Берлинскую обсерваторию с просьбой провести поиск возмутителя спокойствия Урана в определённом месте на небе. Доктор Галле получил письмо 23 сентября 1846 года. В ту же ночь он направил свой телескоп в указанную область и там, в пределах
В одном градусе от предполагаемого места он увидел кажущуюся звезду, невидимую невооружённому глазу, которая оказалась долгожданной планетой, с тех пор известной как Нептун. Для обычного человека, который находит абстрактную математику совершенно загадочной, это было сродни чуду.

Вдохновлённый этим успехом, Леверье рассчитал орбиту внутренней планеты, исходя из возмущений Меркурия, но, несмотря на то, что она была преждевременно названа Вулканом, этот гипотетический спутник Солнца до сих пор остаётся в царстве неизведанного, как и некоторые другие гипотетические объекты.
транснептуновые планеты, существование которых было предположено на основании «остаточных возмущений» Урана и движения комет.
В нашем столетии не было открыто ни одного нового члена семейства планет Солнечной системы, за исключением семи небольших спутников, которые в основном свидетельствуют о прогрессе в области телескопов. Из них наибольший интерес представляют крошечные спутники нашего марсианского соседа, обнаруженные профессором Холлом с помощью большого вашингтонского рефрактора.
Они очень маленькие и летают с невероятной скоростью. Один из них находится всего в шести тысячах
Сатурн находится в 150 миллионах километров от Марса и вращается вокруг него почти в четыре раза быстрее, чем он сам.
Таким образом, с точки зрения марсианина, Сатурн восходит на западе и заходит на востоке, а продолжительность месяца составляет всего четверть суток.


Кольца Сатурна

Открытие внутреннего, или «крепового», кольца Сатурна, сделанное одновременно
в 1850 году Уильямом К. Бондом в Гарвардской обсерватории в Америке
и преподобным У. Р. Доусом в Англии, стало ещё одним интересным достижением в области оптики.
Но самые важные открытия в изучении уникальной системы Сатурна были сделаны математиком. Лаплас, как и его
Наши предшественники предполагали, что эти кольца сплошные, и объясняли их устойчивость определёнными неровностями контура, на которые указал Гершель. Но примерно в 1851 году профессор Пирс из Гарварда показал несостоятельность этого вывода, доказав, что если бы кольца были такими, как их представлял себе Лаплас, они бы упали под собственным весом. Затем профессор
Дж. Клерк-Максвелл из Кембриджа взялся за это дело, и его анализ показал, что загадочные кольца — это облако метеоритных частиц, «град из кирпичей», каждый фрагмент которого движется точно так же, как если бы
как если бы она была независимой планетой, хотя, конечно, её в той или иной степени возмущают и толкают другие планеты. Взаимные возмущения и тормозящее воздействие ортодоксальных спутников Сатурна, исследованные Максвеллом,
объясняют почти все явления, связанные с кольцами, весьма удовлетворительным образом.


После тщательных математических расчётов, занимающих много страниц его статьи под названием «Об устойчивости колец Сатурна», он резюмирует свои выводы следующим образом:

«Давайте теперь подытожим выводы, которые мы смогли сделать на основе математической теории различных видов мыслимых колец.

»«Мы обнаружили, что устойчивость движения сплошного кольца зависит от настолько тонкой настройки и в то же время настолько несимметричного распределения массы, что даже при соблюдении всех условий оно едва ли могло бы продержаться долго, а если бы и продержалось, то огромное преобладание одной стороны кольца было бы легко заметно, что противоречит опыту. Эти соображения, а также другие, связанные с механической структурой столь огромного тела, вынуждают нас отказаться от любой теории сплошных колец.

»Затем мы изучили движение кольца из одинаковых спутников и обнаружили
если масса планеты достаточна, то любые возмущения, возникающие
в расположении кольца, будут распространяться вокруг него в виде
волн и не приведут к опасной дезорганизации. Если спутники
неравномерны, распространение волн уже не будет регулярным,
но возмущения в кольце, как и в предыдущем случае, будут
вызывать только волны, а не растущую дезорганизацию. Предположив, что кольцо состоит не из одного ряда крупных спутников, а из облака равномерно распределённых несвязанных частиц, мы обнаружили, что такое облако должно
Чтобы быть устойчивым, кольцо должно иметь очень малую плотность, а это несовместимо с тем, что его внешняя и внутренняя части движутся с одинаковой угловой скоростью. Предположив, что кольцо жидкое и сплошное, мы пришли к выводу, что оно обязательно должно распадаться на мелкие части.

 Таким образом, мы приходим к выводу, что кольца должны состоять из несвязанных между собой частиц; они должны быть либо твёрдыми, либо жидкими, но независимыми друг от друга. Следовательно, вся система колец должна состоять либо из одного кольца, движущегося по окружности, либо из множества концентрических колец, каждое из которых движется со своей скоростью
и имеет собственную систему волн, или же представляет собой беспорядочное скопление
вращающихся частиц, не образующих колец и постоянно сталкивающихся друг с другом.

"Рассматривая первый случай, мы обнаружили, что в неопределённом количестве
возможных случаев взаимные возмущения двух колец, стабильных сами по себе, могут со временем достичь разрушительных масштабов, и что
такие случаи должны постоянно происходить в такой обширной системе, как Сатурн, единственной сдерживающей причиной является
неправильная форма колец.

«Было установлено, что причиной длительного нарушения стало»
растягивание колец в ширину, при этом внешние кольца прижимаются наружу,
в то время как внутренние кольца прижимаются внутрь.

"Таким образом, конечным результатом механической теории является то, что единственная
система колец, которая может существовать, состоит из неопределенного числа
несвязанных частиц, вращающихся вокруг планеты с различными
скорости в зависимости от их соответствующих расстояний. Эти частицы
могут быть расположены последовательно в виде узких колец, или они могут перемещаться одно сквозь другое
неравномерно. В первом случае происходит разрушение системы
В первом случае процесс будет очень медленным, во втором — более быстрым, но может возникнуть тенденция к образованию узких колец, что замедлит процесс.

"Мы не можем определить с помощью наблюдений состав двух внешних частей системы колец, но внутреннее кольцо определенно прозрачное, поскольку через него можно увидеть край Сатурна. Также несомненно то, что, хотя пространство, занимаемое кольцом, прозрачно,
край Сатурна виден не через его материальные части, поскольку его край наблюдался без искажений. Это показывает, что
преломления не было, а значит, лучи проходили не через среду, а между солнечными или жидкими частицами, из которых состоит кольцо. Таким образом, мы имеем оптический аргумент в пользу теории о том, что материалом колец являются независимые частицы. Два внешних кольца могут быть одного происхождения, но не настолько редкими, чтобы луч света мог пройти через них насквозь, не встретив ни одной частицы.

«Наконец-то два внешних кольца стали доступны для наблюдения в течение двухсот лет»
Тщательный анализ всех наблюдений М.
Струве показывает, что второе кольцо шире, чем при первом наблюдении, и что его внутренний край находится ближе к планете, чем раньше. Внутреннее кольцо
также, как предполагается, приближается к планете с момента его открытия в 1850 году. Эти наблюдения, по-видимому, указывают на то же медленное движение колец в сторону разделения, которое, как мы выяснили, является результатом теории.
А замечание о том, что внутренний край внутреннего кольца более чёткий,
по-видимому, указывает на то, что приближение к планете происходит не так быстро
вблизи края, как мы и предполагали. Что касается кажущейся неизменности внешнего диаметра внешнего кольца, мы должны помнить, что внешние кольца, безусловно, намного плотнее внутреннего, и что небольшое изменение во внешних кольцах должно уравновешивать значительное изменение во внутреннем. Однако возможно, что некоторые из наблюдаемых изменений могут быть вызваны наличием сопротивляющейся среды.
Если уже выявленные изменения подтвердятся повторными наблюдениями с использованием тех же инструментов, то стоит
Следует более тщательно изучить вопрос о том, являются ли кольца Сатурна постоянными или временными элементами Солнечной системы, а также о том, что мы видим в этой части небесного свода: небесную неизменность или земную тленность и порождение, а также о том, как старый порядок вещей сменяется новым прямо у нас на глазах. (4)


 Исследования Луны
Но, пожалуй, самыми интересными достижениями математической
астрономии — по крайней мере, с обыденной точки зрения — являются те, что связаны с собственным спутником Земли. Это, казалось бы, неподвижное тело уже давно
обнаружило в себе склонность немного оседать на земле, становясь
во время затмений на бесконечно малую долю раньше положенного времени.
Астрономы были крайне озадачены этим проявлением неповиновения, но в конце концов Лаплас и
Лагранж объяснили это колебательным изменением земной орбиты, тем самым полностью оправдав Луну и продемонстрировав абсолютную стабильность нашей планетной системы, которой, казалось, угрожало неподобающее поведение Луны.

Этот весьма удовлетворительный вывод был общепринятым в небесной механике до 1853 года, когда профессор Адамс, прославившийся открытием Нептуна, для которого сложные вычисления были развлечением, пересмотрел расчёты Лапласа.
Он обнаружил ошибку, которая после исправления оставляла без объяснения примерно половину ускорения Луны. Это было серьёзное несоответствие, которое поначалу никто не мог объяснить. Но вскоре профессор Гельмгольц, великий
Немецкий физик предположил, что ключ к разгадке может быть найден в приливном трении,
которое действует как вечный тормоз, замедляющий вращение Земли,
и влияет не только на воду, но и на всю материю нашей планеты,
что со временем должно было изменить скорость её вращения. Таким образом, кажущееся ускорение Луны можно объяснить как реальное
замедление вращения Земли — удлинение дня вместо сокращения месяца.


И снова оказалось, что виновата Земля, но на этот раз Луну нельзя было оправдать, а предполагаемая стабильность нашей системы не только не восстановилась, но и была полностью нарушена.
Ведь замедление приливов — это не колебательное изменение, которое вскоре само себя исправит, как орбитальное колебание, а постоянное изменение, действующее всегда в одном направлении.
 Следовательно, если только не будет полностью нейтрализована какая-либо противодействующая реакция (а похоже, что это не так), эффект должен быть кумулятивным, то есть конечным
Последствия были катастрофическими. Точный характер этих последствий был впервые оценён профессором Г. Х. Дарвином в 1879 году. Он показал, что приливное трение, замедляя движение Земли, должно также выталкивать Луну с родительской планеты по спиральной орбите. Следовательно, Луна раньше находилась ближе к Земле, чем сейчас. В какой-то очень далёкий период
он, должно быть, действительно касался земли; другими словами, должен был отделиться от тогдашней пластичной массы земли, как полип отделяется от родительского полипа. В то время Земля вращалась вокруг
День длился от двух до четырёх часов.

 Теперь день длится двадцать четыре часа, а Луна отошла на расстояние в четверть миллиона миль; но это ещё не конец.
Те же события будут происходить и дальше, пока в какой-то отдалённый период будущего день не сравняется с месяцем, лунное приливно-отливное действие не прекратится и не останется только Лик Земли всегда обращён к Луне с тем же неподвижным взглядом, который Луна и сейчас устремляет на свой родительский шар. Если мы решим позволить себе ещё большую вольность в отношении будущего, то может показаться (хотя некоторые астрономы не согласны с этим прогнозом), что, поскольку приливные силы Солнца продолжают действовать, день в конце концов должен превысить месяц и постепенно удлиняться, пока не сравняется с годом. А Луна тем временем должна приостановить своё движение и вернуться в исходное положение.
по нисходящей спирали, пока, наконец, по прошествии бесчисленных эпох, он не
врезается в поверхность Земли и не рикошетит от неё, что приводит к
катастрофическому разрушению.

Но даже если воображение не позволяет нам представить эту ужасную развязку,
всё равно очевидно, что современных расчётов, основанных на неумолимом
приливном трении, достаточно, чтобы перевернуть прежние представления о
стабильности планетарной системы. Математик XVIII века
рассматривал эту систему как огромную небесную машину, которая
существует уже около шести тысяч лет и которой суждено работать вечно
навсегда. Современный аналитик вычисляет как прошлое, так и будущее
этой системы в миллионах, а не в тысячах лет, и при этом чувствует себя хорошо
уверен, что солнечная система не противоречит этим законам эволюции.
рост и упадок, которые, кажется, повсюду представляют неизменный порядок
природы.


КОМЕТЫ И МЕТЕОРЫ

Пока математик не разгадал секрет, никто, конечно, не мог
никто и не подозревал, что безмятежный спутник Земли,

 «Та дева в круге, с белым пламенем в груди,
 Которую смертные называют луной»

возможно, замышляет нанести вред ее родительскому шару. Но есть еще один
обитатель небес, чьи цели не были столь же свободны от
народных подозрений. Излишне говорить, что я имею в виду паршивую овцу из семейства
звездных, этого "небесного бродягу" - комету.

Предполагалось, что в незапамятные времена эти странники предвещали войну,
голод, мор, возможно, разрушение мира. И мало что
удивительного. Вот тело, которое стремительно влетает из бескрайнего космоса в нашу систему, оставляя за собой пиротехнический хвост длиной в сотни миллионов
длиной в несколько миль; возможно, он кружится в самой атмосфере Солнца со скоростью 300 или 400 миль в секунду; затем устремляется по гиперболической орбите, которая не позволяет ему вернуться, или по эллиптической орбите, которая не может замкнуться в течение сотен или тысяч лет; хвост при этом всегда направлен в противоположную от Солнца сторону и исчезает в пустоте по мере того, как странный путешественник удаляется в космическую пустоту, из которой он появился. Нечасто
появление такого явления совпадает с началом эпидемии или смертью
цезаря, чтобы закрепить за кометой репутацию предвестника беды
зловещий клан в представлении всех суеверных поколений.

Действительно, престижу этих предполагаемых сверхъестественных существ был нанесён серьёзный удар, когда Ньютон доказал, что большая комета 1680 года подчинялась законам Кеплера в своём движении вокруг Солнца. И ещё более серьёзный удар был нанесён, когда та же комета вернулась в 1758 году, подчиняясь предсказанию Галлея, после трёх с четвертью веков блуждания в космической бездне. Таким образом, подчинившись естественному закону, небесный вестник больше не мог в полной мере выполнять свою роль. Но давние
дурную славу нельзя смыть за один день, и комета, хотя и оказалась «естественным» объектом, ещё сто лет считалась очень опасной.  Только в XIX веке удалось полностью разоблачить самозванца и показать, насколько сильно были обмануты наши предки.

Разоблачение началось в начале века, когда доктор Ольберс, в то время
крупнейший специалист в этой области, высказал мнение, что
эффектный хвост, который долгое время считался главной
угрозой для Земли, на самом деле состоит из
самые тонкие испарения, отталкиваемые от тела кометы Солнцем,
предположительно под действием электричества, со скоростью, сравнимой со скоростью света. Это предположение о световом эффекте оставалось более или менее спорным в течение полувека. Затем Цёлльнер и особенно Бредихин из Московской обсерватории развили его в то, что с тех пор считается наиболее правдоподобной теорией комет. Считается, что кометы и Солнце наэлектризованы одинаково и, следовательно, отталкиваются друг от друга.
 Гравитация значительно превосходит это отталкивание в теле кометы.
но в случае с газами уступает ему, потому что электрическая сила зависит от поверхности, а гравитация — только от массы.
Изучив атомные массы и оценив скорость движения кометных хвостов,
Бредичин пришёл к выводу, что основными компонентами различных
видов хвостов являются водород, углеводороды и пары железа.
Спектроскопический анализ во многом подтверждает эти предположения.

Но если оставить теории в стороне, то нематериальность хвоста кометы была подвергнута
окончательной проверке. Дважды в XIX веке
Земля действительно прошла прямо через один из этих угрожающих отростков — в 1819 году, а затем в 1861 году, погрузившись в его вещество на глубину около 300 000 миль. Однако с нами не произошло ничего ужасного. В атмосфере наблюдалось странное свечение, как думали наиболее впечатлительные наблюдатели, и это было всё. После таких фиаско кометный хвост больше никогда не мог претендовать на роль разрушителя миров.

Но о том, насколько сильно комета была унижена, мы узнаем ещё не скоро.
Пиротехнический хвост, состоящий из фрагментов настоящей кометы
Вещество кометы — это дань, которую она платит Солнцу, и его невозможно вернуть.
Если преклонение перед Солнцем будет повторяться много раз, материал, из которого состоит комета, будет исчерпан, и главная слава кометы померкнет.
Такая участь постигла множество комет, которые Юпитер и другие внешние планеты затянули в нашу систему и помогли Солнцу удержать здесь в плену. Многие из этих бесхвостых комет были известны астрономам XVIII века, но в то время никто не подозревал об истинном значении их состояния. Не было известно даже, как
Некоторые из них были тесно связаны друг с другом, пока немецкий астроном Энке в 1822 году не показал, что одна из них, которую он заново открыл и которая с тех пор носит его имя, движется по настолько сжатой орбите, что должна совершить полный оборот примерно за три с половиной года. Вскоре после этого Биела открыл ещё одну комету, совершающую оборот примерно за шесть лет, и дал ей своё имя. В первой половине прошлого века были открыты ещё только две короткопериодические кометы.
Однако позднее было доказано, что они представляют собой многочисленное семейство. Известно около двадцати таких комет
которые гигант Юпитер удерживает так близко, что предельная протяжённость их эллиптической орбиты не позволяет им выйти за пределы орбиты Сатурна.
Эти древние странники прекрасно приспособились к планетарным
обычаям, ведь все они вращаются в том же направлении, что и планеты,
и в плоскостях, не выходящих за пределы эклиптики.

Сдержанные в своём гордом гиперболическом размахе, пойманные в планетарную сеть, лишённые своих поездов, эти некогда вольные небесные странники
теперь лишь тени самих себя. Рассматриваемые как нечто незначительное
В целом это очень массивные тени, их протяжённость измеряется сотнями тысяч миль.
Но их реальная масса настолько мала, что они полностью зависят от гравитационного притяжения своих «хозяев».
 И их ждёт ещё худшая участь. Солнце и планеты так настойчиво тянут их к себе, что в конце концов они будут разорваны в клочья.

Такая участь уже постигла одну из них на глазах у астрономов, за относительно короткий период наблюдений за этими злополучными кометами. В 1832 году комета Била прошла совсем близко от Земли.
Она приблизилась к Земле, как измеряют расстояние астрономы, и тем самым вызвала панику на нашей планете. Конечно, она не причинила большего вреда и продолжила свой путь, как обычно. В следующий раз, когда она оказалась в пределах видимости телескопа, было замечено, что она раскололась на два фрагмента. Шесть лет спустя эти фрагменты были разделены многими миллионами миль, а в 1852 году, когда комета должна была снова появиться, астрономы тщетно искали её. Он был полностью разрушен.

Что стало с обломками? В то время никто точно не знал.
Но вскоре на этот вопрос был дан ответ. Случилось так, что как раз в этот момент
В этот период астрономы уделяли много внимания классу тел,
которым до этого уделялось мало внимания, — знакомым всем падающим звёздам,
или метеорам. Исследования профессора Ньютона из Йельского университета и профессора
Адамс из Кембриджа, в частности, в связи с великим
метеоритным дождём в ноябре 1866 года, который предсказал профессор Ньютон
и который, как он показал, повторяется с интервалом в тридцать три года,
доказал, что метеоры — это не просто случайные скопления материи,
летящие куда попало, а существуют в виде отдельных скоплений и движутся
вокруг Солнца по правильным эллиптическим орбитам.

Вскоре итальянский астроном Скиапарелли доказал, что один из этих метеорных роёв движется по орбите ранее наблюдавшейся кометы.
Вскоре последовали и другие подобные совпадения. Росло убеждение, что метеорные потоки на самом деле являются обломками комет.
Это убеждение стало практически неоспоримым, когда в ноябре 1872 года Земля пересекла орбиту злополучной кометы Биела, и вместо потерянной кометы в нашу атмосферу со свистом влетел поток метеоров.


И вот наконец тайна была раскрыта.  Внушающая благоговение комета вместо того, чтобы
Вместо того чтобы быть планетарным телом, каким его считали все это время, она на самом деле представляет собой не что иное, как большое скопление метеоритных частиц, которые где-то в космосе собрались вместе и светятся из-за того, что сталкиваются друг с другом или подвергаются электрическому воздействию.
Отдельные частицы настолько далеко друг от друга расположены, что, по оценкам, кометное тело в целом в тысячи раз менее плотное, чем земная атмосфера на уровне моря. Отсюда и лёгкость, с которой комету можно разделить на части и разбросать их в виде потоков.

Пространство, которое мы пересекаем, настолько густо усеяно кометной пылью, что, по оценкам профессора Ньюкомба, Земля ежедневно втягивает в себя миллион тонн этой пыли. Каждая отдельная частица, размером, возможно, не больше зёрнышка проса, становится падающей звездой, или метеором, когда сгорает дотла в верхних слоях атмосферы Земли. И если одна крошечная планета поглощает
такие массы этой космической материи, то её количество во всей
нашей системе должно быть неоценимо. Какая это история — о мириадах комет, ставших жертвами Солнца
с тех пор, как он впервые раскинул свою планетарную сеть по всему небу!


 НЕПОДВИЖНЫЕ ЗВЁЗДЫ
Когда комета Биела так напугала жителей Земли в 1832 году, она находилась на расстоянии более пятидесяти миллионов миль от нас. Даже большая комета, сквозь чей туманный хвост Земля прошла в 1861 году, сама находилась на расстоянии четырнадцати миллионов миль. Обычный разум, привыкший
измерять пространство крошечными отрезками на планете-карлике, не может
понять важность таких расстояний. Однако это всего лишь единицы измерения
по сравнению с огромными просторами межзвёздного пространства. Если бы комета, несущаяся
Чтобы пролететь мимо нас со скоростью, скажем, сто миль в секунду и продолжить свой безумный полёт в космическую пустоту, ему потребуется восемь тысяч лет.
И даже тогда он преодолеет лишь малую часть пути до ближайшей из наших соседних звёзд.
И даже тогда он проникнет лишь на расстояние вытянутой руки в те просторы, где находится около дюжины звёздных обитателей, расположенных ещё дальше.  Даже для тренированного ума такие расстояния представляются лишь смутно воображаемыми. И всё же астроном нашего века
протянул руку через эту немыслимую пустоту и вернул нам множество тайн
то, что, по мнению наших предшественников, было навсегда недосягаемо для человека.

 В начале века Гершель предпринял пробную атаку на эту звёздную крепость. В 1802 году этот величайший из астрономов-наблюдателей объявил Королевскому обществу о своём открытии:
некоторые двойные звёзды изменили своё взаимное расположение с тех пор, как он впервые тщательно занёс их на карту двадцать лет назад.
 До этого считалось, что двойные звёзды — это всего лишь оптические эффекты. Теперь стало ясно, что некоторые из них, по крайней мере,
настоящие «двойные системы», предположительно связанные гравитацией и вращающиеся вокруг друг друга.
За три четверти века до этого Галлей показал, что звёзды имеют реальное, или «собственное», движение в пространстве.
Сам Гершель доказал, что Солнце движется вместе с другими звёздами.
Это был ещё один сдвиг, о котором астрономы не подозревали и который нужно было учитывать при разгадке тайн звёздного мира.


Двойные звёзды

Когда Джон Гершель, единственный сын и достойный преемник великого
астронома, всерьёз занялся наблюдением за звёздами, после окончания школы
Он был спорщиком в Кембридже и сделал два или три пробных профессиональных шага в других направлениях, к которым его подталкивал разносторонний гений.
Его первой масштабной работой было наблюдение за двойными звёздами, которые открыл его отец. В своих исследованиях, в которых поначалу ему помогал мистер.
Джеймс Саут, он обнаружил десятки ранее неизвестных пар звёзд и получил новые данные для расчёта орбит тех, что были известны дольше. То же самое можно сказать и о независимых исследованиях Ф. Г. В. Струве,
увлечённого наблюдателя из знаменитой российской обсерватории в
в Дерптском университете, а затем в Пулково. Используя данные,
собранные этими наблюдателями, М. Савари из Парижа в 1827 году показал,
что наблюдаемые эллиптические орбиты двойных звёзд объясняются
обычными законами гравитации, тем самым подтвердив предположение о том,
что законы Ньютона применимы к этим небесным телам. С тех пор не осталось никаких оснований сомневаться в том, что та же сила, которая удерживает земные объекты на нашем шаре, притягивает каждую частицу материи во всей видимой Вселенной.

 Первые исследователи двойных звёзд вскоре обнаружили, что системы
то, в которые соединены звезды, никоим образом не ограничивается одиночными
парами. Часто три или четыре звезды оказываются таким образом тесно связанными в
гравитационные системы; действительно, существуют все градации между двойными системами
и большими скоплениями, содержащими сотни или даже тысячи
членов. Известно, например, что известное скопление
Плеяды - это не просто оптическая группировка, как предполагалось ранее,
а реальная федерация связанных звезд, насчитывающая около двух тысяч пяти
их насчитывается сотня, лишь немногие из которых видны невооруженному взгляду евы.
И чем тщательнее изучается движение звёзд, тем очевиднее становится, что далеко отстоящие друг от друга звёзды связаны между собой в бесконечно сложные системы, которые пока ещё мало изучены. В то же время все достижения в области инструментов позволяют обнаруживать всё больше и больше, казалось бы, одиночных звёзд, которые на самом деле являются тесными парами и небольшими скоплениями. Два Гершеля
обнаружили несколько тысяч таких тесных кратных систем.
Струве и другие учёные расширили список до более чем десяти тысяч наименований.
С. У. Бёрнэм, в последние годы наиболее увлечённый и успешный из
«Охотники за двойными звёздами» сделали тысячу новых открытий, пока он был ещё любителем астрономии, а по профессии — стенографистом в чикагском суде. Очевидно, что реальное количество кратных звёзд превышает все существующие оценки.

Ранние исследования двойных звёзд, проведённые Гершелем-старшим, были предприняты в надежде, что эти объекты помогут ему определить фактическое расстояние до звезды путём измерения её годового параллакса, то есть угла, под которым виден диаметр земной орбиты со стороны звезды. Ожидания не оправдались.
Кажущееся смещение положения звезды при наблюдении с противоположных сторон земной орбиты, по которому можно было бы оценить параллакс, настолько мало, что его не удалось заметить даже сверхъестественно острому зрению Гершеля с помощью всех доступных на тот момент инструментов. Таким образом, проблема расстояния до звёзд манила и ускользала от него до самого конца, и он умер в 1822 году, так и не увидев даже проблеска её решения. Его оценка минимального расстояния до ближайшей звезды, основанная на ошибочном критерии видимой
Блестящая догадка была на удивление проницательной, но в лучшем случае это было научное предположение, а не научное измерение.


 Расстояние до звёзд
Однако примерно в это же время на помощь астрономам пришёл великий оптик. Йозеф Фраунгофер усовершенствовал телескоп-рефрактор, как Гершель усовершенствовал телескоп-рефлектор, и изобрёл удивительно точный «гелиометр», или прибор для измерения солнечной активности. С помощью этих инструментов была решена старая и почти неразрешимая проблема определения расстояния до звёзд. В 1838 году Бессель объявил из Кёнигсберга
обсерватория, в которой ему удалось, после месяцев усилий, обнаружить
и измерить параллакс звезды. Подобные заявления делались достаточно часто
раньше они всегда оказывались ошибочными при дальнейшей проверке; но
на этот раз заявление имело авторитет одного из величайших
астрономы того времени, и скептицизм был подавлен.

Достижение Бесселя также не заставило себя долго ждать подтверждения. Действительно, как это часто бывает в науке, два других исследователя почти одновременно решили ту же задачу.
Это были Струве в Пулково и
Великая русская обсерватория, которая так долго держала пальму первенства над всеми остальными, была наконец создана.
Томас Хендерсон, работавший тогда на
Мысе Доброй Надежды, а впоследствии ставший королевским астрономом Шотландии.
Наблюдения Хендерсона были более ранними по времени, но
измерения Бесселя были настолько многочисленными и авторитетными, что
его неизменно считали главным первооткрывателем, которому и принадлежит приоритет публикации.

По странной случайности звезда, на которой проводились наблюдения Хендерсона,
и, следовательно, первая звезда, параллакс которой был когда-либо измерен,
является нашим ближайшим соседом в звёздном пространстве и находится примерно на десять миллиардов миль ближе, чем следующая за ней звезда. Однако даже эта ближайшая звезда находится от нас более чем в двухстах тысячах раз дальше, чем Солнце. Свет от Солнца достигает Земли за восемь минут, а Нептуна — примерно за три с половиной часа, но для того, чтобы подать сигнал Альфе Центавра, требуется три с половиной года. А что касается подавляющего большинства звёзд, то исчезли ли они из бытия до появления христианства
В ту эпоху мы, живущие сегодня, всё ещё должны были получать их свет и, казалось, видеть их такими же, как сейчас.  Когда мы смотрим на небо, мы изучаем древнюю историю;  мы видим звёзды не такими, какие они есть, а такими, какими они были много лет, веков и даже тысячелетий назад.

  Информация, полученная из параллакса звезды, ни в коем случае не ограничивается определением расстояния до этого небесного тела. Зная расстояние, можно вычислить собственное движение звезды, которое до сих пор учитывалось только в угловых секундах.
Собственное движение звезды, которое до сих пор учитывалось только в угловых секундах, можно легко преобразовать в реальную скорость движения.
Относительная яркость становится абсолютным блеском по сравнению с Солнцем.
а в случае двойных звёзд абсолютная масса компонентов может быть вычислена на основе законов гравитации. Выяснилось, что звёзды сильно различаются по всем этим параметрам. Что касается скорости, то некоторые из них, как наше Солнце, едва движутся в пространстве, преодолевая всего 10–20 миль в секунду, но даже при такой скорости они проходят расстояние, равное их собственному диаметру, всего за сутки. С другой стороны, среди измеренных звёзд есть одна, которая движется со скоростью 200 миль в секунду.
Но даже эта «летающая звезда», если смотреть на неё с Земли, кажется, меняет своё
за тысячу лет она сместится всего на три с половиной лунных диаметра. По яркости некоторые звёзды уступают Солнцу, в то время как другие превосходят его, как дуговой свет превосходит свет свечи. Арктур, самая яркая из измеренных звёзд, сияет как двести Солнц; и даже этот гигантский шар тускнеет по сравнению с другими звёздами, которые находятся так далеко, что их параллакс невозможно измерить, но которые радуют наш глаз своей первой величиной. Что касается
реальной массы, которую невозможно определить по видимому блеску, то некоторые
звёзды меньше Солнца, в то время как другие превосходят его в сотни раз
возможно, в тысячи раз. И всё же все они, такие далёкие, остаются
всего лишь светящимися точками на диске даже для самых мощных современных телескопов.


Откровения спектроскопа
Всё это кажется достаточно удивительным, но впереди нас ждали ещё более грандиозные открытия.
В 1859 году появился спектроскоп, усовершенствованный Кирхгофом и Бунзеном в соответствии с принципами, предложенными Фраунгофером почти за полвека до этого. Этот удивительный прибор, выявляя характерные линии, разбросанные по всему спектральному диапазону, раскрывает химическую природу
и физическое состояние любого вещества, свет которого он улавливает,
рассказывают его историю одинаково хорошо, при условии, что свет достаточно яркий,
независимо от того, находится ли светящееся вещество близко или далеко — в той же комнате или на другом конце света. Очевидно, что такой инструмент должен стать настоящей волшебной палочкой в руках астронома.

 Очень скоро увлечённые астрономы по всему миру начали испытывать спектроскоп. Сам Кирхгоф был в первых рядах, а Донати и
Отец Секки в Италии, Хаггинс и Миллер в Англии и Резерфорд в
Америка была главной из его непосредственных целей. Результаты превзошли самые смелые ожидания.
С самого начала, в 1860 году, было доказано, что такие распространённые на Земле вещества, как натрий, железо, кальций, магний, никель, барий, медь и цинк, существуют на Солнце в виде раскалённых паров, и очень скоро звёзды раскрыли свою тайну. С тех пор работа по солнечному и звездному анализу неуклонно продвигалась
множеством исследователей (среди которых в нашей стране выделяются профессор Янг из Принстона, профессор Лэнгли из
Вашингтон и профессор Пикеринг из Гарварда), и более половины
известных земных элементов были обнаружены на Солнце,
а новые открытия ещё впереди.

 Правда, на Солнце также есть некоторые элементы, которые неизвестны на Земле, но это не повод для удивления. Современный химик
не предъявляет никаких претензий к своим элементам, кроме той, что они до сих пор сопротивлялись
всем попыткам человека разделить их на составляющие. Не было бы ничего странного, если бы некоторые из них, попав в солнечную печь, которая, как известно
чтобы превратить в пар железо, никель, кремний, нужно пройти испытание.
Но опять же, химия ещё не исчерпала ресурсы земного сырья, и вещество, которое посылает нам сигнал со звезды, может существовать в пыли, по которой мы ходим, или в воздухе, которым мы дышим, и мы его не обнаружим. В 1895 году были открыты два новых земных элемента.
Но один из них уже много лет был известен астрономам как солнечный элемент и считался звёздным элементом. Его назвали гелием из-за его распространённости на Солнце. Спектроскоп достиг миллионов
Он пролетел тысячи миль в космосе и вернулся с этим новым элементом, и химику потребовалось несколько десятков лет, чтобы понять, что у него уже были образцы этого вещества, которые он не мог распознать в своей земной лаборатории.
В истории науки едва ли найдётся более живописный факт.


Но идентичность вещества Земли, Солнца и звёзд была доказана не так явно, как разнообразие их физических состояний.
Было замечено, что Солнце и звёзды вовсе не являются прохладными, похожими на Землю, пригодными для жизни телами, какими их считал Гершель (окружёнными светящимся
облака, защищённые от чрезмерного нагрева другими облаками), на самом деле представляют собой
кипящие котлы с огненной жидкостью или газом, ставшим вязким в результате конденсации,
с багровыми оболочками из изрыгающего пламени. Вскоре стало ясно,
в частности благодаря исследованиям Резерфорда и Секки, что звёзды
различаются по своему составу и состоянию. Существуют белые, или сириевые, звёзды, в спектре которых преобладают линии водорода;
жёлтые или солнечные звёзды (к которым относится наше Солнце), демонстрирующие различные металлические пары; и различные красные звёзды с полосатыми спектрами, указывающими на наличие углерода
соединения; помимо чисто газообразных звёзд, открытых сравнительно недавно,
которые специально изучал профессор Пикеринг. Знаменитая
интерпретация этих различий как указаний на разные стадии
охлаждения была поставлена под сомнение в отношении точной
последовательности, которую она постулирует, но общее утверждение
о том, что звёзды существуют в самых разных температурных условиях, вряд ли вызывает споры.

 Предположение о том, что разные типы звёзд соответствуют разным стадиям охлаждения,
получило дополнительную поддержку со стороны современной физики, которая не смогла
продемонстрировать какой-либо способ восстановления или иного обеспечения вечного притока солнечной энергии, поскольку было доказано, что столкновения с метеоритами — по крайней мере, в существующих условиях — недостаточны. В соответствии с теорией Гельмгольца, основным источником солнечной энергии является сжатие самой солнечной массы; и очевидно, что у этого процесса есть свои пределы. Следовательно, если только какое-то ещё не открытое средство не
восстанавливает утраченную энергию звёздных тел, каждое из них должно
постепенно терять свой блеск и в конце концов затвердеть.
кажущееся бесплодие и холодная тьма. В случае с нашей
конкретной звездой, по оценкам лорда Кельвина, такая кульминация,
по всей видимости, наступит в течение пяти или шести миллионов
лет.


 Астрономия невидимого
Но, безусловно, самым убедительным подтверждением такого прогноза
являются те звёздные тела, которые, судя по всему, уже остыли до
последней стадии развития звёзд и перестали светить. Примерами этого класса в миниатюре являются Земля и меньшая из её планет-спутников. Но есть и более крупные тела того же типа.
в звёздном пространстве — настоящие «тёмные звёзды» — невидимые, конечно, но теперь хорошо изученные.

 Открытие этой «астрономии невидимого» — ещё одно великое достижение XIX века, и снова честь открытия принадлежит Бесселю. Исследуя звёзды на предмет параллакса, этот проницательный наблюдатель пришёл к выводу, что некоторые необъяснимые отклонения в движении звёзд, в том числе самого Сириуса, указывают на то, что у них есть невидимые спутники. В 1840 году он окончательно подтвердил существование таких «тёмных звёзд».
Правильность этого вывода была доказана двадцать лет спустя, когда американский оптик Алван Кларк-младший, тестируя новую линзу, обнаружил
компаньона Сириуса, который оказался слабо светящимся. С тех пор
существование других, совершенно невидимых звёзд-компаньонов было
доказано не только благодаря новым наблюдениям в телескоп, но и благодаря
любопытному свидетельству вездесущего спектроскопа.

Одним из самых удивительных достижений этого прибора является
способность фиксировать полёт светящегося объекта прямо на линии
зрение. Если светящееся тело быстро приближается, его фраунгоферовы линии смещаются от своего обычного положения к фиолетовому концу спектра; если оно удаляется, линии смещаются в противоположном направлении.
Таким образом можно измерить реальное движение звёзд, расстояние до которых неизвестно.
Но в некоторых случаях видно, что световые линии в спектре колеблются через равные промежутки времени. Очевидно, что звезда, излучающая такой свет, то приближается, то удаляется, и вывод о том, что она вращается вокруг спутника, неизбежен. Это необычное наблюдение
можно определить орбитальное расстояние, относительную массу и фактическую скорость вращения абсолютно невидимого тела. Таким образом, спектроскоп, который работает только со светом, совершает парадоксальные вылазки в царство невидимого. Какие тайны могут скрывать звёзды, когда их допрашивает инструмент такой некромантической силы?

Но спектроскоп не одинок в этом дерзком штурме крепостей природы. У него есть достойный компаньон и помощник —
фотоплёнка, к эффективному использованию которой прибегают
астроном, причём совсем недавно. Пионерские работы в области небесной фотографии были проведены Араго во Франции и Дрейпером-старшим в Америке в 1839 году, но полученные тогда результаты были лишь предварительными, и только сорок лет спустя этот метод приобрёл действительно важное значение. В 1880 году доктор Генри Дрейпер из Гастингса-на-Гудзоне сделал первую успешную фотографию туманности. Вскоре после этого доктор Дэвид
Джилл из Кейптаунской обсерватории сделал прекрасные фотографии кометы, и пятна звёздного света на его пластинах впервые указали на возможности этого метода в составлении карт небесных тел.

С тех пор составление звёздных карт с помощью плёнки практически вытеснило старый метод.
Астрономы в разных частях света прилагают совместные усилия, чтобы составить полную карту небесных тел.
До конца нашего века эта работа будет завершена, и около пятидесяти или шестидесяти миллионов видимых звёзд будут нанесены на карту с беспрецедентной точностью. Кроме того, негатив позволяет увидеть миллионы других звёзд, которые слишком далеки или тусклы, чтобы их можно было разглядеть в телескоп с любым доступным на сегодняшний день увеличением.
что полностью опровергает все предыдущие выводы о границах нашей звёздной системы. Следовательно, несмотря на замечательные достижения в области инструментовки, сделанные в XIX веке, знание точной формы и размеров нашей Вселенной кажется ещё более недостижимым, чем столетие назад.


 Структура туманностей

Тем не менее новые инструменты, хотя и оставляют многое неизученным, раскрыли некоторые чрезвычайно важные тайны космической структуры. В частности, они
развеяли давние сомнения относительно реальной структуры и
расположения загадочных туманностей — этих ленивых скоплений, состоящих всего из двух или
Три из них видны невооружённым глазом, а телескоп обнаруживает их в почти безграничном изобилии, разбросанных повсюду среди звёзд, но особенно сосредоточенных вокруг полюсов звёздного потока или диска, который мы называем Млечным Путём.

 Более поздняя точка зрения Гершеля, согласно которой по крайней мере некоторые туманности состоят из «сияющей жидкости», которая в процессе конденсации образует звёзды, была общепринятой почти полвека. Но в 1844 году, когда
Огромный шестифутовый рефлектор лорда Росса — самый большой телескоп из когда-либо построенных — был направлен на туманности, и это подтвердило данную гипотезу
очень сомнительно. Точно так же, как первая линза Галилея позволила рассмотреть Млечный Путь как скопление звёзд, точно так же, как Гершель рассмотрел туманности, которые не поддавались никаким другим инструментам, кроме его собственного, так и ещё более мощный рефлектор лорда Росса позволил рассмотреть другие туманности, которые не поддавались даже самому большому зеркалу Гершеля. Казалось бы, можно сделать справедливый вывод, что при наличии достаточной мощности, которая, возможно, когда-нибудь будет достигнута, все туманности будут поддаваться изучению, а значит, все они на самом деле являются
Сначала Гершель считал их — эти бесконечно далёкие «островные вселенные» —
состоящими из скоплений звёзд, сравнимых с нашей галактической
системой.

Но вывод был неверным, поскольку, когда в 1864 году доктор Хаггинс впервые применил спектроскоп к туманности, он ясно увидел спектр не отдельных звёзд, а огромной массы светящихся газов, в том числе водорода. Более тщательные исследования показали, что некоторые туманности дают непрерывный спектр твёрдых тел или жидкостей, но разные типы туманностей смешиваются и переходят друг в друга. Кроме того, между туманностями и звёздами наблюдается наибольшее сходство. В некоторых туманностях обнаружены звёзды, одиночные или в группах, прямо в их центре. Некоторые сгустки
«Планетарные» туманности едва ли можно отличить от звёзд газообразного типа.
Недавно на фотоплёнке было зафиксировано наличие туманной материи вокруг звёзд, которые при наблюдении в телескоп ничем не отличаются от большинства своих собратьев в галактике. Знакомые нам звёзды скопления Плеяды, например, на негативе выглядят окутанными туманной дымкой. В целом накопленные
впечатления от фотографической плёнки свидетельствуют о том, что в звёздной системе содержится огромное количество туманной
материи, о существовании которой до сих пор даже не подозревали.

И, конечно же, все вопросы об «островных вселенных» отпадают, а туманности занимают своё истинное место в качестве составных частей единой звёздной системы — единой вселенной, — которая доступна для наблюдения человеком.
Профессор Килер из обсерватории Лик обнаружил, что эти огромные облака из материи, из которой состоят миры, движутся в пространстве со скоростью от 10 до 38 миль в секунду, как звёзды.

Связь туманностей со звёздами, столь явно прослеживаемая во всех этих современных наблюдениях, в конце концов является лишь научным подтверждением
то, что подтверждалось более поздними теориями старшего Гершеля. Но у туманностей есть
другие сродства, о которых до недавнего времени не подозревали; спектры некоторых из них
практически идентичны спектрам определенных комет.
Вывод кажется оправданным, что кометы на самом деле незначительны.
туманности, которые попадают в нашу систему; или, говоря иначе, что
телескопические туманности - это просто гигантские далекие кометы.


Метеоритная гипотеза Локьера

Следуя этим неожиданным подсказкам, сэр Норман Локьер из Лондона в последние годы разработал, пожалуй, самую
всеобъемлющая космогоническая гипотеза, которая когда-либо была выдвинута. Его теория, известная как «метеоритная гипотеза», вероятно, имеет такое же отношение к умозрительной мысли нашего времени, как небулярная гипотеза Лапласа к умозрительной мысли XVIII века. В двух словах это можно описать так:
это попытка объяснить все основные явления во Вселенной
прямо или косвенно гравитационным воздействием таких
метеоритных частиц или крупиц космической пыли, из которых состоят
кометы. Туманности — это огромные кометные облака, состоящие из более или менее разрозненных частиц
Они отделяются, выделяя газы в результате метеоритных столкновений, внутренних или внешних, и, возможно, светятся электрическим или фосфоресцирующим светом. Гравитация в конечном счёте приводит к более тесному скоплению частиц туманности, а участившиеся столкновения в итоге испаряют всю массу, образуя планетарные туманности и газообразные звёзды. Продолжающаяся конденсация может на какое-то время сделать звёздную массу более горячей и яркой, но в конечном счёте приводит к её разжижению и окончательному уплотнению — туманность превращается в тёмную или планетарную звезду.

Точная корреляция, которую Локьер пытается установить между последовательными стадиями конденсации метеоритов и различными типами наблюдаемых звёздных тел, не находит единодушного одобрения.
Например, мистер Рэньярд предполагает, что видимые туманности могут быть не зарождающимися звёздами, а излучением звёзд, и что настоящие дозвёздные туманности невидимы до тех пор, пока не уплотнятся до размеров звезды. Но если оставить в стороне такие
подробности, то в целом можно выдвинуть гипотезу о том, что все тела во
Вселенной, так сказать, одного вида — что туманности (включая
кометы), звёзды всех типов и планеты — это всего лишь различные стадии в
жизненном цикле одной расы или типа космических организмов.
Доминирующая в наше время точка зрения признаёт эту гипотезу наиболее вероятной с научной точки зрения.

 Всё это, очевидно, является лишь расширением той туманной гипотезы, которая задолго до того, как спектроскоп дал нам возможность точно судить о наших небесных соседях, смело предполагала, что звёзды образуются из туманностей, а планеты — из звёзд. Но на этом гипотеза Локьера не заканчивается. Он проследил процесс развития от
Туманность, обращённая к тёмной звезде, не видит причин бросать эту тёмную звезду на произвол судьбы, предполагая, как и в первоначальных гипотезах, что это кульминационный и заключительный этап космического существования. Тёмная звезда, несмотря на то, что её молекулярная активность достигла относительной стабильности и бессилия, всё ещё сохраняет огромный потенциал молекулярного движения; и очевидно, что там, где есть движение, нет стазиса. Рано или поздно в своём
непрекращающемся полёте сквозь пространство тёмная звезда должна
столкнуться с каким-нибудь другим звёздным телом, как доктор Кролл представляет себе тёмные тела, которые его
постулирует "преднебулярную теорию". Такое столкновение может затянуться надолго;
темная звезда может вращаться по кометоподобной схеме вокруг тысяч других
звездных масс и мчаться по тысячам разнообразных параболических или
эллиптические орбиты, прежде чем у него появится шанс столкнуться - но это не имеет значения:
"миллиарды единиц в арифметической вечности," и раньше
или позже, мы едва ли можем сомневаться, должно произойти столкновение. Тогда, без сомнения,
взаимное воздействие должно превратить оба сталкивающихся тела в
пар или в пар в сочетании с метеоритными фрагментами; короче говоря, в
настоящая туманность, матрица будущих миров. Таким образом, тёмная звезда, которая является последним звеном в одной серии космических изменений, становится первым звеном в другой серии — одновременно посттуманным и дотуманным состоянием;
 и туманная гипотеза, таким образом, перестаёт быть простой линейной шкалой и обретает форму бесконечной серии космических циклов, которая больше соответствует воображению.

С этой точки зрения туманности и светящиеся звёзды — это всего лишь младенческая и подростковая стадии жизненного цикла космической индивидуальности.
тёмная звезда, её взрослая стадия или время истинной зрелости. Или мы можем думать о
сморщенной тёмной звезде как о половой клетке, пыльцевом зерне космического
организма. Уменьшившись в размерах, как это происходит с половыми клетками, до
незначительной части туманного тела, из которого она возникла, она тем не менее
сохраняет в своём, казалось бы, неживом теле все потенциальные возможности
исходного организма, и ей достаточно слиться с другой клеткой, чтобы создать
новое поколение. Таким образом, космическая раса, совокупная численность которой составляет звёздную Вселенную, может быть увековечена — отдельные солнечные системы,
такие, как мы, рождаются, стареют и умирают, чтобы снова жить в
своих потомках, в то время как вселенная в целом сохраняет свою единую
целостность на протяжении всех этих внутренних мутаций - проходя, она может
продвигаться бесконечно малыми этапами к кульминации, безнадежно недоступной человеческому пониманию
.




III. НОВАЯ НАУКА ПАЛЕОНТОЛОГИЯ


УИЛЬЯМ СМИТ И ИСКОПАЕМЫЕ РАКОВИНЫ

С тех пор как Леонардо да Винчи впервые распознал истинную природу окаменелостей, то тут, то там появлялись люди, которые понимали, что земная кора — это один гигантский мавзолей. То тут, то там
дилетант наполнил свои шкафы реликвиями из этого чудовищного склепа;
то тут, то там философ размышлял над ними, задаваясь вопросом,
возможно ли, что они когда-то были живыми, или же они не были просто
неудачными сувенирами того времени, когда плодородная матрица земли
должна была иметь

 "изобилующий при рождении"
 Бесчисленные живые существа, совершенных форм,
 С конечностями и полностью выросший."

Некоторые из этих философов, такие как Роберт Гук и Стено в XVII веке, а также Моро, Лейбниц, Бюффон, Уайтхерст, Вернер,
Хаттон и другие учёные XVIII века смутно осознавали важность окаменелостей как свидетельств древней истории Земли, но даже самые мудрые из них не подозревали о полном значении истории, записанной в скалах, так же как обычный посетитель современного музея не подозревает о значении иероглифов на мумии.

Дело было не в том, что основы этой истории так уж сложно понять — хотя, по правде говоря, они довольно сложны, — а в том, что люди, которые пытались это сделать, всё время смотрели на предмет через призму
Атмосфера предубеждений создавала искажённое представление. Прежде чем это представление можно было исправить, должен был появиться человек, способный видеть без предрассудков и применять здравый смысл к тому, что он видит. И такой человек появился ближе к концу века в лице Уильяма Смита, английского землемера. Он был самоучкой и, возможно, от этого был ещё более независимым.
Помимо острого взгляда и восприимчивого ума, он обладал феноменальной памятью.
Используя эти способности, какими бы необычными они ни были, он прокладывал путь к
науке, которой в ходе дальнейшего развития было суждено потрясти до основания устои общепринятого мышления.

 Однако Уильям Смит и представить себе не мог, какие ужасные последствия повлечёт за собой его поступок, когда он впервые начал замечать окаменелые раковины, которые то тут, то там встречаются в слоистых породах и почвах регионов, где он выполнял свои геодезические обязанности.
И действительно, в обнаруженных им фактах не было ничего столь явно революционного.
Однако по своему значению эти факты
Это было самое обескураживающее открытие со времён Коперника и Галилея.  По сути, открытие Смита заключалось в следующем: окаменелости в горных породах не разбросаны хаотично, а расположены в соответствии с определённой системой, так что любой пласт породы характеризуется своим набором окаменелостей, и порядок следования таких групп окаменелостей всегда одинаков в любой вертикальной последовательности пластов, в которых они встречаются. Иными словами, если окаменелость А залегает под окаменелостью Б в каком-либо регионе, то она никогда не будет залегать над ней.
другие серии; хотя вид окаменелостей, обнаруженный в одном наборе пластов, может полностью отсутствовать в другом. Более того, окаменелость, однажды исчезнувшая, никогда не появляется в более поздних пластах.

 Из этих новых фактов Смит сделал разумный вывод о том, что на Земле последовательно сменялись популяции существ, каждая из которых в свою очередь вымерла. Он частично подтвердил этот вывод, сравнив ископаемые раковины с существующими видами из тех же отрядов.
Он обнаружил, что виды, встречающиеся в более древних слоях горных пород, не имеют аналогов среди современных видов. Но в целом, будучи в высшей степени
Будучи практичным человеком, Смит мало задумывался о выводах, которые можно было сделать на основе его фактов.
Его в первую очередь интересовало, как использовать найденный им ключ для составления первой в истории геологической карты Англии, и он предоставил другим разбираться в хитросплетениях мыслей, которые могли возникнуть в связи с его открытием последовательности различных форм жизни на земном шаре.

Однако в ходе своих путешествий он распространял свои взгляды повсюду, совершенно не обращая внимания на то, что перипатетики вышли из моды
Мода на него пришла с появлением печатного станка, и к началу XIX века у него появились последователи среди английских геологов. Однако не стоит думать, что его утверждение о последовательности пластов было сразу же принято всеми. Напротив, оно вызвало ожесточённое сопротивление.
В течение долгого времени после того, как было сделано это открытие, большинство людей, склонных, как всегда, обращать внимание на мошек и проглатывать верблюдов, предпочитали верить, что окаменелости не откладывались в течение многих веков, а
были мгновенно перенесены на их нынешнее место течением мощного потока — и этим потоком, разумеется, был Ноев потоп.
То, как бесчисленные последовательные слои могли образоваться в упорядоченной последовательности на глубине нескольких миль в результате одного такого ужасного катаклизма, действительно вызывало недоумение, особенно после того, как стало известно, что самые тяжёлые окаменелости не всегда находятся на дне. Но в начале XIX века сомневаться в том, что это каким-то образом произошло, было настоящей ересью.


 Кювье и ископаемые позвоночные

Но как только Уильям Смит обнаружил уникальные факты, касающиеся последовательности форм в горных породах, они уже не могли быть опровергнуты.
Однако был один важнейший момент, в отношении которого выводы,
казалось бы, вытекающие из этих фактов, нуждались в проверке, —
вопрос о том, действительно ли исчезновение фауны из реестра горных пород означает её вымирание.
Всё действительно зависело от ответа на этот вопрос, и никто, кроме опытного натуралиста, не мог дать на него авторитетный ответ. К счастью, самый авторитетный натуралист
В своё время Жорж Кювье взялся за этот вопрос — не для того, чтобы проверить какое-либо предположение Смита, а в ходе собственных оригинальных исследований — в самом начале века, когда взгляды Смита привлекали всеобщее внимание.

 Кювье и Смит были современниками: оба родились в 1769 году, в тот «плодовитый год», который подарил миру также Шатобриана, фон
Гумбольдт, Веллингтон и Наполеон. Но французский натуралист происходил из совсем другой среды, нежели английский геодезист. Он был блестящим
Будучи образованным человеком, он рано добился признания как учёный и ещё в молодости стал известен как выдающийся сравнительный анатом своего времени. Именно анатомические исследования привели его в мир окаменелостей. Рабочие в каменоломне показали ему несколько костей, извлечённых из породы, и его наметанный глаз сразу подсказал ему, что они отличаются от всего, что он видел раньше. До сих пор такие кости, если их не игнорировали полностью, по большей части приписывали
гигантам былых времён или даже падшим ангелам. Кювье вскоре показал
что речь идёт не о великанах и не об ангелах, а о слонах
неизвестного вида. Продолжая свои исследования, в частности с использованием материалов,
собранных в гипсовых карьерах недалеко от Парижа, к началу
XIX века он собрал кости примерно двадцати пяти видов животных,
которые, по его мнению, отличались от всех ныне живущих на
земле.

Слава об этих исследованиях распространилась за пределы Франции, и вскоре со всех сторон стали поступать ископаемые кости.
Убеждённость Кювье в том, что среди окаменелостей представлены вымершие формы животных, была подкреплена многочисленными доказательствами
странные и аномальные формы, некоторые из которых достигали гигантских размеров. В 1816 году была опубликована знаменитая книга Ossements Fossiles, в которой описывались эти новые объекты.
Так палеонтология позвоночных стала наукой. Помимо прочего, представляющего большой интерес для широкой публики, в книге содержалось первое авторитетное описание шерстистого слона, названного Кювье мамонтом.
Останки мамонта были найдены в 1802 году в Сибири, в толще льда.
Они так хорошо сохранились, что собаки тунгусских рыбаков съели его плоть.  Кости того же вида
За несколько лет до этого натуралист Паллас обнаружил в Сибири останки
носорога, замёрзшие в иле. Он также нашёл там тушу носорога,
застывшую в грязи. Но тогда никто не подозревал, что это
представители вымершей популяции. Считалось, что это просто
перевезённые реликты, оставшиеся после потопа.

Кювье, с другой стороны, утверждал, что эти и другие описанные им существа жили и умерли в том регионе, где были найдены их останки, и что у большинства из них нет живых представителей на земном шаре. Конечно, это было не более чем попыткой Уильяма Смита
Всё это время мы пытались установить, что касается низших форм жизни; но чудовища из плоти и крови взывают к воображению так, как не могут взывать к нему простые раковины. Поэтому сообщение об открытиях Кювье вызвало интерес всего мира, а «Ископаемые останки» получили такой приём, какого редко удостаиваются труды по технической науке. Этот приём включал в себя восторженное одобрение прогрессивных геологов и резкие протесты консерваторов.


«Натуралисты, конечно, не исследовали все континенты», — сказал
Кювье: «Они даже не знают всех четвероногих обитателей тех мест, которые были исследованы. Время от времени открываются новые виды этого класса.
И те, кто не изучил внимательно все обстоятельства, связанные с этими открытиями, могут утверждать, что неизвестные четвероногие, чьи ископаемые кости были найдены в земных пластах, до сих пор оставались скрытыми на каких-то островах, ещё не открытых мореплавателями, или в обширных пустынях, занимающих центральную часть Африки, Азии, обеих Америк и Новой Голландии.

«Но если мы внимательно изучим виды четвероногих, которые были недавно обнаружены, и обстоятельства их обнаружения, мы легко поймём, что вероятность того, что мы когда-нибудь встретим в живом виде тех, кого видели только в виде окаменелостей, крайне мала.

 На островах среднего размера, находящихся на значительном расстоянии от крупных континентов, очень мало четвероногих.  Должно быть, они были завезены туда из других стран». Кук и Бугенвиль не обнаружили на островах Южного моря никаких других четвероногих, кроме свиней и собак; и
Самым крупным четвероногим животным на островах Вест-Индии, когда их только открыли, был агути, разновидность морской свинки, животное, внешне напоминающее нечто среднее между крысой и кроликом.

"Это правда, что на таких больших континентах, как Азия, Африка и два
В Северной и Южной Америке, а также в Новой Голландии обитают крупные четвероногие животные, и, вообще говоря, в каждой из этих стран есть виды, общие для всех.
Настолько, что при открытии стран, изолированных от остального мира,
обнаруженные в них четвероногие животные оказались совершенно
отличными от тех, что существовали в других странах.  Таким образом, когда
Когда испанцы впервые проникли в Южную Америку, они не обнаружили там ни одного четвероногого животного, похожего на тех, что водятся в Европе, Азии и Африке. Пума, ягуар, тапир, капибара, лама, или глама, викунья и все племя сапажу были для них совершенно новыми животными, о которых они не имели ни малейшего представления...

«Если бы ещё оставался какой-нибудь большой континент, который предстояло бы открыть, мы, возможно, могли бы рассчитывать на знакомство с новыми видами крупных четвероногих, среди которых могли бы найтись более или менее похожие на
те, чьи останки мы находим в недрах земли. Но достаточно
взглянуть на карты мира и обратить внимание на бесчисленные направления, в которых мореплаватели пересекали океан, чтобы убедиться, что не осталось ни одного крупного неизведанного континента, если только он не находится в районе Южного  полюса, где вечный лёд неизбежно препятствует существованию животной жизни. (1)

Затем Кювье отмечает, что древние люди были хорошо знакомы практически со всеми животными на континентах Европы, Азии и
Африка, известная современным учёным. Поэтому он не находит оснований для
веры в теорию о том, что когда-то на Земле обитали чудовищные
животные, которых необходимо было уничтожить, чтобы могла
процветать нынешняя фауна и люди. Подробно рассмотрев эти
теории и верования, он приступает к исследованию легендарных
животных древности. «Легко, — говорит он, — ответить на вышеупомянутые возражения, изучив описания этих неизвестных животных, оставленные нам древними, и выяснив их происхождение.
»Теперь, когда у большинства этих животных есть своё происхождение, их описания становятся более однозначными. Почти во всех из них мы видим лишь различные части известных животных, объединённые необузданным воображением и вопреки всем установленным законам природы. (2)

Показав, что сказочные чудовища древности и других народов, например китайцев, были просто плодом воображения и не имели прототипов в природе, Кювье переходит к рассмотрению сложности определения ископаемых костей четвероногих.

У нас будет возможность вернуться к этой части статьи Кювье в
другой связи. Здесь достаточно сразу перейти к окончательному выводу
, что рассматриваемые ископаемые кости являются остатками
вымершей фауны, подобной которой в настоящее время нет на
земле. Какими бы ни были ее последствия, этот вывод сейчас, казалось,
Кювье был полностью завершен.

В Англии вызванный этим интерес достиг апогея в 1821 году, когда в покрытой сталагмитами пещере в Киркдейле, графство Йоркшир, были обнаружены многочисленные залежи окаменелых костей.
Это показало, что Англия,
В Британии тоже когда-то водились гигантские звери. Доктор Бакленд, заведующий кафедрой геологии в Оксфорде и самый авторитетный английский геолог своего времени, изучил эти находки и показал, что кости принадлежали нескольким видам, в том числе таким необычным животным, как слоны, носороги, бегемоты и гиены.  Он утверждал, что все эти существа действительно обитали в Британии и что пещеры, в которых были найдены их кости, служили логовами для гиен.

Разумеется, это утверждение было горячо оспорено. Ещё в 1827 году
Были опубликованы книги, в которых Бакленда, хоть он и был доктором богословия, осуждали как человека, присоединившегося к «нечестивому делу», и повторяли старую поговорку о том, что окаменелости — это всего лишь останки тропических видов, принесённых сюда потопом. То, что они были найдены в твёрдых породах или в пещерах,
не представляло сложности, по крайней мере для богатого воображения
Грэнвилла Пенна, лидера консерваторов, который придерживался старой
идеи Вудворда и Кэттката о том, что потоп превратил всю земную кору в
пасту, в которой и сохранились реликвии, называемые теперь окаменелостями
все было улажено. Пещеры, сказал мистер Пенн, являются просто результатом действия газов
выделяемых тушами во время разложения - так сказать, больших пузырьков воздуха
в пастообразной массе, превращающихся в пещеры, когда вода отступает
и паста затвердела до каменистой консистенции.

Но эти и подобные причудливые взгляды были обречены даже в день
их произнесение. Уже в 1823 году в более глубоких слоях британских пород были обнаружены другие гигантские существа, которых Конибер назвал ихтиозаврами и плезиозаврами.
Этих существ, а также других монстров, чьи
Останки, обнаруженные в разных частях света, имели настолько странные формы, что даже самые скептически настроенные учёные едва ли могли надеяться найти их аналоги среди живых существ. Утверждение Кювье о том, что все крупные позвоночные современного мира известны натуралистам, было подтверждено недавними исследованиями, и, казалось, не оставалось иного выхода, кроме как прийти к выводу, что ископаемые останки принадлежат вымершим популяциям.
Но если бы это было признано, то точку зрения Смита о том, что происходила последовательная смена населения, уже нельзя было бы отрицать.
Не может быть никаких сомнений в том, что сменявшие друг друга фауны, отдельные останки которых сохранились в мириадах, представляли собой тысячи и десятки тысяч вымерших видов.
Для производства и роста их бесчисленных поколений должны были потребоваться огромные промежутки времени.

По мере того как эти факты становились общеизвестными и по мере того как
становилось ясно, что сама порода, в которой залегают окаменелости,
во многих случаях представляет собой одну гигантскую окаменелость,
состоящую из останков микроскопических форм жизни, здравый смысл,
Это был последний трибунал, пришедший на помощь измученной науке.  Было признано, что единственная правдоподобная интерпретация данных, содержащихся в горных породах, заключается в том, что многочисленные популяции существ, отличающихся друг от друга и от современных форм, возникали и исчезали, а геологические эпохи, в которые жили эти существа, были невероятно долгими. Рядовые учёные с помощью окаменелостей пришли к пониманию важности идеи, которую Джеймс Хаттон, а также другие мыслители выдвигали с гениальной интуицией на протяжении долгого времени.
до того, как появилась наука палеонтология. Хаттоновское
предположение о том, что время бесконечно, было убедительно
доказано, и примерно к концу первой трети прошлого века геологи
начали говорить о «эпохах» и «неисчислимых эонах времени» с той
легкостью, с которой их предшественники говорили о днях и десятилетиях.


 ЧАРЛЬЗ ЛЕЙЕЛЬ ПРОТИВ КАТАСТРОФИЗМА

И теперь перед нами встал новый вопрос, требующий решения. Если на Земле сменяли друг друга популяции ныне вымерших существ, то как все эти существа были уничтожены? Однако этот вопрос, похоже,
не представляет никаких трудностей. На него был дан ответ в виде применения старой идеи. На протяжении веков, несмотря на различия в космогонических представлениях, всегда существовала идея о том, что в прошлом
не в столь недавние времена; что в отдалённые эпохи Земля была
сценой ужасных катастроф, не имеющих аналогов в «эти вырождающиеся
дни». Вполне естественно, что эта мысль, заложенная в основу
всех космогонических теорий, независимо от их происхождения,
использовалась для объяснения уничтожения этих доселе невообразимых
скоплений, которые теперь, благодаря
Наука восстала из своего бездонного сна такой же неоспоримой, но в то же время такой же безмолвной и заставляющей задуматься, как Сфинкс или пирамида. Эти древние народы, как говорили, уничтожались с интервалом в несколько миллионов лет в результате повторяющихся катастроф, последней из которых был Всемирный потоп, описанный в Книге Бытия, но, возможно, не последней.

 Это объяснение имело все основания считаться научным. Кювье предварял свой классический труд умозрительным рассуждением, само название которого (Discours sur les Revolutions du Globe) звучит зловеще
катастрофизм, и его текст полностью подтверждает это предсказание. А Бакленд,
главный последователь Кювье по ту сторону Ла-Манша, пошёл ещё дальше
своего учителя, назвав работу, в которой он описывал окаменелости из Киркдейла,
«Reliquiae Diluvianae, или Доказательства всемирного потопа».

Оба этих авторитетных учёных полагали, что существа, останки которых они изучали, внезапно погибли во время мощного наводнения, которое, по их мнению, размыло современные долины и разбросило по земле огромные глыбы гранита. Они также связывали подобные наводнения с истреблением предыдущих популяций.

Действительно, эти научные цитаты были встречены лишь с осторожным одобрением в момент их появления, потому что тогда консервативное большинство человечества не признавало существования множества популяций или революций. Но теперь, когда вера в прошлые геологические эпохи перестала быть ересью, повторяющиеся катастрофы, о которых говорили великие палеонтологи, были приняты с восторгом. На какое-то время наука и традиция объединились, и споры прекратились, за исключением тех отдалённых уголков мысли, куда доходили новости из
Штаб-квартира не проникает в суть дела до тех пор, пока оно не станет древней историей.

 Однако перемирие продлилось недолго.  Едва ли современная мысль начала приспосабливаться к представлению о прошлых эпохах
непостижимой протяжённости, каждая из которых заканчивалась катастрофой.
Ноахианский тип, когда появился человек, сделавший совершенно ошеломляющее заявление о том, что геологическая летопись, вместо того чтобы доказывать многочисленные катастрофические перевороты в истории Земли, не даёт никаких оснований для предположений о какой-либо вселенской катастрофе, близкой или отдалённой.

Этим ниспровергателем устоев был Чарльз Лайель, шотландец, который вскоре прославился как величайший геолог своего времени. В молодости он проникся идеей Хаттона о том, что нынешние причины те же, что и те, что привели к изменениям на земном шаре в прошлом.
Он довёл эту идею до логического завершения, как ему казалось. По его мнению, это исключало возможность катастрофических изменений как в неорганическом, так и в органическом мире.

Но отрицать катастрофизм — значит предлагать революцию в современной мысли. Излишне говорить, что такая революция не могла произойти без
Долгие споры. В течение двадцати лет обсуждались аргументы «за» и «против».
Часто с самым ненаучным рвением. Одно лишь описание полемики заняло бы целый том.
Однако основные факты, с помощью которых Лайель в конце концов обосновал своё предположение о происхождении органического мира, можно изложить в нескольких словах. Свидетельством прошлых революций является, по-видимому, внезапное изменение окаменелостей в разных слоях горных пород. Но Лайель показал, что это изменение не всегда
окончательно. Некоторые виды переходят из одной предполагаемой эпохи в другую.
Ни в коем случае нельзя утверждать, что все современники мамонта вымерли, а многочисленные морские формы, существовавшие гораздо раньше, до сих пор имеют своих представителей.

 Более того, пробелы между пластами в любой конкретной вертикальной серии
вполне могут быть заполнены записями в виде толстых пластов в некоторых
географически удалённых сериях. Например, в некоторых регионах силурийские
породы непосредственно перекрываются угольными пластами; но в других местах этот внезапный разрыв заполнен девонскими породами, которые свидетельствуют о великом «веке рыб».
Так часто встречаются разрывы в пластах в одном регионе
заполнена другим материалом, из чего мы вынуждены сделать вывод, что
отложения, представленные в любой отдельной вертикальной серии, имеют
лишь локальное значение — возможно, они свидетельствуют о времени, когда
это конкретное морское дно находилось выше уровня воды и поэтому не
получало осадочных пород до тех пор, пока в будущем оно снова не опустилось. Но если в этом и заключается
истинная причина кажущегося внезапным перехода от одного пласта к другому,
то все доводы в пользу катастрофизма безнадёжно проигрывают, поскольку
такие разрывы в пластах — единственное, что геология может предложить в
качестве доказательства внезапных и масштабных катастрофических изменений.

Давайте посмотрим, как Лайель развивает эти идеи, особенно в том, что касается смены видов.
(2)

"В качестве следствия я вывел, — говорит он, — что виды, существовавшие в какой-то конкретный период, должны были со временем вымереть, один за другим. «Они должны вымереть, — воспользуемся выразительным выражением Бюффона, — потому что Время борется с ними».
Если мои взгляды справедливы, то не составит труда объяснить, почему ареалы обитания стольких видов сейчас ограничены чрезвычайно узкими рамками.  Каждая локальная революция приводит к сокращению ареала
одних видов сокращается, а других увеличивается; и если мы придём к выводу, что новые виды возникают только в одном месте, то каждому из них должно потребоваться время, чтобы распространиться на обширной территории. Таким образом, из нашей гипотезы следует, что недавнее происхождение одних видов и высокая древность других в равной степени согласуются с общим фактом их ограниченного распространения. Некоторые из них являются локальными, потому что не существовали достаточно долго, чтобы получить широкое распространение. Другие же являются локальными, потому что в живом или неживом мире произошли какие-то события, которые привели к их появлению.
ограничить ареал, в пределах которого они когда-то обитали...

"Если читатель сделает вывод из представленных ему фактов, что последовательное вымирание животных и растений может быть частью постоянного и закономерного хода природы, он, естественно, задастся вопросом, предусмотрены ли какие-либо средства для восполнения этих потерь? Возможно ли, что в рамках экономики нашей системы обитаемый земной шар в определённой степени обезлюдеет как в океане, так и на суше, или что разнообразие видов будет сокращаться до наступления новой эры
когда требуется новая и необычная творческая энергия?
Или возможно, что время от времени появляются новые виды, но это удивительное явление ускользает от внимания натуралистов?

«Во-первых, очевидно, что доказать, что вид, некогда широко распространённый в определённом регионе, исчез, проще, чем доказать, что появился какой-то другой вид, которого раньше не было.
Всегда следует исходить из того, что по причинам, указанным выше, изначально создаются только отдельные особи каждого животного и растения, и что
особи новых видов не появлялись внезапно во множестве разных мест одновременно.

"До наших дней наука о естественной истории дошла в столь несовершенном виде, что на памяти ныне живущих людей количество известных животных и растений сократилось. Во многих классах их количество удвоилось или даже учетверилось.
Ежегодно в частях старого континента, где издавна проживали самые цивилизованные народы, обнаруживаются новые и зачастую необычные виды.

Поэтому, осознавая ограниченность наших знаний, мы всегда делаем вывод, когда совершаются подобные открытия, что существа, о которых идёт речь, ранее ускользали от наших исследований или, по крайней мере, существовали где-то в другом месте и лишь недавно мигрировали на те территории, где мы их сейчас находим.

«Какие же доказательства мы можем обоснованно ожидать в пользу происхождения нового вида в определённый период?

»«Возможно, в ответ на это можно сказать, что за последние два или три столетия в тех частях Англии или Франции, которые были наиболее тщательно исследованы, могли внезапно появиться какие-то лесные деревья или новые виды четвероногих.
Натуралисты могли бы доказать, что подобные существа не обитают ни в одном другом регионе земного шара и что нет никаких преданий о том, что в районе их появления наблюдалось что-то подобное.

»«Хотя это возражение может показаться правдоподобным, его сила будет
Оказалось, что это полностью зависит от скорости изменений, которая, как мы полагаем, преобладает в животном мире, а также от пропорций, в которых такие заметные представители животного и растительного мира соотносятся с менее известными и ускользающими от нашего внимания. В настоящее время на земном шаре обитает, вероятно, более миллиона видов растений и животных, не считая микроскопических и инфузорий.
Если бы ежегодно вымирал только один из этих видов, а каждый год появлялся бы на свет один новый, то на Земле было бы гораздо больше видов, чем существует сейчас.
Для того чтобы произошла полная революция в органической жизни, может потребоваться миллион лет.

"В настоящее время я не выдвигаю никаких гипотез относительно вероятной скорости изменений, но никто не станет отрицать, что, когда в качестве простого предположения выдвигается идея о ежегодном рождении и ежегодной смерти одного вида на земном шаре, это, по крайней мере, предполагает наличие значительной нестабильности в живом мире. Если мы разделим поверхность Земли на двадцать регионов одинаковой площади, то один из них будет включать в себя сушу и воду, по площади примерно равные Европе, и будет занимать двадцатую часть
часть из миллиона видов, которые, как можно предположить, существуют в животном мире. В этом регионе только один вид мог бы, согласно ранее принятому коэффициенту смертности, исчезнуть за двадцать лет, или только пять видов из пятидесяти тысяч могли бы исчезнуть за столетие. Но поскольку значительная
часть всего мира принадлежит водным классам, с которыми мы
очень плохо знакомы, мы должны исключить их из нашего
рассмотрения, и если они составляют половину от общего числа, то
за сорок лет среди наземных видов может исчезнуть только один
Племена. Млекопитающие, как наземные, так и водные, составляют столь малую долю по сравнению с другими классами животных, что, возможно, составляют менее одной тысячной части от общего числа.
Если бы продолжительность жизни видов в разных отрядах была одинаковой, то должно было бы пройти очень много времени, прежде чем этот многочисленный класс лишился бы одного из своих представителей.
Если бы за сорок лет вымер только один вид из всего животного царства, то за сорок тысяч лет в регионе размером с Европу могло бы исчезнуть не более одного млекопитающего.

«Таким образом, легко заметить, что на небольшой части такой территории, например в таких странах, как Англия и Франция, должны пройти гораздо более длительные периоды, прежде чем можно будет достоверно утверждать, что одно из крупных растений или животных появилось там впервые.
Если предположить, что ежегодное рождение и смерть одного вида являются нормой для животного мира во всём мире, то для появления одного вида на такой территории должно пройти около 100 000 лет» (3).


Одним словом, — сказал Лайель, — становится ясно, что бесчисленные виды, исчезнувшие в прошлом, вымирали один за другим
Во-первых, так же, как умирают отдельные представители вида, а не целые стаи.
Если целые популяции исчезли, то это произошло не в результате мгновенного истребления, а из-за того, что вид исчезал то здесь, то там,
подобно тому, как одно поколение сменяет другое в истории жизни любого отдельного вида. Причины, которые привели к такому постепенному истреблению и в течение долгих веков приводили к смене поколений, — это те же естественные причины, которые действуют до сих пор.
Виды вымирали в прошлом и вымирают в настоящем
под влиянием изменившихся условий окружающей среды, таких как изменение климата или
миграция на их территорию более приспособленных видов.
Причины прошлого и настоящего едины — естественный закон неизменен и вечен.

 Такова была суть доктрины Хаттона, которую принял и расширил Лайель и с которой всегда будет связано его имя. Во многом благодаря его усилиям, хотя, конечно, не без помощи многих других учёных,
со временем эта идея — доктрина актуализма, как её стали называть, — стала общепринятой догмой в геологической науке.
намного позже середины девятнадцатого века. Катастрофисты,
после безумной цепляния за свой фантом в течение целого поколения, наконец,
капитулировали без условий: старая ересь стала новой ортодоксией, и
был проложен путь для новой полемики.


ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИДОВ

Новая полемика последовала как нечто само собой разумеющееся. Поскольку идея
катастрофизма касалась не только уничтожения видов,
но и их интродукции. Если бы вся фауна была внезапно истреблена, то, вероятно, на её место пришли бы новые виды.
внезапность, вызванная особым творением; но если виды вымирают постепенно, то можно предположить, что появление новых видов происходит соответствующим образом постепенно. Тогда не могут ли новые виды более поздней геологической эпохи быть видоизменёнными прямыми потомками вымершей популяции более ранней эпохи?

 Идея о том, что такое возможно, не нова. Это предположение было выдвинуто
в то время, когда окаменелости впервые начали привлекать к себе внимание.
Такие проницательные мыслители, как Бюффон, Кант, Гёте и Эразм Дарвин, были склонны принять эту теорию в конце XVIII века
столетие. Затем, в 1809 году, утверждалось в одной из ранних
работников в систематические палеонтология--Жан Батист Ламарк, который
изучал ископаемые снарядами о Париже, хотя Кювье изучал
позвоночных, и кто был во главе этих исследований, чтобы сделать вывод, что
там была не только поворотом, но развитие жизни на
глобус. Он обнаружил окаменелые раковины — окаменелости беспозвоночных, как он их сам назвал, — в более глубоких слоях, чем окаменелости позвоночных, обнаруженные Кювье.
И он считал, что были эпохи, когда не существовало более высоких форм жизни, чем
они существовали, и в разные эпохи рыбы, а затем и рептилии были высшими из живых существ, пока не появились млекопитающие, в том числе человек. Выходя за рамки сухих фактов, как это иногда делает гений, он настаивал на том, что эти прогрессивные популяции развивались одна от другой под влиянием меняющейся среды в непрерывной последовательности.

Конечно, такая мысль была совершенно неуместной в
поколении, которое сомневалось в существовании вымерших видов, и
тем более в поколении, которое принимало теорию катастрофизма; но она была
Время от времени его поддерживал такой сторонник, как Жоффруа Сент-Илер,
а теперь, после изгнания катастрофизма, появилась возможность для более
уважительного отношения к нему. Уважительное отношение к нему проявлял
Лайель в каждом последующем издании своих «Основных начал», но такое
отношение привело к его безоговорочному отвержению. Вместо этого Лайель
выдвинул модифицированную гипотезу особого сотворения. Он предполагал, что время от времени,
когда исчезновение одного вида освобождало место, так сказать, для нового вида,
такие новые виды создавались de novo; и он полагал, что
такие прерывистые, спазматические импульсы созидания проявляются
в наши дни так же часто, как и в любое другое время в прошлом. Он не
говорил прямо, что сегодня никого не удивит, если он увидит, например, как из-под земли перед ним поднимается новый вид оленей, «пытающийся освободиться», как лев Мильтона, но его теория подразумевала именно это. И эта теория, заметьте, была не только теорией Лайеля, но и теорией почти всех его коллег в геологическом мире. Пожалуй, ни один другой факт не демонстрирует так наглядно прогресс
в мыслях нашего поколения, как и в воспоминаниях о том, что столь грубая, столь почти немыслимая концепция могла быть господствующей научной доктриной менее полувека назад.

 Более того, эта теория особого творения исключала господствующую доктрину униформизма, как ночь исключает день, хотя большинство мыслителей того времени, похоже, не осознавали несовместимости этих двух идей.
 Можно усомниться в том, что даже сам Лайель полностью осознавал это. Если бы он это сделал, то не смог бы избежать дилеммы, потому что ему казалось, что
Находки в горных породах явно опровергали альтернативную ламаркистскую гипотезу. И почти все палеонтологи того времени согласились с этим вердиктом. Оуэн, Агассис, Фальконер, Барранд, Пикте, Форбс отвергали эту идею так же безоговорочно, как и их великий предшественник Кювье в предыдущем поколении. Некоторые из них действительно
пришли к выводу, что существуют доказательства прогрессивного
развития жизни в разные эпохи, но не было обнаружено ни одной
последовательной серии окаменелостей, которая подтверждала бы идею о том, что один вид
когда-либо превращалась в другую. И почти всем это возражение казалось непреодолимым.


Но в 1859 году вышла книга, которая, хотя и не была посвящена в первую очередь палеонтологии, содержала главу, раскрывающую геологическую летопись в совершенно новом свете. Это была книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов».
В главе «Несовершенство геологической летописи» приводится замечательная цитата.
В этой эпохальной главе Дарвин показывает, какие условия должны преобладать в том или ином месте, чтобы образовались окаменелости, насколько необычны такие условия и насколько вероятно, что
Окаменелости, некогда находившиеся в осадочных породах морского дна, будут уничтожены в результате метаморфизма горных пород или денудации, когда пласты поднимутся выше уровня воды. Добавьте к этому тот факт, что геологически исследованы лишь небольшие территории Земли, говорит он, и станет ясно, что палеонтологическая летопись в том виде, в котором она существует сейчас, представляет собой лишь фрагмент истории организмов на Земле. Это история, «недостаточно сохранённая и написанная на меняющемся диалекте». Из этой истории нам известен только последний том, относящийся лишь к двум или трём
Страны. Из этого тома лишь кое-где сохранились короткие главы
, а на каждой странице лишь кое-где по несколько строк." Для
палеонтолог догматизировать от такой записи будет как сыпь, он
думает, как "для натуралиста на землю на пять минут на пустынном точки
Австралии и затем обсудить ряд и спектр своих спектаклях".

Эта цитата из наблюдений, которые, будучи однажды упомянутыми, казались почти самоочевидными, стала откровением для геологического сообщества. В свете новых данных старые факты приобрели новое значение. Это было
Он вспомнил, что Кювье был вынужден создать новый отряд для некоторых из первых изученных им ископаемых существ и что Бакленд отметил, что эти неопределённые формы занимают промежуточное положение в строении между родственными существующими отрядами. Совсем недавно такие промежуточные формы обнаруживались снова и снова.
Так, например, Оуэн смог с помощью вымерших видов «устранить с помощью градаций кажущийся огромным разрыв между свиньёй и верблюдом».
Более того, Оуэн неоднократно говорил об «обобщённых формах»
Агассис называл вымерших животных «синтетическими или прогностическими типами». Эти термины явно подразумевали, что «такие формы на самом деле являются промежуточными или связующими звеньями». За несколько лет до этого сам Дарвин показал, что ископаемые животные любого континента тесно связаны с современными животными этого континента. Например, в Южной Америке преобладают плацентарные млекопитающие, а в Австралии — сумчатые. Многие наблюдатели
отмечали, что в более поздних слоях повсеместно встречается ископаемая фауна,
более близкая к современной, чем в более древних слоях, и что окаменелости из
Любые два последовательных пласта гораздо теснее связаны друг с другом,
чем окаменелости двух отдалённых друг от друга формаций. Фауна каждой
геологической формации, по сути, занимает промежуточное положение между
предыдущей и последующей фаунами.

Все эти наблюдения были настолько убедительными, что Лайель, признанный лидер геологического сообщества, после прочтения цитат Дарвина почувствовал, что может отказаться от своего примитивного объяснения появления видов.
Он принял гипотезу трансмутации, тем самым дополнив доктрину
униформизма до тех пропорций, в которых её представлял Ламарк.
Он задумал это полвека назад. Конечно, не все палеонтологи могли сразу последовать его примеру; доказательства были ещё недостаточно убедительными.
Но все были поколеблены в кажущейся незыблемости своих прежних взглядов, что всегда является необходимым этапом в развитии мысли.
 И интерес широкой публики к этому вопросу в мгновение ока разгорелся добела.

Итак, в третий раз за первое столетие своего существования палеонтология была призвана сыграть ведущую роль в полемике, интерес к которой выходил далеко за рамки традиционного поиска истины
наука. И споры о возрасте Земли не были такими ожесточёнными, как споры о катастрофизме, не были такими яростными, как споры о трансмутации видов.
 Разумеется, этот вопрос выходил далеко за рамки палеонтологии. Основные доказательства, представленные на тот момент, были получены из совершенно других областей, но, по общему мнению, записи в горных породах могли стать решающим доказательством истинности или ложности гипотезы. «Тот, кто отвергает эту точку зрения на несовершенство геологической летописи», — сказал Дарвин.
«...справедливо отвергнет всю теорию».
 Поэтому с чем-то большим, чем просто научное рвение,
палеонтологи вновь обратились к записям в горных породах, чтобы
узнать, какие доказательства в пользу или в опровержение можно
найти на непрочитанных страницах «великой каменной книги». И, как
и следовало ожидать, поскольку многие умы были готовы принять
новые доказательства, они не заставили себя долго ждать.


 Ископаемый человек

Действительно, в то время, когда Дарвин писал свою книгу, публике была представлена новая и очень поучительная глава геологической летописи.
глава, в которой впервые появляется человек. В 1859 году
доктор Фальконер, выдающийся британский палеонтолог, посетил
Абвиль в долине Соммы, соблазнившись рассказами о том, что за
десять лет до этого месье Буше де Перт отправил оттуда окаменелости.
Эти сообщения были связаны с предполагаемой находкой кремневых орудий, явно изготовленных человеком, в нетронутых гравийных пластах среди окаменелых останков мамонта и других вымерших животных. О том, что увидел там Фолконер и чем закончился его визит, лучше всего расскажут его собственные слова:

«В сентябре 1856 года я познакомился с моим выдающимся другом  месье Буше де Пертом, — писал доктор Фальконер, — после того как месье
 Деснуайе представил меня в Париже, когда он подарил мне первый том своих  «Кельтских древностей» и т. д., с которыми я таким образом познакомился впервые. В то время я только что закончил изучение индийских окаменелостей, найденных в долине реки Джамна.
Поскольку древность человеческой расы интересовала нас обоих, мы свободно обсуждали эту тему, каждый со своей точки зрения.
Месье де Перт пригласил меня в гости
Абвиль, чтобы изучить его допотопно-допотопную коллекцию окаменелостей и геологических образцов, собранных в долине Соммы. Тогда я не смог этого сделать, но приберёг это на будущее.

"В октябре 1856 года, решив отправиться на Сицилию, я договорился по переписке с господином Буше де Пертом о том, чтобы посетить Абвиль во время моего путешествия по Франции. В то время я постоянно общался с мистером Прествичем по поводу доказательств древности человеческой расы, обнаруженных в пещере Броксэм, к которым он проявлял живой интерес.
Я пообещал сообщить ему мнение, к которому я должен прийти,
после изучения коллекции Аббевиля. Господин де Перт предоставил мне
самый свободный доступ к своим материалам с исчерпывающими объяснениями всех
факты по делу, которые попали в поле его зрения; и учитывая
рассмотрение его дела в Менчекорте, предпринятое с такой скрупулезной тщательностью, и
идентифицировал коренные зубы элефаса примигениуса, которые он эксгумировал собственными руками
глубоко в этом разделе вместе с кремневым оружием, представляя
я прибыл с тем же персонажем, что и некоторые из тех, что были найдены в пещере Броксхэм.
я пришёл к выводу, что они относятся к одному периоду, хотя я и не был готов согласиться с господином де Пертесом во всех его выводах относительно иероглифов и в промышленной интерпретации различных других предметов, с которыми он столкнулся. (4)


 То, что коллекция господина де Пертеса произвела на доктора Фальконера большое впечатление, видно из письма, которое он сразу же отправил своему другу Прествичу:

«Я был щедро вознаграждён», — восклицает он. «Его коллекция обработанных кремнёвых орудий и предметов всех видов, связанных с
то, что я увидел вместе с ними, превзошло все мои ожидания, особенно
в отношении одной местности. С момента публикации своего первого тома он сделал множество дополнений во втором, который у меня сейчас перед глазами. Он показал мне кремнёвые топоры, которые он сам нашёл,
смешав их без разбора с коренными зубами Elephas primigenius. Я изучил и идентифицировал пластины коренных зубов и кремнёвые предметы, которые были найдены вместе с ними. Абвиль — это захолустье, которое редко кто посещает.
Французские учёные, встречающие его в Париже, смеются над месье
де Перт и его исследования. Но, посвятив большую часть дня его обширной коллекции, я пришёл к выводу, что существует множество убедительных предположений в пользу многих его теорий о глубокой древности этих предметов и их связи с ныне вымершими животными. Отель месье Буше — это музей от первого до последнего этажа, наполненный картинами, предметами средневекового искусства и галльскими древностями, в том числе допотопными кремневыми ножами, окаменевшими костями и т. д. Если следующим летом вам понадобится
Если вам доведётся побывать во Франции, я настоятельно рекомендую вам приехать в Абвиль. Я уверен, что вы будете щедро вознаграждены. (5)


 Это письмо вызвало интерес у английских геологов, и весной 1859 года Прествич и мистер (впоследствии сэр Джон) Эванс отправились в Абвиль, чтобы увидеть образцы и лично изучить доказательства, на которые указывал доктор Фальконер. «Доказательства, полученные в долине Соммы, — продолжает Фальконер, рассказывая об этом визите, — были изучены со скрупулёзной тщательностью, скрупулёзно и досконально».
Анализ, характерный для исследований мистера Прествича.
Выводы, к которым он пришёл, были представлены Королевскому
Общество 12 мая 1859 года опубликовало его знаменитые мемуары, которые были зачитаны 26 мая и
опубликованы в «Философских трудах» за 1860 год. Помимо исследований, проведённых в долине Соммы, в них содержался отчёт о подобных явлениях в долине Уэйвни, недалеко от Хоксна, в графстве Саффолк.
Мистер Эванс представил Обществу антикваров мемуары о характере и геологическом положении «кремнёвых орудий в
Дрейф", которая появилась в "Археологии" за 1860 год. Результаты, к которым пришел
мистер Прествич, были выражены следующим образом:

"Во-первых. Что кремневые орудия являются результатом замысла и труда
человека.

Второе. Что они найдены в слоях гравия, песка и глины, которые
никогда не были искусственно нарушены.

- Третий. Они встречаются вместе с останками наземных, пресноводных и морских ракообразных, ныне живущих видов, большинство из которых по-прежнему распространены в той же местности, а также с останками различных млекопитающих — нескольких ныне живущих видов и большего числа вымерших форм.

«В-четвёртых. Что период, в который они были погребены, наступил после периода распространения культуры колоколовидных кубков и, следовательно, после ледникового периода;
а также что это был один из самых поздних периодов в геологической истории — по-видимому, предшествовавший тому, когда поверхность приобрела свой нынешний вид, если судить по некоторым второстепенным особенностям». (6)


Эти отчёты привлекли внимание общественности к очень важным человеческим окаменелостям, найденным в Аббевиле.
В то же время публикации первооткрывателя Буше де Перта, датированные 1847 годом, были полностью проигнорированы.  Таким образом, у текущих событий появился новый аспект.
полемика.

 Как заметил доктор Фальконер, геология сейчас проходит через те же испытания, что и астрономия в эпоху Галилея. Но времена изменились с тех пор, как автор «Диалогов» был вынужден унижаться перед Конгрегацией Индекса, и теперь никакой Index Librorum  Prohibitorum не сможет скрыть от пытливых человеческих глаз те страницы геологической истории, которые пощадила сама природа. Усердные искатели повсюду с новым рвением переворачивали страницы, и не без успеха.  В частности, интерес возник именно к этому
Речь идёт о человеческом черепе, который доктор Фульротт обнаружил в пещере в
Неандертале за два или три года до этого. С тех пор этот череп
известен как неандертальский череп, типовой образец того, что современные
зоологи склонны считать отдельным видом человека, Homo
neanderthalensis. Как и другие черепа того же типа, обнаруженные в Шпее,
он имеет ярко выраженные обезьяньи черты: низкий свод черепа,
впалый лоб и огромные выступающие брови. Когда в 1857 году доктор Фулротт впервые представил его учёным в Берлине, его человеческий облик был
Некоторые свидетели сомневаются в этом, но в настоящее время это не является предметом вопроса.

 Эта интересная находка заставила по-новому взглянуть на некоторые
наблюдения, сделанные во Франции и Бельгии много лет назад, но до сих пор остававшиеся без внимания. В 1826 году.
Журналь и Кристоль независимо друг от друга обнаружили в пещерах на юге Франции то, что они считали человеческими окаменелостями.
В 1827 году доктор Шмерлинг нашёл в пещере Энгис в Вестфалии окаменелые кости, имевшие ещё большее значение. Исследования Шмерлинга
Они были сделаны с величайшей тщательностью и терпением. В Энгисе он
обнаружил человеческие кости, в том числе черепа, вперемешку с костями вымерших млекопитающих мамонтового периода, что не оставило у него сомнений в том, что все они относятся к одной и той же геологической эпохе. Он опубликовал полный отчёт о своих открытиях в подробной монографии, вышедшей в 1833 году.

Но в то время, как назло, человеческие окаменелости были под запретом, столь же действенным, как и любой другой канонический запрет, хотя и совершенно иного происхождения. Пророческий голос Кювье прозвучал против
подлинность всех человеческих окаменелостей. Некоторые кости, принесённые ему на
исследование, великий анатом в гневе выбросил из окна,
заявив, что они годятся только для кладбища, и на этом вопрос был
закрыт для целого поколения: доказательства, собранные менее
авторитетными исследователями, ничего не могли противопоставить
решению, принятому в Дельфийском храме науки. Но ни один запрет,
научный или канонический, больше не может противостоять
прорастающей силе факта, и теперь, после трёх десятилетий
замалчивания, истина, которая
Кювье похоронил под тяжестью своих насмешек разорванные узы.
и ископаемый человек предстал перед нами если не во плоти, то по крайней мере в виде скелета.


Прогрессивная часть научного сообщества встретила нашего доисторического предка овациями.
Но ненаучные массы, несмотря на свою обычную склонность к построению далёких генеалогий, по-прежнему относились к людям из Энгиса и Неандерталя с пренебрежением. Не все геологи были согласны с тем, что эти человеческие окаменелости относятся к тому же периоду, что и останки животных, с которыми они были перемешаны.
Консерваторы цеплялись за малейшую возможность того, что кости людей и животных, живших задолго до них, были выброшены на карниз в разные эпохи и каким-то таинственным образом перемешались там. Но даже этой небольшой гарантии им вскоре было отказано, поскольку в 1865 году два связанных между собой рабочих
Месье Эдуард Ларте и месье Анри Кристи, исследуя пещеры Дордони,
обнаружили улику, против которой нельзя было выдвинуть подобных возражений.
Этой важной находкой был кусочек слоновой кости, фрагмент
бивень мамонта, на котором был нацарапан грубый, но безошибочно узнаваемый
контурный портрет самого мамонта. Если все представленные ранее
доказательства древности человека были лишь косвенными, то здесь
наконец-то была демонстрация: пещерный человек не мог нарисовать
мамонта, если бы не видел это животное, а признать, что человек и
мамонт были современниками, означало бы признать всё дело. Таким образом, вскоре, когда был осознан весь смысл этого самого поучительного произведения искусства, скептицизм в отношении древности человека был развеян навсегда.

За то время, что прошло с момента обнаружения первого рисунка пещерного художника, свидетельств о широком распространении человека в древнюю эпоху стало бесчисленно много, и сегодня палеонтологи прослеживают историю нашей расы от железного и бронзового веков через неолит, или эпоху полированного камня, до палеолита, или эпохи грубого камня, с уверенностью, рождённой однозначными знаниями. И он с уверенностью смотрит в будущее, на исследователей окаменелостей, которые расширят границы истории.
в далёкие эпохи, поскольку мало кто сомневается в том, что человек эпохи палеолита, самый древний из наших признанных предков, является современным человеком по сравнению с теми поколениями, которые олицетворяли собой настоящее детство нашей расы.


ОКАМЕНЕЛЫЕ ПОРОДЫ АМЕРИКИ
Одновременно с открытием этих весьма показательных страниц геологической истории в Америке были обнаружены и другие, ещё более поучительные главы. Было обнаружено, что в районе Скалистых гор, в пластах, найденных на дне древних озёр, сохранились записи о третичном периоде, или эпохе млекопитающих.
Эти записи были сделаны и сохранены с беспрецедентной полнотой
в любом другом регионе, который до сих пор был исследован с геологической точки зрения. Эти находки были сделаны в основном профессорами Джозефом Лейди, О. К. Маршем и Э. Д.
Коупом, работавшими независимо друг от друга, а в последнее время — многочисленными молодыми палеонтологами.


 Изобилие останков позвоночных, обнаруженных таким образом, значительно превосходит все предыдущие находки по количеству. Профессор Марш, например, который был первопроходцем в этой области, в период с 1870 по 1876 год открыл триста новых видов третичных животных.
Между тем в меловых пластах он обнаружил останки около двухсот птиц с зубами, шести
сотня птеродактилей, или летающих драконов, размах крыльев некоторых из них достигал двадцати пяти футов, и тысяча пятьсот мозазавров, похожих на морских змей, некоторые из них достигали шестидесяти футов в длину и более. В одном пласте юрской породы, размером не больше хорошего лекционного зала, он
обнаружил останки ста шестидесяти особей млекопитающих,
представляющих двадцать видов и девять родов; в пластах того же возраста
были найдены триста рептилий размером от кролика до шестидесяти или восьмидесяти футов в длину.

Но главный интерес этих окаменелостей с Запада заключается не в них
дело не в их количестве, а в их природе; ведь среди них есть множество иллюстраций
именно таких промежуточных типов организмов, которые должны были существовать в
прошлом, если бы преемственность жизни на земном шаре была непрерывной линейной
преемственностью. Здесь есть рептилии с крыльями, как у летучих мышей, и другие с
тазом, как у птиц, и ногами, приспособленными для двуногого передвижения. Здесь есть
птицы с зубами и другими признаками рептилий. Короче говоря, благодаря
птицам-рептилиям и птицеподобным рептилиям пропасть между современными рептилиями и птицами значительно сократилась. Аналогичным образом различные
Млекопитающие, такие как тапиры, носороги и лошади, связаны между собой ископаемыми предками. И, что самое важное, профессор
Марш обнаружил ряд останков млекопитающих, относящихся к разным геологическим эпохам, которые, как считается, безоговорочно подтверждают
фактическую линию происхождения современной лошади.
Он проследил родословную нашего однопалого вида через двупалых и трёхпалых предков к предку, жившему в эоцене или раннем третичном периоде, у которого было четыре функциональных пальца и рудимент пятого. Это открытие слишком интересно и слишком
Важно не вдаваться в подробности, о которых говорит первооткрыватель.


 Марш описывает ископаемую лошадь
 «Хорошо известно, — говорит профессор Марш, — что испанские первооткрыватели Америки не обнаружили на этом континенте ни одной лошади и что современная лошадь (Equus caballus, Linn.) была впоследствии завезена из Старого Света. Однако не все знают, что раньше этих животных здесь было много и что задолго до этого, в третичный период, на далёком Западе в бесчисленном количестве и удивительном разнообразии обитали близкие родственники лошади и, возможно, её предки
форм. Останки непарнокопытных млекопитающих, обнаруженные в третичных и четвертичных отложениях этой страны, уже более чем в два раза превышают количество родов и видов, найденных в пластах восточного полушария.
Таким образом, они представляют собой важнейший источник информации для отслеживания генеалогии ныне существующих лошадей.

"Животные этой группы, обитавшие в Америке во время трёх дивергентных периодов третичного периода, были особенно многочисленны в Скалистых горах
Горные районы и их руины хорошо сохранились в старом озере
бассейны, которые в то время занимали большую часть этой страны. Самое древнее из этих озёр, которое простиралось на значительной части нынешних территорий Вайоминга и Юты, существовало так долго в эпоху эоцена, что ил и песок, медленно оседавшие в нём, накопились слоем толщиной более мили. В этих отложениях было погребено огромное количество тропических животных, и здесь же были найдены самые древние останки лошадей, четыре вида которых были описаны. Они принадлежат к роду
Орогиппус (Марш) и все остальные виды имеют миниатюрный размер, едва ли больше
лиса. Скелеты этих животных напоминают скелет лошади во многих отношениях
гораздо больше, чем у любого другого существующего вида, но вместо
единственного пальца на каждой ноге, столь характерного для всех современных лошадей,
у различных видов орогиппусов было четыре пальца спереди и три сзади,
все они достигали земли. Череп также был пропорционально
короче, и глазница не была закрыта сзади костной перемычкой.
Всего было пятьдесят четыре зуба, и премоляры были крупнее моляров.
Коронки этих зубов были очень короткими. Клыки
Они были развиты у обоих полов, а на резцах не было «отметины»
которая указывает на возраст современной лошади. Лучевая и локтевая кости были
отделены друг от друга, и локтевая кость была цельной по всей длине. Большеберцовая и малоберцовая кости были
отделены друг от друга. В передней части стопы все пальцы, кроме
большого, или первого, были хорошо развиты. Третий палец был самым
большим, и его сходство с пальцем лошади было очевидным. Терминальная фаланга, или «косточка на пальце», спереди имеет неглубокую срединную кость,
как у многих видов этой группы в позднем третичном периоде. Четвёртый палец
превосходит вторую по размеру, а вторая является самой короткой из всех.
 Её пястная кость значительно изогнута наружу. В задней части стопы у этого вида всего три пальца. Четвёртая плюсневая кость намного
больше второй.

«Большое количество млекопитающих из семейства лошадиных, известных в настоящее время по третичным отложениям этой страны, и их равномерное распределение по подразделениям этой формации дают хорошую возможность для определения вероятного происхождения современной лошади. Американским представителем последних является вымерший вид Equus fraternus (Лейди), который почти, если не совсем, идентичен современной лошади».
не полностью идентична лошади Старого Света Equus caballus (Линней), к которой относится наша современная лошадь.
Хаксли успешно проследил более позднюю генеалогию лошади через вымершие европейские формы, но линия в
Америке, вероятно, была более прямой, и данные более полные.
Если взять за крайние точки ряда Orohippus agilis (Марш) из эоцена и Equus fraternus (Лейди) из четвертичного периода, то можно с достаточной уверенностью интерполировать промежуточные формы из тридцати или более хорошо изученных видов, живших в промежутке между ними.
периоды. Естественная линия происхождения, по-видимому, проходит через
следующие роды: Orohippus из эоцена; Miohippus и Anchitherium,
миоцена; Anchippus, Hipparion, Protohippus, Phohippus из
плиоцена; и Equus, четвертичный и современный.

«Наиболее заметные изменения, произошедшие с последовательными поколениями лошадей, заключаются в следующем: во-первых, увеличение размеров; во-вторых, увеличение скорости за счёт концентрации костей конечностей; в-третьих, удлинение головы и шеи и изменение черепа. Эоценовый Orohippus был размером с лису.
Миогиппус и анхитерий, жившие в миоценовую эпоху, были размером с овцу. Гиппарион и плиогиппус, жившие в плиоценовую эпоху, были ростом с осла.
В то время как размер четвертичных лошадей был таким же, как у современных лошадей.

"Увеличение скорости было столь же заметным и стало прямым результатом постепенного формирования конечностей. Последние постепенно концентрировались за счёт уменьшения их боковых элементов и увеличенияЭлемент осевой кости
до тех пор, пока сила, прилагаемая каждой конечностью, не начнёт действовать
непосредственно через её ось по направлению движения. Эта концентрация хорошо заметна, например, в передней конечности. Во-первых, произошли изменения в лопатке и плечевой кости, особенно в последней, что облегчило движение только в одном направлении.
Во-вторых, лучевая кость расширилась, а локтевая сузилась, так что только лучевая кость осталась целой и работоспособной.
В-третьих, все кости запястья укоротились, а срединные кости увеличились, что обеспечило более прочное запястье.
В-четвёртых, третий палец стал больше.
за счёт тех, что были с каждой стороны, пока не осталась только одна, поддерживающая конечность.

"Таков, вкратце, общий план наиболее заметных изменений, которые, по-видимому, привели к появлению в Америке высокоспециализированного современного рода Equus, произошедшего от его миниатюрного четвероногого предшественника, эоценового Orohippus.
Линия наследования, по-видимому, была прямой, и известные на сегодняшний день останки представляют все важные промежуточные формы. Конечно, невозможно
с уверенностью сказать, через какой из трёхпалых родов плиоцена, живших вместе, произошла эта последовательность. Это вполне возможно
что последние виды, которые кажутся идентичными в родовом отношении, являются
потомками более обособленных плиоценовых типов, поскольку все более ранние формы имели устойчивую тенденцию к развитию в одном и том же направлении. Учитывая
значительное развитие этой группы в третичный период и ее существование даже в более поздние времена, кажется очень странным, что ни один из видов не сохранился и что мы обязаны своим нынешним лошадям Старому Свету. (7)


 ПАЛЕОНТОЛОГИЯ ЭВОЛЮЦИИ

Эти и подобные им откровения стали известны в наше время.
Действительно, они всё ещё раскрываются. Излишне говорить, что ни один указатель не пытается их скрыть.
Тем не менее кое-что было сделано для достижения той же цели: открытия были опубликованы в бюллетенях Смитсоновского института и в технических отчётах о правительственных исследованиях. К счастью,
однако, такие интерпретаторы, как профессора Хаксли и Коуп, спасли эти результаты от частичного забвения, так что ненаучной общественности было позволено хотя бы получить представление о чудесном прогрессе палеонтологии в наше время.

В частности, труды Хаксли отражают эту точку зрения. В 1862 году он
откровенно признал, что палеонтологические данные, известные на тот
момент, в той мере, в какой они относятся к доктрине прогрессивного
развития, опровергают эту доктрину. В 1870 году он смог «несколько смягчить суровость, достойную Брута»
своего прежнего вердикта и заявить, что результаты недавних исследований, по-видимому, «указывают на явное преимущество доктрины эволюции живых форм».
Шесть лет спустя, когда он анализировал работы Марша в Америке и Годри
В Пикерми он заявил, что «согласно данным палеонтологии, эволюция многих существующих форм жизни из их предшественников — это уже не гипотеза, а исторический факт». В 1881 году он утверждал, что доказательства, собранные за предыдущее десятилетие, были настолько однозначными, что, если бы гипотеза о трансмутации не существовала, «палеонтологу пришлось бы её выдумать».

С тех пор искатели окаменелостей находили всё новые и новые доказательства в ошеломляющем изобилии. Пласты окаменелостей в «неблагоприятных землях» западной
Америки кажутся неисчерпаемыми. А в долине реки Коннектикут, недалеко от
Родственники огромных рептилий, которых профессор Марш и другие учёные в таком изобилии обнаружили на Западе, оставили свои следы на илистых отмелях, которые со временем превратились в песчаник. Также было найдено несколько скелетов. Тела расы гигантских рептилий, которые были владыками
творения в своё время, растворились в окружающей среде, в то время как
случайные отпечатки их лап, оставленные во время бега по берегу, —
простые следы на песке — сохранились среди самых долговечных
табличек памяти мира.

 Из других окаменелостей позвоночных, найденных на востоке
Среди наиболее многочисленных и интересных находок в Америке —
скелеты мастодонтов. Один из самых крупных и хорошо сохранившихся
скелетов был обнаружен на дне высохшего озера недалеко от Ньюберга, штат
Нью-Йорк, в 1845 году. Этот мастодонт был крупнее современных слонов,
а его бивни достигали 11 футов в длину. Он был установлен и описан доктором.
Джон К. Уоррен из Бостона уже полвека известен как «мастодонт Уоррена».
Но для исследователя расового развития, о котором свидетельствуют окаменелости, все эти единичные находки представляют лишь второстепенный интерес по сравнению с
богатые западные месторождения окаменелостей, о которых мы уже упоминали. На основе обнаруженных здесь окаменелостей за последние несколько лет была в той или иной степени изучена расовая эволюция многих млекопитающих. Профессор Коуп проследил происхождение верблюдов (которые, как и носороги, бегемоты и многие другие формы, которые сейчас называют «животными Старого Света», по-видимому, появились здесь) с большой полнотой.

В этих отложениях также была обнаружена лемуроподобная форма млекопитающих, которая, как считается, является предком человека. Считается, что
Потомки этого существа и других «старомирских» форм, упомянутых выше, попали в Азию, вероятно, как предположил профессор Марш, по мосту через Берингов пролив, чтобы продолжить свою эволюцию в другом полушарии и вымереть на своей родине. Окаменелость человекообразной обезьяны, найденная в третичных слоях острова Ява в 1891 году голландским хирургом доктором Эженом Дюбуа и названная
Питекантроп прямоходящий, возможно, был прямым потомком
американского племени примитивных лемуров, хотя это всего лишь предположение.

Не все странные звери, чьи останки были найдены в наших «злых землях», имеют живых потомков. Например, титанозавры, или бронтотерии, — гигантское племя, отколовшееся от того же рода, что и лошади с носорогами.
Они стали кульминацией эволюционной линии. Они быстро развивались в геологическом смысле и достигли расцвета примерно в середине третичного периода.
Затем, по выражению Агассиса, «время взяло над ними верх».
Историю их эволюции разработали профессора Лейди, Марш, Коуп и Х. Ф. Осборн.

Недавнее палеонтологическое свидетельство, касающееся вопроса о
происхождении видов, было представлено доктором Дж. Л. Вортманом в
связи с ископаемой линией эдентатов. В 1877 году Марш предположил, что
эти существа, все современные представители которых обитают в Южной
Америке, возникли в Северной Америке задолго до того, как два континента
были соединены сушей. Стадии деградации, в результате которых
эти животные постепенно лишились зубной эмали и в конце концов
пришли к уникальному состоянию, в котором находятся их современные потомки — ленивцы.
Это подтверждается поразительно хорошо сохранившимися образцами, которые сейчас хранятся в Американском музее естественной истории, как показал доктор Вортман.

 Все эти и множество других недавних наблюдений, которые невозможно даже перечислить здесь, говорят об одном и том же. Палеонтологи нашего времени единодушно считают вопрос о появлении новых видов решённым. Как сказал профессор Марш, «сомневаться в эволюции сегодня — значит сомневаться в науке, а наука — это просто другое название истины».

Таким образом, началась третья великая битва за понимание смысла палеонтологической летописи
мы пришли к выводу. Снова наступает перемирие в спорах, и стороннему наблюдателю может показаться, что нынешнее положение науки об окаменелостях окончательно и незыблемо. Но действительно ли это означает, что история палеонтологии полностью изложена? Или мы просто ждём появления Ламарка или Дарвина двадцатого века, которые обрушатся на устоявшиеся знания с новой теорией?




IV. ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ ГЕОЛОГИИ

ДЖЕЙМС Хаттон

Можно было бы предположить, что наука о Земле, лежащая в основе
Ноги человека, по крайней мере, не отставали бы от науки о далёких звёздах. Но, возможно, сама очевидность этих явлений задержала изучение земной коры. Именно недостижимое манит, озадачивает и очаровывает развивающийся разум. Как говорится, ребёнок отворачивается от своих игрушек и просит луну с неба.

Итак, в последние дни XVIII века, когда астрономы
уже продвинулись в объяснении тайн далёких уголков Вселенной,
мы наблюдаем хаос мнений относительно структуры и формирования Земли. Догадки не спешили объяснять
Это правда, что мир был создан, но, за одним или двумя исключениями, эти теории действительно странные. Согласно одной из теорий, Земля сначала была твёрдой массой льда, которая ожила только после того, как в неё врезалась комета. Согласно другим теориям, изначальный земной шар представлял собой массу воды, над которой витали пары, содержащие твёрдые элементы, которые со временем осели на воду в виде корки. Одним словом,
согласно различным теориям, первоначальная масса состояла из льда, воды или смеси воды и твёрдых веществ, в зависимости от случайных предположений
Теоретики считали, что окончательное разделение на сушу и воду произошло всеми возможными способами, которые только могла придумать фантазия, не сдерживаемая никакими достоверными данными.

 Какие бы важные изменения в общем характере поверхности земного шара ни происходили с момента его сотворения, они, как правило, были связаны с Моисеевым потопом, а теории, пытавшиеся объяснить эту катастрофу, были на одном уровне с теориями, касавшимися более раннего периода в истории Земли. Некоторые
спекулянты утверждают, что внутренняя часть земного шара представляет собой огромную бездну
Одни считали, что земная кора провалилась в эту бездну и была затоплена.
Другие полагали, что Земля изначально вращалась вокруг вертикальной оси и что внезапное изменение её положения привело к катастрофическому смещению океанов.
Но, пожалуй, самой популярной была теория о том, что комета пролетела рядом с Землёй и, вращаясь вокруг неё, из-за гравитации вызвала огромный прилив, который затопил континенты.

Так вслепую действовало большинство философов XVIII века
их попытки изучить то, что мы сейчас называем геологией. Введенные в заблуждение старыми дедуктивными методами, они основали не науку, а призрак науки, столь же нематериальный и не похожий ни на что в природе, как и любой другой фантом, который можно было бы вызвать из глубин умозрительного воображения. И все это время манящая земля лежала под ногами этих мечтателей, но их взгляды были устремлены в небо.

Однако в конце концов появился человек, который понял, что
фантомная наука геология прежде всего нуждается в материальном теле,
и который взял на себя задачу его обеспечения. Это был доктор.
Джеймс Хаттон из Эдинбурга, врач, фермер и химик-технолог.
Терпеливый, увлечённый, уравновешенный приверженец науки.
Вдохновлённый любовью к химии, Хаттон решил изучить свойства горных пород и почв.
Не прошло и года, как земля предстала перед ним в новом свете. Он увидел то, чего поколения его предшественников слепо не желали замечать.
Он увидел, что лик природы повсюду не является жёстким и неизменным, а постоянно меняется, год за годом.
претерпевают метаморфические изменения. Самые прочные породы день за днём медленно, но верно разрушаются под воздействием ветра, дождя и мороза, механического истирания и химического разложения, превращаясь в пыль и глину. Эта почва смывается постоянными ливнями и уносится в океаны. Сами океаны бьются о свои берега и коварно разрушают структуру песков и скал.
Повсюду, медленно, но верно, поверхность земли разрушается.
Её вещество уносится в моря и там оседает.

Если эта денудация будет продолжаться достаточно долго, считает Хаттон, вся
поверхность континентов должна быть стерта. Если это будет продолжаться ДОСТАТОЧНО ДОЛГО
ДОСТАТОЧНО! И вместе с этой мыслью в его голове вспыхивает вдохновляющая идея
концепция - идея о том, что солнечное время длится долго, бесконечно долго. Это
кажется достаточно простой мыслью - почти трюизмом - для ума двадцатого века
; но потребовался гений, чтобы постичь это в восемнадцатом. Хаттон
обдумал это, осознал всю важность этого и положил в основу своей
гипотезы, своей "теории земли".


СОВРЕМЕННАЯ ГЕОЛОГИЯ

Гипотеза заключается в том, что наблюдаемые изменения на поверхности Земли, продолжающиеся в течение неопределённого периода времени, в конечном счёте приведут к тому, что вся суша уйдёт под воду. Континенты будут разрушаться до тех пор, пока океаны не поглотят их. Что же тогда? По мере разрушения континентов океаны будут наполняться. На их дне будут откладываться обломки разрушенных континентов вместе с телами морских животных и растений. Почему бы этим обломкам не затвердеть и не образовать слои горных пород — основу новых континентов? Почему бы и нет?

Но есть ли у нас доказательства того, что такое формирование горных пород на дне океана действительно происходило? Конечно, есть. Об этом свидетельствуют все пласты известняка, все обнажения пород, содержащих окаменелости, все слоистые скалы. Как ещё, кроме такого формирования на дне океана, могли эти породы стать слоистыми? Как ещё они могли содержать в своих недрах раковины некогда живших организмов? Древние люди,
находя окаменелые раковины, вросшие в скалы, объясняли это просто
«причудами природы и звёзд». Менее суеверные поколения
отверг это объяснение, но так и не смог предложить убедительное решение
этой загадки. Для Хаттона это уже не загадка. Ему кажется
очевидным, что основа нынешних континентов была заложена в древних
морских отложениях, образовавшихся из обломков ещё более древних континентов.

 Но для завершения цепочки гипотезы Хаттона не хватает двух звеньев. Каким образом ил на дне океана превратился в твёрдую породу? и каким образом эта скала оказалась поднятой над поверхностью воды, образовав новые континенты? Хаттон
Он оглядывается по сторонам в поисках ключа и вскоре находит его. Повсюду вокруг нас
обнажаются породы, которые не имеют слоистого строения, но
внимательный взгляд может заметить, что когда-то они были в расплавленном состоянии.
Различные минералы перемешаны между собой; галька рассеяна по
массам породы, как сливы в пудинге; в твёрдых массах породы
неправильной формы — так называемых прожилках — видны заполненные
не менее твёрдым гранитом другой разновидности пустоты, которые,
по мнению Хаттона, не могли образоваться каким-либо другим способом, кроме как в результате течения
расплавленный, как жидкий металл, заливаемый в формы для отливки. Даже
слоистые породы, хотя они, казалось бы, не подвергались плавке, в некоторых случаях свидетельствуют о том, что они подвергались воздействию
тепла. Мрамор, например, — это не что иное, как обожжённый известняк.

 Имея перед собой такие доказательства, Хаттон без труда дополняет свою
гипотезу. По его словам, причиной затвердевания океанского дна
является подземное тепло. То же самое агентство, действуя чрезмерно активно, вызвало
вулканические катаклизмы, в результате которых на дне океана образовались континенты.
Неровные поверхности гор, наклон и изломанность слоистых пород повсюду — неизменные свидетели этих гигантских переворотов.


На этом воображаемый цикл завершается.  Континенты, разрушенные и унесённые в море под действием стихий, снова превратились в скалы на дне океана, а затем снова поднялись в виде континентов. И этот масштабный цикл, согласно схеме Хаттона, должен был произойти не один раз, а снова и снова, бесчисленное количество раз. С этой уникальной точки зрения наш мир действительно не имеет начала
и без конца; его континенты формировались и разрушались в бесконечной череде с начала времён.

 Хаттон сформулировал свою гипотезу ещё в молодости, вскоре после середины века. Впервые он обнародовал её в 1781 году в
докладе, представленном Королевскому обществу Эдинбурга:

«Твердое тело земли не могло бы соответствовать требованиям, предъявляемым к обитаемому миру, — сказал Хаттон, — поскольку для роста растений необходима почва, а почва — это не что иное, как материал, образовавшийся в результате разрушения твердой земли.  Следовательно, поверхность этой земли, на которой обитает человек, и
Почва, покрытая растениями и животными, по своей природе подвержена разложению, растворяясь в воде.
Она не остаётся в том твёрдом и плотном состоянии, в котором находится.
Эта почва неизбежно вымывается из-за постоянной циркуляции воды, стекающей с вершин гор в общий резервуар этой жидкости.

«Таким образом, высоты нашей земли сравнялись с нашими берегами, наши плодородные равнины образовались из руин гор; и эти движущиеся материалы по-прежнему увлекаются текущей водой и перемещаются по наклонной поверхности земли. Эти движущиеся материалы, попадая в
Море не может долго оставаться на берегу, потому что из-за
ветров, приливов и течений всё, что может двигаться, уносится всё дальше и
дальше по наклонному дну моря в неизведанные глубины океана.

«Если растительный слой почвы постоянно удаляется с поверхности земли и на его место поступает растворённая твёрдая земля, как показано здесь, то мы можем представить себе конец этой прекрасной машины; конец, не вызванный ошибкой в её устройстве»
мир, но из-за той разрушительной силы, которой он обладает, что так необходимо
в системе земного шара, в экономике жизни и растительности.

"Огромное количество времени, необходимое для полного разрушения
земли, не должно противоречить тому взгляду на будущие события, который
подтверждается самыми достоверными фактами и наиболее признанными принципами. Время, которое
измеряет всё в нашем представлении и часто не соответствует нашим планам,
для природы бесконечно и равно нулю; оно не может ограничить то, благодаря чему оно существует; и как естественный ход времени, который нам кажется
бесконечное не может быть ограничено какой-либо операцией, которая может иметь конец.
развитие событий на этом земном шаре, которое в ходе природы не может быть ограничено временем, должно происходить в непрерывной последовательности.
Следовательно, мы должны считать неизбежным разрушение нашей земли, поскольку оно происходит в результате операций, необходимых для существования земного шара как обитаемого мира, и поскольку мы не рассматривали другие аспекты природы, в которых могут проявляться другие операции и другие намерения.

«Мы рассмотрели земной шар как машину, построенную на химических и механических принципах, благодаря которым все его части по форме, качеству и количеству соответствуют определённой цели — цели, достигаемой с уверенностью в успехе, и цели, в которой мы можем увидеть мудрость, рассматривая используемые средства.

"Но следует ли рассматривать этот мир просто как машину, которая просуществует не дольше, чем её части сохранят своё нынешнее положение, форму и качество? Или его тоже можно считать организованной группой
например, такая конституция, при которой неизбежный износ механизма
естественным образом восстанавливается за счёт тех производительных сил,
благодаря которым он был создан?

"Именно с этой точки зрения мы должны
сейчас рассмотреть земной шар; выяснить, есть ли в устройстве мира
репродуктивная функция, с помощью которой можно восстановить разрушенное
устройство и таким образом обеспечить стабильность механизма, рассматриваемого
как мир, содержащий растения и животных.

«Если такая репродуктивная сила или операция по реформированию не будут проведены в срок
Если мы обратимся к устройству этого мира, то у нас будут основания заключить, что система этой Земли либо была намеренно создана несовершенной, либо не является результатом бесконечной силы и мудрости. (1)



Таким образом, нам предстояло ответить на важный вопрос — вопрос об устройстве земного шара. Для этого было необходимо,
прежде всего, беспристрастно изучить уже имеющийся материал,
время от времени добавляя новые открытия, которые могли быть сделаны,
но всегда придерживаясь неизменных научных принципов и
индуктивные методы рассуждения.

"Если мы будем руководствоваться письменной историей человечества как критерием, по которому следует судить о времени зарождения вида," — сказал Хаттон, — "то этот период будет не так уж сильно отличаться от нынешнего положения дел. В истории Моисея это зарождение человека отнесено к не столь отдалённому времени; и в естественной истории не было найдено ни одного документа, который позволил бы приписать человеческой расе глубокую древность. Но
это не относится к низшим видам животных,
особенно к тем, что обитают в океане и на его берегах. Мы находим
в памятниках естественной истории, которые доказывают, что эти животные существовали в течение долгого времени; и таким образом мы получаем мерило для вычисления периода времени, чрезвычайно далёкого от нас, хотя и не установленного точно.

"Изучая то, что существует в настоящем, мы получаем данные, на основании которых можем рассуждать о том, что было; а на основании того, что действительно было, мы можем делать выводы о том, что произойдёт в будущем.
Таким образом, если предположить, что действия природы справедливы и постоянны, мы обнаружим в природных явлениях средства для
заключая в себе определенный участок времени в обязательном порядке прошло в
производство из тех событий, которые мы видим последствия.

"Таким образом, при нахождении останков морских животных всех видов
в твердом теле нашей земли формируется естественная история этих животных
, которая включает определенный отрезок времени; и для
выясняя этот отрезок времени, мы должны снова обратиться к
обычным операциям этого мира. Таким образом, мы приходим к фактам, которые
указывают на период, к которому не может восходить ни один другой вид хронологии.

«Мы находим следы морских животных в самых твёрдых частях Земли, следовательно, эти твёрдые части образовались после того, как океан был заселён животными, обитающими в этой жидкой среде.
 Если бы мы знали естественную историю этих твёрдых частей и могли проследить за процессами на земном шаре, в результате которых они образовались, у нас были бы некоторые средства для вычисления времени, в течение которого эти виды животных продолжали существовать. Но как нам описать процесс, который никто не видел и о котором нет никаких письменных свидетельств?
даёт какие-либо сведения? Это можно выяснить, во-первых, изучая природу тех твёрдых тел, историю которых мы хотим узнать;
и, во-вторых, изучая естественные процессы на земном шаре, чтобы
понять, существуют ли сейчас такие процессы, которые, судя по природе
твёрдых тел, были необходимы для их формирования.

"Существует не так много пластов мрамора или известняка, в которых не
можно было бы найти некоторые из тех объектов, которые указывают на морское происхождение породы. Если,
например, взять кусок мрамора из каменоломни и положить его на вершину
Если в Альпах или Андах будет найдена раковина моллюска или кусочек коралла,
то можно сделать вывод, что этот пласт камня изначально сформировался
на дне моря, как и другой пласт, который, очевидно, почти полностью
состоит из раковин моллюсков и кораллов. Если установлено, что один
пласт известняка имеет морское происхождение, то можно сделать вывод,
что все сопутствующие пласты такого же типа образовались таким же
образом.

«В этих известковых слоях, которые, очевидно, имеют морское происхождение, есть много участков с зернистой структурой, то есть
Первоначальная структура этих пластов в таких местах была разрушена, и им была придана новая структура, характерная для определённого состояния известковой почвы. Это изменение произошло в результате кристаллизации, последовавшей за предыдущим состоянием текучести, которое позволило взаимодействующим частям принять правильную форму и структуру, свойственные этому веществу. Тело, внешняя форма которого была изменена в результате этого процесса, называется КРИСТАЛЛОМ.
Тело, внутреннее строение которого определяется этим процессом, называется СПАРКИМ.
СТРУКТУРА определяется по излому.

"Во всех регионах земли имеются огромные массы известкового вещества
вещество в той кристаллической форме или разреженном состоянии, в котором, возможно, нет
можно найти следы какого-либо организованного тела или какие-либо указания на то, что такое
известковое вещество принадлежало животным; но, как и в других массах, это
разреженная структура или кристаллическое состояние, очевидно, предполагается морским
известковые вещества при операциях, которые естественны для земного шара,
и которые необходимы для уплотнения слоев, не образуются
кажется, что разреженные массы, в которых нет фигурного тела
изначально отличались от других масс, которые лишь частично кристаллизовались, а частично сохранили свою первоначальную форму, что является достаточным доказательством их морского происхождения.

"Таким образом, мы приходим к выводу, что все слои земли, не только состоящие из таких известковых масс, но и залегающие над ними, образовались на дне моря.

«В целом мы приходим к выводу, что девять десятых, а может быть, и девяносто девять сотых этой земли, насколько мы можем судить, были
образовались в результате естественных процессов на земном шаре, в ходе которых рыхлые материалы
собирались и откладывались на дне моря; эти скопления
уплотнялись в разной степени, и либо эти уплотнённые массы
поднимались над уровнем, на котором они образовались, либо уровень
моря понижался.

"Давайте теперь рассмотрим, насколько другое предположение о том, что пласты поднимаются над уровнем моря под воздействием тепла, может быть подтверждено изучением природных явлений. Слои, образовавшиеся на дне океана, обязательно располагаются горизонтально.
или почти так, и непрерывны в горизонтальном направлении или по протяжённости.
Они могут изменяться и постепенно приобретать свойства друг друга, если речь идёт о материалах, из которых они состоят, но в теле пласта не может происходить никаких внезапных изменений, разрушений или смещений естественным образом. Но если пласты скреплены силой плавления и подняты вверх под действием расширяющей силы, действующей снизу, то мы можем ожидать, что в этих телах будут обнаружены все виды трещин, смещений и деформаций, а также все степени отклонения от горизонтального положения в сторону вертикального.

«Слои земного шара на самом деле встречаются во всех возможных положениях:
горизонтальные часто встречаются в вертикальном положении;
непрерывные прерываются и разделяются во всех возможных направлениях;
плоские изгибаются и удваиваются». Невозможно, чтобы они изначально сформировались в соответствии с известными законами природы в их нынешнем состоянии и положении.
Сила, которая была необходима для их изменения, не уступала той, которая могла бы потребоваться для их перемещения с того места, где они сформировались. (2)


Таким образом, Хаттон пришёл к выводу, что
возвышение участков суши над водой на поверхности Земли
произошло под действием той же силы, которая способствовала
сгущению пластов и приданию им устойчивости. Он считал, что
эта сила возникает в результате расширения нагретой материи.

«Мы предполагали, — сказал он, — что начало нашей нынешней Земли было положено на дне океана, когда прежняя суша была затоплена.
Но это было сделано лишь для того, чтобы подчеркнуть
отличие. На самом деле всё обстоит так: когда прежняя суша была затоплена,
Когда земной шар сформировался и начал разрушаться из-за наступления моря, на поверхности океана начала появляться суша. Таким образом, мы предполагаем, что на поверхности земного шара всегда сохраняется определённое соотношение суши и воды для создания пригодного для жизни мира, подобного тому, которым мы обладаем.
Таким образом, мы допускаем, что у животных и растений было время и возможность переселиться на сушу.

«Но если земля, на которой мы живём, начала появляться в океане в то время, когда НАЧАЛОСЬ, то она не могла быть от
материалы континента, непосредственно предшествовавшего тому, который мы изучаем
что нынешняя Земля была создана; ведь дно океана
должно было быть заполнено материалами, прежде чем над его поверхностью могла появиться суша.


"Давайте предположим, что континент, который должен прийти на смену нашей суше, в настоящее время начинает подниматься над водой в центре Тихого океана
Океан; должно быть очевидно, что материалы для этого огромного тела, которое сформировалось и готово к появлению на свет, должны были быть собраны в результате разрушения земли, которой сейчас не видно. Следовательно,
В этом истинном изложении дела обязательно должно быть упомянуто
уничтожение животного и растительного мира на Земле до появления суши.
И материалы той Земли, о которой мы говорим в первую очередь, должны были
собраться на дне океана и начать формироваться для создания нынешней
Земли, когда Земля, непосредственно предшествовавшая нынешней, достигла
своих максимальных размеров.

«Теперь мы подошли к концу наших рассуждений; у нас больше нет данных, на основании которых можно было бы сделать немедленный вывод из того, что есть на самом деле; но у нас есть
достаточно; мы с удовлетворением обнаруживаем, что в природе есть
мудрость, система и последовательность. Поскольку в естественной
истории Земли мы видим последовательность миров, мы можем сделать
вывод о том, что в природе существует система; точно так же, как,
наблюдая за вращением планет, мы приходим к выводу, что существует
система, благодаря которой они продолжают вращаться. Но если в системе природы установлена последовательность миров, то тщетно искать что-то высшее в происхождении Земли. Таким образом, мы приходим к следующему выводу:
Наше нынешнее исследование показывает, что мы не находим никаких следов начала — никаких признаков конца.
Какой бы замечательной ни казалась эта статья в свете более поздних
открытий, ни друзья, ни враги не удосужились обратить на неё внимание в то время.
Она была опубликована в виде книги только в последнем десятилетии века,
когда Хаттон прожил со своей теорией почти пятьдесят лет и работал над ней.Тогда она привлекла внимание всего мира. Школа последователей Хаттона
излагала доктрины Хаттона; конкурирующая школа под руководством Вернера в
Германии оспаривала некоторые детали этой гипотезы, и образованный мир
в целом относились к спорщикам с недоверием. Сама новизна новых взглядов не позволяла принять их сразу. «Ереси» подверглись ожесточённым нападкам.
Это должно было стать трезвым суждением, которое в 1800 году объявило теории Хаттона «не только враждебными священной истории, но и в равной степени враждебными принципам вероятности, результатам самых тщательных наблюдений за минеральным царством и требованиям рациональной философии».
И всё это потому, что теория Хаттона предполагала, что Земля существует более шести тысяч лет.

Таким образом, похоже, что, хотя в те последние дни XVIII века кругозор людей расширился и стал включать в себя звёзды, он ещё не расширился настолько, чтобы вместить в себя самые очевидные записи, которые можно найти повсюду на поверхности Земли.  Прежде чем взгляды Хаттона могли быть приняты, его ключевая концепция о том, что время бесконечно, должна была быть подкреплена убедительными доказательствами. Уильям Смит, Кювье и другие приверженцы зарождающейся науки палеонтологии собирали доказательства.
В последние дни XIX века их работа была завершена.



НЕПТУНИСТЫ ПРОТИВ ПЛУТОНИСТОВ
В то же время теория Джеймса Хаттона о том, что континенты разрушаются и сменяются в результате вулканических извержений, нашла сравнительно мало сторонников.
Даже наглядные иллюстрации теории Хаттона, опубликованные Плейфером, учеником и другом великого шотландца, в 1802 году, не сразу убедили людей. Мир был очарован конкурирующей теорией известного современника Хаттона, Вернера Саксонского.
Эта теория гласила, что «в начале» все твёрдые вещества земной коры были растворены в нагретых водах мирового океана.
Вернер утверждал, что все горные породы, независимо от их характера, образовались в результате осаждения из этого моря по мере остывания воды; что даже жилы образовались таким образом; и что горы — это гигантские кристаллы, а не поднявшиеся массы. Одним словом, он практически игнорировал вулканическую активность и полностью отрицал теорию метаморфизма горных пород под воздействием тепла.

 Последователи Вернера стали известны как нептунисты, а сторонники Хаттона — как плутонисты. История геологии в первой четверти XIX века — это в основном рассказ о жарких спорах
между этими противоборствующими школами; хотя не стоит забывать, что в то же время члены Лондонского геологического общества прилагали усилия, чтобы искать факты и избегать компромиссных теорий. Факты и теории, однако, были слишком тесно связаны, чтобы их можно было разделить.


Основная часть разногласий касалась нестратифицированных пород — гранитов и им подобных, — которые плутонисты считали магматическими. Это утверждение имело теоретическое обоснование в виде набирающей популярность небулярной гипотезы, согласно которой Земля представляла собой
остывающий шар. Плутонисты также придавали большое значение наблюдаемому факту, что температура Земли увеличивается в довольно постоянной пропорции по мере приближения к её центру. Но в особенности они ссылались на вулканические явления.

 Доказательства из этого источника были собраны и обработаны мистером Дж.
Пулетт Скроуп, секретарь Геологического общества Англии, в 1823 году опубликовал классический труд о вулканах, в котором утверждал, что вулканические горы, в том числе некоторые из самых высоких вершин, являются
Это были просто скопившиеся массы лавы, вырвавшиеся из расщелины в земной коре.

 «Если предположить, что после отделения от Солнца планета имела неправильную форму, — сказал Скроуп, — то испарение её поверхности и, конечно же, выступающих углов, а также вращение вокруг своей оси и разжижение внешней оболочки неизбежно привели бы к тому, что она приобрела бы форму сплюснутого сфероида». По мере того как процесс расширения
проникал вглубь, исходные гранитные пласты сначала частично
распались на части, затем разрушились и более или менее расплавились.
Кристаллы растворялись в эластичной среде, образовавшейся в результате испарения воды, содержавшейся между пластинами.

"Там, где эта жидкость образовывалась в изобилии в результате сильного расширения, то есть во внешних и сильно разрушенных слоях, более высокая удельная плотность кристаллов заставляла её подниматься вверх, и таким образом на поверхности шара образовывалось большое количество водяного пара. По мере того как эта упругая жидкость поднималась в космическое пространство, её постоянно увеличивающееся расширение должно было пропорционально снижать её температуру. И в
В результате часть вещества снова превратилась в воду и опустилась обратно к более твёрдой поверхности земного шара.

«И таким образом в течение определённого времени продолжалась бурная взаимная реакция атмосферных явлений: потоки пара поднимались вверх, в то время как не менее мощные потоки конденсированного пара, или дождя, падали на землю. Скопление последних на ещё нестабильной и не затвердевшей поверхности земного шара образовало первичный океан». Поверхность этого океана подвергалась постоянному испарению из-за сильного нагрева.
Но этот процесс отнимал тепло у нижнего слоя воды, частично охлаждая его.
стремился сохранить оставшееся в жидком состоянии. Океан будет содержать как в растворённом, так и во взвешенном состоянии множество веществ, поднятых с гранитного ложа, в котором образовались пары, конденсировавшиеся в океан, и которое они пересекли на пути наверх.
 Растворёнными веществами будут кремнезём, карбонаты и сульфаты
кальция, а также другие минеральные вещества, которые вода при высокой температуре и в таких условиях способна удерживать в растворе. Взвешенные частицы будут тем легче, чем
более мелкие частицы из верхних слоёв, где разрушение было наиболее интенсивным; и особенно слюда, которая из-за тонкости своих пластинчатых кристаллов легче всего переносилась восходящей жидкостью и дольше всего оставалась во взвешенном состоянии.

«Но по мере того, как потоки пара, содержащие эти различные вещества в растворе и во взвешенном состоянии, поднимались вверх, большая часть разрушенных кристаллов постепенно оседала. Сначала осели кристаллы полевого шпата и кварца, а слюда, как было замечено выше, из-за формы своих пластинок
обладает особой плавучестью и поэтому дольше всего удерживается во взвешенном состоянии.

"Кристаллы полевого шпата и кварца по мере их оседания вместе с
небольшой долей слюды естественным образом располагались таким образом, чтобы
их наибольшие размеры были более или менее параллельны поверхности на
на котором они покоятся; и этот параллелизм впоследствии был бы увеличен,
как мы увидим ниже, давлением этих слоев, поддерживаемым
между весом поддерживаемого столба материи и расширяющей
силой под ними. Я полагаю, что эти пласты, сцементировавшись, образуют гнейсовую формацию.

«Чем дальше процесс расширения проникал вглубь, тем больше удлинялся столб жидкой материи, который, притягиваясь к центру земного шара, препятствовал дальнейшему расширению.  Следовательно, очевидно, что после того, как земной шар занял свою нынешнюю орбиту и с тех пор потерял лишь незначительную часть окружающей его материи, вся она с этого момента начала притягиваться к его центру, скорость внутреннего расширения постоянно увеличивалась.
и вот наконец настал момент, когда силы расширения и
Репрессия достигла равновесия, и процесс был остановлен из-за сильного давления гравитационного столба жидкости.


"Этот столб можно рассматривать как состоящий из различных слоёв, хотя переход от одной крайности — полной твёрдости — к другой — полному расширению — в действительности должен был быть совершенно постепенным. Самый нижний слой, расположенный непосредственно над пределом расширения, будет представлять собой гранит, едва лишенный структуры и частично расплавленный в результате испарения содержащейся в нем воды.

«Второй слой представлял собой дезинтегрированный гранит.
Водяной пар, образовавшийся в таком изобилии, что мог подниматься вверх,
частично разрушил кристаллы полевого шпата и слюды и поверхностно растворил кристаллы кварца. Эта масса снова затвердела и превратилась в гранит, но с более мелкими зёрнами, чем в предыдущей породе.

»«Третий слой был настолько разрушен, что большая часть слюды
была унесена улетучившимся паром во взвешенном состоянии, а часть
кварца — в растворённом; кристаллы полевого шпата с оставшимся кварцем и
слюда, ОПУСКАЮЩАЯСЯ под действием собственного веса и располагающаяся в горизонтальных плоскостях.

"В результате уплотнения этого слоя образовался гнейс.

«Четвёртая зона будет состоять из океана мутной и нагретой воды, в которой во взвешенном состоянии находятся слюда и т. д., а в растворённом — кварц, карбонат кальция и т. д. Эта зона будет постоянно пересекаться восходящими потоками нагретой воды, поднимающимися снизу, и нисходящими потоками холодной воды, опускающимися с поверхности, из-за разницы в их удельном весе.

» Возникающие в результате этого возмущения надолго задержат осаждение
из взвешенных частиц. Но это должно было происходить постепенно:
сначала осели зёрна кварца и более крупные и грубые пластинки слюды,
а затем самые мелкие.

"Но фрагменты кварца и слюды оседали не сами по себе; большая
часть кварца, находившегося в РАСТВОРЕ, должна была выпасть в осадок
в то же время, когда вода остывала, и поэтому постепенно теряла
способность находиться в таком большом количестве в растворе. Таким образом, постепенно сформировался слюдяной сланец.
Слюда частично перекристаллизовалась или просто сгруппировалась в горизонтальные пластины, между которыми
Кварц либо распределялся равномерно в виде мельчайших зёрен, либо объединялся в кристаллические ядра. В других местах вместо кремнезёма осаждался карбонат кальция вместе с большим или меньшим количеством ядерно-осадочного материала, что приводило к образованию сахаровидных известняков. Позднее, когда океан остыл ещё больше, аналогичным образом локально осаждались каменная соль и сульфат кальция.

«Пятый слой был газообразным и состоял в основном из водяных паров; остальная часть представляла собой смесь других упругих жидкостей
(постоянные газы), которые образовались, вероятно, в результате испарения
некоторых веществ, содержащихся в первичном граните, и поднялись
вверх вместе с водяным паром из недр. Эти газы либо смешались,
либо распределились иным образом в зависимости от их удельного
веса или химического сродства, и этот слой образовал атмосферу
или воздушную оболочку земного шара.

«Когда таким образом общее и положительное расширение земного шара, вызванное внезапным снижением внешнего давления, прекратилось (в
Вследствие РЕПРЕССИВНОЙ СИЛЫ, состоящей из веса его жидкой оболочки,
достигшей равновесия с РАСШИРЯЮЩЕЙ СИЛОЙ, состоящей из теплоты нагретого ядра),
продолжилось быстрое поверхностное испарение океана; и, по мере
постепенного снижения его температуры, произошло осаждение
пропорционального количества минералов, которые он содержал в
растворе, в частности кремнезёма. Эти вещества осели на дно
вместе с большой долей растворённых веществ, в частности слюдой, в
результате
В условиях относительного спокойствия океана эти частицы
превратились в более или менее плотные пласты горных пород (слюдяно-сланцевую формацию),
образовав первую кору или твёрдую оболочку земного шара. На ней
постепенно откладывались другие слоистые породы, иногда представлявшие собой смесь, иногда — чередование осадков, отложений, а иногда — конгломератов, что привело к образованию ПЕРЕХОДНЫХ формаций.

"Под этой корой начался новый процесс. Внешние зоны кристаллического вещества, внезапно охладившиеся из-за быстрого
испарение и частичный выход содержащейся в них воды, поглощающей
тепловую энергию от сильно нагретого ядра планеты. Эти
кристаллические зоны имели разную плотность, и расширение, которому они подвергались, уменьшалось сверху вниз.


Однако их сила расширения была одинаковой во всех точках, а температура везде была обратно пропорциональна плотности. Но когда за счёт поступления тепла из внутреннего и нерасплавленного ядра
температура и, следовательно, сила расширения нижних
слоёв расплавленной кристаллической материи возросли, она воздействовала на
верхние и более разжиженные слои. Они не поддаются
внешнему воздействию из-за прочности и веса твёрдой оболочки из
осадочных отложений, которая покрывает их, и испытывают давление,
непропорциональное их силе расширения, в результате чего они
пропорционально уплотняются, а по мере продолжения процесса, если
вышележащие слои достаточно прочны, в конечном счёте консолидируются.

«Этот процесс консолидации, должно быть, происходил сверху вниз, с увеличением экспансивной силы в нижних слоях, начиная с
с верхней поверхности, которая, будучи самой холодной, оказывала наименьшее сопротивление силе сжатия.

"В результате этого процесса верхняя зона кристаллического вещества, которая вспучилась настолько, что из неё вышел водяной пар и большая часть слюды и кварца, снова затвердела, а составляющие её кристаллы расположились в плоскостях, перпендикулярных направлению давления, под действием которого масса уплотнялась, то есть радиусу шара. Результатом, как уже было отмечено, стало образование гнейса.

«Нижняя зона едва разрушенного гранита, из которой вышла только часть пара и кварца и не вышла слюда,
перекристаллизовалась в беспорядочной или гранитоидной форме;
однако в её разрушенных кристаллах полевого шпата и слюды, в округлых и поверхностно растворённых зёрнах кварца, в вкраплениях (отколовшихся от более твёрдых частей массы при её подъёме и окружённых более мягкими частями), в конкреционных узелках и новых минералах и т. д. видны следы процесса, которому она подверглась».

 «Под ним снова оказался гранит, который просто рассыпался в прах»
затвердела и во всех отношениях вернулась в прежнее состояние.
Однако температура, а вместе с ней и сила расширения нижней зоны, постоянно возрастали, поскольку теплота внутри земного шара всё ещё пыталась достичь равновесия, переходя в менее нагретую кору.


"Эта постоянно возрастающая сила расширения в конце концов должна была преодолеть сопротивление, вызванное прочностью и весом вышележащих консолидированных слоёв. Разумно предположить, что этот результат был достигнут одновременно или почти одновременно во многих местах.
там, где случайные обстоятельства, связанные с текстурой или составом
океанических отложений, способствовали их более легкому разрушению;
таким образом образовались те самые первоначальные трещины в древней земной коре,
через некоторые из которых (трещины поднятия) в твердом или почти твердом состоянии
проникли части внутренних кристаллических зон вместе с большим или меньшим количеством вспучивающегося гранита, как описано выше;
в то время как другие (трещины извержения) привели к выбросу нагретого кристаллического вещества в виде
лавы — то есть ещё более разжиженные из-за большего относительного снижения давления, которое они испытывали». (3)



Нептунисты решительно отстаивали водное происхождение вулканических и других гор.
Но факты были на стороне Скроупа, и со временем стало ясно, что не только вулканы, но и многие «ловушки»
образования, не имеющие формы кратеров, образовались в результате
проникновения расплавленной породы через трещины в вышележащих пластах.
Такими, например, являются гора Холиок в Массачусетсе и хорошо известное образование Палисейдс вдоль
Хадсон.

 Но признать «плутоническое» происхождение таких широко распространённых образований означало бы практически отказаться от нептунизма. Так постепенно
пришло в упадок гуттонианское объяснение происхождения гранитов и других «магматических»
пород, как массивных, так и жильных. Большинство геологов стали считать Землю расплавленной массой, на которой кора
лежит как плёнка. Некоторые, вслед за Лайелем, предпочитали верить в то, что расплавленные участки существуют только в виде озёр в твёрдой коре, нагретой до температуры плавления, возможно, в результате электрических или химических процессов, как предположил Дэви.
Совсем недавно появилась популярная теория, которая пытается примирить геологические факты с утверждением физиков о том, что вся масса Земли по крайней мере такая же твёрдая, как сталь. Согласно этой теории, между наблюдаемой твёрдой корой и предполагаемым твёрдым ядром находится расплавленная плёнка. Но как бы то ни было, теория о том, что подземное тепло сыграло важную роль в формировании «первичных» горных пород и в возникновении многих других явлений в земной коре, никогда не подвергалась сомнению с тех пор, как длительные споры между нептунистами и плутонистами привели к её утверждению.


ЛЕЙЕЛЬ И УНЮФОРМИТАРИАНСТВО
Если под земной корой находится расплавленная материя, то при охлаждении она должна сжиматься, а значит, должна нарушать уровень уже затвердевшей части земной коры. Таким образом, плутоническая теория, как и предполагал Хаттон, давала правдоподобное объяснение поднятиям континентов и гор. Но теперь возникли серьёзные разногласия по поводу точного механизма таких поднятий. Хаттон
сам и практически все, кто соглашался с его теорией, предполагали, что существуют длительные периоды относительного покоя, во время которых
Уровень земной коры остаётся неизменным, за исключением коротких периодов активного напряжения, когда континенты поднимаются с вулканической внезапностью, как при гигантском землетрясении. Но затем появился Чарльз Лайель со своим знаменитым расширением «униформистской» доктрины, утверждавшей, что прошлые изменения земной поверхности были подобны нынешним как по степени, так и по характеру. Формирование континентов и гор, по его словам, происходит сегодня так же быстро, как и в любое другое время в прошлом.
Никогда не было гигантских катастрофических потрясений, но всё
Изменения уровня пластов в целом были постепенными, вызванными медленными колебаниями или, в крайнем случае, повторяющимися землетрясениями, которые происходят до сих пор.


В подтверждение этого поразительного утверждения Лайель собрал множество
доказательств недавних изменений уровня континентальных областей. Он
лично подтвердил заявление, сделанное
Плейфер в 1802 году и фон Бух в 1807 году утверждали, что береговая линия Швеции поднимается со скоростью от нескольких сантиметров до нескольких метров за столетие. Он процитировал наблюдения Дарвина, чтобы доказать, что Патагония находится
Аналогичным образом поднимается уровень воды, и Пингель утверждает, что Гренландия медленно погружается.
 Было представлено множество доказательств внезапных изменений уровня воды на несколько футов на больших территориях из-за землетрясений. Совокупность доказательств не оставляла сомнений в том, что такие колебательные изменения уровня воды, как в сторону повышения, так и в сторону понижения, являются обычным явлением, и нельзя отрицать, что эти наблюдаемые изменения, если они будут продолжаться достаточно долго в одном направлении, приведут к самым высоким подъёмам уровня воды. Возможность того, что даже самые высокие горные хребты были созданы
были совершены без преувеличения катастрофические действия, которые стали достоянием гласности
свободно признанные.

Выяснилось, что якобы стабильной земной поверхности в
реальность гораздо более изменчивы, чем на поверхности "сдвиг моря"; что
континентальных масс, казалось бы, таким образом, чтобы, действительно поднимаются и опускаются
в валы тысячи футов в высоту, в возрасте вместо моменты
употреблять в зачистке между гребнем и полыми.

Когда эти медленные колебания земной поверхности были изучены, многие геологические загадки получили объяснение, например чередование морских и континентальных периодов.
и пресноводные формации в вертикальной последовательности, которые Кювье и Броньяр наблюдали недалеко от Парижа; или залегание слоёв угля, образовавшихся на суше, между слоями подводной глины или песчаника, что можно наблюдать повсеместно в угольных пластах. В
частности, чрезвычайная толщина осадочных пластов в целом, во много раз превышающая глубину самого глубокого из известных морей, впервые стала объяснимой, когда стало понятно, что такие пласты образовались на медленно опускающихся океанских дне.

Все сомнения относительно способа образования слоистых горных пород были
После этого открытия путь был открыт для более благоприятного рассмотрения другой доктрины Хаттона — о чрезвычайно медленной денудации земной поверхности.
Огромный масштаб эрозии почвы очевиден для любого, кто внимательно присмотрится к горному району.
Это будет заметно в любом регионе, где пласты наклонены, например, в
Аллеганские горы — это огромные складки пластов, которые когда-то возвышались на многие километры.
Во многих случаях они были полностью разрушены, так что теперь на месте бывшего возвышения находится долина. Там, где пласты
На этом уровне, как и в случае с горами Сицилии, Шотландского нагорья и знакомых всем Кэтскиллских гор, признаки денудации, если это вообще возможно, ещё более заметны.
Здесь очевидно, что возвышенности и долины были созданы
природой на месте суши, которая поднялась из моря в виде ровных
плато.

Но то, что этот титанический труд по формированию рельефа мог быть
выполнен в результате медленного воздействия ветра, мороза и дождя, было
идеей, которую мало кто мог постичь в первые полвека после того, как Хаттон
выдвинул её. И она не получила широкого распространения вплоть до работ Лайеля
Крестовый поход против катастрофизма, начавшийся примерно в 1830 году, на четверть века приучил геологов к мысли о медленных, непрерывных изменениях, приводящих к конечным результатам колоссальных масштабов. И даже спустя долгое время с ним боролись такие люди, как Мерчисон, генеральный директор Геологической службы Великобритании, который в то время считался ведущим полевым геологом своего времени и продолжал верить, что существующие долины обязаны своим главным особенностям подземным силам, вызывающим поднятия.
Однако даже Мерчисон несколько усомнился в этой теории
Континентальные авторитеты Эли де Бомон и Леопольд фон Бух утверждали, что горы возникли как настоящие
черти из табакерки. Фон Бух, которого его друг и соученик фон
Гумбольдт, считавшийся выдающимся геологом того времени, умер в 1853 году.
он все еще тверд в своей ранней вере в то, что неустойчивые боулдеры нашли высоко на
Юра была переброшена туда, подобно пушечным ядрам, через долину Женевы
внезапным поднятием соседнего горного хребта.


АГАССИС И ЛЕДНИКОВАЯ ТЕОРИЯ

Боулдеры, присутствие которых на скалах Юры, старого Геринана
Их происхождение долгое время было предметом споров среди геологов. Они встречаются не только в Юре, но и в бесчисленном множестве других гор во всех северных широтах с умеренным климатом, и часто далеко за их пределами, о чём может свидетельствовать любой фермер, сломавший о них свой плуг. Ранние геологи объясняли их происхождение, как и почти всё остальное, гипотетическим Всемирным потопом.
Броньяр, Кювье, Бакленд и их современники, по-видимому, без труда могли представить себе, что глыбы гранита весят
сотни тонн был сметен этим током десятки или сотни
километров от их источника. Но, конечно, униформистская вера
не допускала такого объяснения и не могла одобрить идею проекции
; поэтому Лайеллю пришлось найти какое-то другое средство передвижения для
загадочных хаотичных существ.

Единственный доступный носитель был лед, но, к счастью, этого никто, казалось,
вполне достаточно. «За айсбергами, — писал Лайель, — замечено, что они несут с собой всевозможный мусор и откладывают его на морском дне.  Современные поверхности суши часто оказывались под водой.  Во время последнего из этих
В результате погружения айсбергов в воду образовались валуны, которые сейчас разбросаны по всей земле. Ничто не может быть проще и понятнее с точки зрения униформизма. И даже катастрофисты, хотя они почти ни в чём не соглашались с Лайелем, были склонны признать правдоподобность его теории эрратических валунов. Действительно, из всех нонконформистских доктрин Лайеля эта, казалось, имела больше всего шансов на всеобщее признание.

Тем не менее, несмотря на то, что теория айсберга становилась всё более популярной в геологическом сообществе, в другой области проводились наблюдения, которые
им было суждено доказать его ошибочность. Ещё в 1815 году зоркий охотник на серн из Альп по имени Перроден заметил существование
эрратических валунов и, в отличие от большинства своих товарищей-охотников,
задался вопросом, как эти валуны оказались там, где он их увидел. Он ничего не знал ни о подводных континентах, ни об айсбергах, ни тем более о поднимающихся горах. И хотя он, несомненно, слышал о Всемирном потопе, у него не было опыта наблюдения за тем, как тяжёлые камни плавают в воде, как пробки. Более того, он никогда не видел, чтобы камни катились вверх по склону и сами собой останавливались.
Он был достаточно хорошим униформистом (хотя и был бы озадачен, если бы кто-то сказал ему об этом), чтобы не верить в то, что в прошлом камни вели себя иначе, чем в настоящем. И всё же камни там есть. Как они туда попали?

 Альпинист подумал, что может ответить на этот вопрос. Он увидел вокруг себя
эти гигантские змееподобные потоки льда, называемые ледниками,
«медленно текущие от своих далёких истоков», несущие с собой
глыбы гранита и другие обломки, образующие моренные отложения. Если бы эти ледники
Когда-то они были гораздо обширнее, чем сейчас, и могли переносить валуны и оставлять их там, где мы их находим. С другой стороны, ни одно другое природное явление в пределах досягаемости охотника на серн не могло этого сделать, следовательно, когда-то ледники были более обширными. Перроден, вероятно, сказал бы, что к такому выводу его привёл здравый смысл.
Но как бы то ни было, он выдвинул одну из немногих по-настоящему оригинальных и новаторских идей, которыми может похвастаться XIX век.


Перроден изложил свою идею величайшему учёному в своей небольшой
Жан де Шарпантье, директор шахт в Бексе, опытный геолог, был однокурсником фон Буха и фон Гумбольдта по Фрайбергской горной академии. Шарпантье посмеялся над нелепой идеей горца и больше не вспоминал о ней. Прошло десять лет, прежде чем Перроден смог найти кого-то, кто отнёсся бы к его идее с большим уважением. Затем он нашёл единомышленника в лице М. Венеца, инженера-строителя, который в 1823 году выступил с докладом о новой теории ледникового периода перед местным обществом.  Это снова привлекло внимание к данной теме.
Де Шарпантье, который теперь чувствовал, что в этом может быть что-то стоящее изучения,


провел исследование местности в свете новой теории. Вскоре он убедился,
что охотник на серн был прав. Он стал ярым сторонником идеи о том, что Альпы когда-то были покрыты льдом, и в 1836 году поделился этой идеей с Луи Агассисом, который проводил лето в Альпах.
Поначалу Агассис отнёсся к этому скептически, но вскоре изменил своё мнение.

 В 1840 году Агассис опубликовал статью, в которой подробно изложил результаты своих исследований в Альпах.

«Давайте рассмотрим, — говорит он, — те более значительные изменения, которым подвержены ледники, или, скорее, те огромные площади, которые они занимали в доисторический период. Эта прежняя огромная территория, превосходящая любую из тех, что сохранились в преданиях, подтверждается многочисленными и хорошо известными фактами в случае почти каждой долины в Альпах.
»Изучить эти факты будет несложно, если студент будет обращать на них внимание и улавливать малейшие признаки их присутствия.
И даже если пройдёт много времени, прежде чем они будут замечены и связаны с
Ледниковая деятельность проявляется в том, что свидетельства часто разрозненны и встречаются в местах, более или менее удалённых от ледника, который их образовал.
 Если верно, что прерогатива научного исследователя — группировать в поле своего мысленного взора те факты, которые кажутся не связанными между собой, то именно в таком случае он обязан это сделать. Я часто сравнивал эти
слабые следы, оставленные ледниками в прежние эпохи, с отпечатками на литографическом камне, подготовленном для
с целью сохранения, и на котором невозможно разглядеть линии, нанесённые чертёжником, если заранее не знать, где и как их искать.

"Факт существования в прошлом ледников, которые сейчас исчезли, подтверждается сохранением различных явлений, которые всегда сопровождают их и продолжают существовать даже после таяния льда. Эти явления следующие:

"1. Морены.— Расположение и состав морен позволяют всегда узнавать их, даже если они больше не примыкают к
Ледник не окружает непосредственно его нижние части. Я могу отметить, что только по боковым и конечным моренам мы можем с уверенностью определить границы распространения ледников, потому что их легко отличить от даек и камней, беспорядочно разбросанных альпийскими потоками. Боковые морены, расположенные по склонам долин, редко затрагиваются крупными потоками, но их часто размывают небольшие ручьи, стекающие с гор, которые нарушают их целостность и тем самым затрудняют их распознавание.

«2. Ледниковые воронки. — Часто случается, что ледники наталкиваются на выступающие участки скал, края которых становятся округлыми, а вокруг них образуются воронкообразные углубления, более или менее глубокие. Когда ледники уменьшаются в размерах и отступают, глыбы, упавшие в эти воронки, часто остаются на вершине выступающего скального образования внутри них в таком состоянии равновесия, что любая идея о том, что причиной их перемещения является течение воды, совершенно несостоятельна из-за их расположения.  Когда такие скальные образования выступают над
поверхность ледника или появляются как более значительный островок в
среди ее массы (например, в Ботаническом саду Мон-де -
Глейс, выше Монтаверта), такие выступы окружены со всех сторон
камнями, которые в конечном итоге образуют своего рода корону вокруг вершины
всякий раз, когда ледники уменьшаются или уходят полностью. Водные потоки никогда не создают ничего подобного.
Напротив, всякий раз, когда поток разбивается о выступающую скалу, камни, которые он несёт, отклоняются в сторону и образуют более или менее упорядоченную тропу.
При таких обстоятельствах камни никогда не остаются ни на вершине, ни на склонах скалы, потому что, если бы это было возможно, скорость течения увеличилась бы из-за возросшего сопротивления, и движущиеся валуны были бы унесены за пределы препятствия ещё до того, как они окончательно осели.

"3. Отполированные и исчерченные камни, подобные тем, что были описаны в главе XIV., служат ещё одним доказательством существования ледника;
ибо, как уже было сказано, ни течение, ни воздействие волн
Такие эффекты возникают на обширных пляжах. Общее направление каналов и борозд указывает на направление движения ледника, а полосы, которые в большей или меньшей степени отклоняются от этого направления, образуются в результате локальных колебаний и отступлений, как мы вскоре увидим.

"4. Лапиазы, или лапизы, которые жители немецкой Швейцарии называют карренфельдерами, не всегда можно отличить от эрозий,
потому что и те и другие образуются под воздействием воды и не отличаются по внешним признакам,
а различаются только по расположению. Эрозии, вызванные
Ручьи всегда встречаются в более или менее углублённых местах и никогда не возникают на больших наклонных поверхностях. Лапиазы, напротив, часто встречаются на выступающих частях склонов долин в местах, где невозможно предположить, что вода когда-либо образовывала поток. Некоторые геологи, затрудняясь объяснить эти явления, предположили, что они вызваны просачиванием подкислённой воды, но эта гипотеза совершенно беспочвенна.

«Теперь мы опишем остатки этих различных явлений такими, какие они есть
были найдены в Альпах за пределами современных границ ледников, чтобы доказать, что в определённую эпоху ледники были намного больше, чем сейчас.

«Древние морены, расположенные на большом расстоянии от современных, нигде не встречаются так часто и не выглядят так отчётливо, как в Вале, где их впервые заметили господа Венец и Ж. де Шарпантье. Но поскольку их наблюдения ещё не опубликованы, а они сами предоставили мне информацию, было бы присвоением их открытия, если бы я подробно описал их здесь. Я ограничусь
Я позволю себе сказать, что у подножия каждого ледника можно найти более или менее отчётливые следы древних конечных морен в виде сводчатых даек.
Эти дайки находятся на расстоянии нескольких минут ходьбы, четверти часа, получаса, часа и даже нескольких лиг от их нынешних оконечностей. Эти следы становятся менее заметными по мере удаления от ледника, а поскольку их часто пересекают ручьи, они не такие сплошные, как морены, расположенные ближе к ледникам. Чем дальше находятся эти древние морены, тем
Чем дальше от края ледника, тем выше они поднимаются по склонам долины, что доказывает, что толщина ледника должна была быть больше, когда он был крупнее. В то же время их количество указывает на то, что ледник останавливался во многих местах или что у него было много крайних точек, которых он больше никогда не достигал после отступления. Я настаиваю на этом, потому что если все эти морены действительно свидетельствуют о том, что ледник был больше, то
Размеры ледника также свидетельствуют о том, что он отступает.
Современные границы, которые вовсе не были катастрофическими, напротив, характеризовались более или менее частыми периодами затишья, что привело к образованию ряда концентрических морен, которые и по сей день указывают на их отступление.

«Остатки продольных морен встречаются реже, они менее заметны и их сложнее исследовать, поскольку они указывают на уровни, до которых в разные эпохи доходили края ледника.
Как правило, их нужно искать выше линии троп вдоль откосов долин, а значит, не всегда
 Часто склоны долины, в которой находился ледник, настолько крутые, что камни остались на месте лишь кое-где.  Тем не менее они хорошо видны в нижней части долины Роны, между  Мартиньи и Женевским озером, где можно наблюдать несколько параллельных хребтов, расположенных один над другим на высоте тысячи, тысячи двухсот и даже тысячи пятисот футов над Роной.
Он находится между Сен-Морисом и водопадом Писеваш, недалеко от
В деревушке Шо-Флёри они наиболее доступны, так как в этом месте склоны долины на разных уровнях поднимаются небольшими террасами, на которых сохранились морены. Они также хорошо видны над источниками Лаве и над деревней Монтей у входа в долину Ильер, где склоны долины менее крутые, чем во многих других местах.

«Боулдеры, расположенные на возвышенностях в альпийских долинах, на значительном расстоянии от ледников, порой занимают настолько необычные позиции, что вызывают крайнее любопытство у тех, кто их видит».
те, кто их видит. Например, когда кто-то видит угловатый камень,
усевшийся на вершине одинокой пирамиды или каким-то образом
удерживающийся на очень крутом склоне, первое, что приходит на ум, — это вопрос: «Когда и как эти камни оказались в таком положении, где малейшее сотрясение может их перевернуть?» Но это явление не вызывает ни малейшего удивления,
когда мы видим, что оно происходит и в пределах настоящих ледников,
и вспоминаем, при каких обстоятельствах это происходит.

«Самые любопытные примеры камней, сидящих на ветках, которые можно привести, — это
те, что возвышаются над северной частью водопада Писеваш,
недалеко от Шо-Флери, и те, что над источниками Лаве, недалеко от
деревни Моркль; и те, что ещё более любопытны, которые я видел в
долине Сен-Николя и Оберхасли. В Киршете, недалеко от Майрингена,
можно увидеть несколько очень примечательных скоплений валунов
вокруг нескольких скальных куполов, которые, кажется, возвышаются
над поверхностью окружающего их ледника. Нечто очень похожее можно увидеть на вершине скалы Святого Трифона.

«Необычное явление камней, лежащих друг на друге, не могло ускользнуть от внимательного взгляда де Соссюра, который заметил несколько таких камней в Салеве и описал их расположение следующим образом: «На склоне луга, — сказал он, — можно увидеть два огромных гранитных валуна, лежащих друг на друге, на высоте двух или трёх футов над травой, на известняковом основании, на котором они покоятся». Это основание является продолжением горизонтальных пластов горы и даже заметно соединяется с ними на нижней поверхности, срезанной перпендикулярно
с других сторон и не больше камня, который он поддерживает».
Но, видя, что вся гора состоит из одного и того же известняка, де Соссюр, естественно, пришёл к выводу, что было бы абсурдно считать, что она возвышается именно под гранитными глыбами. Но, с другой стороны, поскольку он не знал, каким образом эти камни, расположенные на возвышении, образовались в наши дни в результате движения ледников, он прибегнул к другому объяснению: он предположил, что скала была разрушена у основания в результате постоянной эрозии под воздействием воды и воздуха.
в то время как часть породы, служившая основанием для гранита, была защищена им. Это объяснение, хотя и весьма остроумное,
больше не могло считаться верным после того, как исследования господина Эли де Бомона
доказали, что воздействие атмосферных явлений не было столь разрушительным, как считалось ранее. Де Соссюр также говорит
об отдельно стоящем валуне, расположенном на противоположной стороне
Тет-Нуар, «который, — говорит он, — настолько велик, что возникает соблазн поверить, что он образовался на том месте, которое занимает; и он называется
Барме-Русс, потому что он выветрился и превратился в пещеру, в которой могут одновременно разместиться более тридцати человек». (4)

 Но, как пришёл к выводу Агассис, теория о ледниках распространяется далеко за пределы Альп.  Если Альпы были покрыты ледниковым щитом, то и многие другие регионы Северного полушария тоже.
В поисках свидетельств ледниковой активности Агассис находил их повсюду в виде перемещённых эрратических валунов, поцарапанных и отполированных обнажённых горных пород и моренных отложений. Наконец, он стал
Он был убеждён, что ледниковый щит, покрывавший Альпы, распространился на
все высокие широты Северного полушария, образовав ледяную
шапку над земным шаром. Таким образом, здравая догадка
охотника на серн переросла в сознании Агассиса в концепцию
всемирного ледникового периода.

В 1837 году Агассис представил миру свою теорию в докладе, прочитанном в Невшателе, а три года спустя он опубликовал свои знаменитые «Этюды о ледниках», из которых мы только что процитировали. Никогда ещё идея не производила такого фурора в научном мире. Фон Бух так отзывался о ней
с чередованием насмешек, презрения и ярости; Мерчисон выступил против него с
обычной энергией; даже Лайель, чьим самым выдающимся умственным качеством была
неизменная восприимчивость к новым истинам, не смог сразу отказаться от своей
теории айсбергов в пользу нового претендента. Доктор Бакленд, однако,
после того как Агассис показал ему доказательства того, что в его собственной
Шотландии когда-то было ледниковое покрытие, изменил своё мнение — возможно,
тем более охотно, что ему казалось, что это противоречит идее актуализма. Постепенно остальные присоединились к нему,
и после обычной ожесточённой полемики и неизбежной перепалки
После периода испытаний идея ледникового периода заняла своё место среди общепринятых постулатов геологии. По-прежнему оставались спорные вопросы: причина ледникового периода, точная площадь ледникового покрова, точный механизм, с помощью которого он привёл к своим последствиям, и точная природа этих последствий. И не все из них решены до сих пор. Но если оставить в стороне детали, то теперь геологи полностью признают ледниковый период как исторический период. Возможно, ледниковых периодов было много, как утверждает доктор Кролл. Но один точно был, и его концепция
Идея о таком периоде — одна из немногих идей нашего века, которые не были даже смутно намечены ни в одном из предыдущих столетий.


 ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЭПОХИ
Но, если уж на то пошло, вся тема исторической геологии
зародилась лишь в нашем веке. До тех пор, пока палеонтолог не нашёл ключ к разгадке земной хронологии, никто — даже Хаттон — не мог составить чёткого представления об истинной истории Земли.  Единственной заметной попыткой классифицировать пласты была попытка Вернера, который разделил горные породы на три системы, основанные на
Он описал их предполагаемый порядок отложения и назвал их первичными, переходными и вторичными.


Хотя наблюдения Вернера ограничивались небольшой провинцией Саксония, он без колебаний утверждал, что во всём мире последовательность пластов будет такой же, как там, а концентрические слои, согласно этой концепции, будут располагаться вокруг Земли с той же регулярностью, что и слои в луковице. Но в этом Вернер был так же
ошибается, как и в своём теоретическом объяснении происхождения
«первичных» пород. Достаточно было небольшого наблюдения, чтобы
Точная последовательность пластов никогда не бывает одинаковой в разных регионах, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Тем не менее в системе Вернера был зародыш истины.
Она содержала идею, пусть и неверно интерпретированную, о хронологической последовательности пластов; и она послужила рабочим планом для исследователей, которым предстояло составить истинную историю геологического развития.
Но правильная интерпретация наблюдаемых фактов стала возможной только после того, как теория Хаттона о происхождении пластов получила всеобщее признание.

Когда Уильям Смит нашёл ключ к разгадке этой истории, он попытался
Чтобы применить эту систему, ему пришлось иметь дело с территорией, где поверхностные породы относятся к более поздней серии, которую Вернер назвал вторичной. Он сделал множество подразделов в рамках этой системы, основываясь главным образом на окаменелостях. Тем временем было обнаружено, что, судя по окаменелостям, пласты, которые Броньяр и Кювье изучали под Парижем, относятся к ещё более позднему периоду (который сначала считали связанным с последним потопом), и их стали называть третичными. Именно в этих гнёздах,
некоторые из которых, казалось, образовались в пресноводных озёрах, обитало множество
Были найдены останки странных млекопитающих, впервые описанных Кювье.

Но «переходные» породы, лежащие в основе «вторичной» системы, которую изучал Смит, были практически неизучены, когда в 1830-х годах за них взялись Родерик Импи Мерчисон, бывший капитан и охотник на лис, ставший геологом, и Адам Седжвик, блестящий профессор-вудвардианец из Кембриджа.

Работая вместе, эти двое друзей классифицировали

переходные породы по хронологическим группам, поскольку они знакомы каждому
в общих чертах как силурийская система (эпоха беспозвоночных) и
девонская система (эпоха рыб) — названия, произошедшие соответственно от
названия древней страны Силурии в Уэльсе и Девоншира в Англии.
Впоследствии было обнаружено, что эти системы пластов, выходящие на поверхность из-под более молодых пород на ограниченных территориях Великобритании, простираются широкими нетронутыми пластами на тысячи миль в континентальной Европе и Америке. Позже Мерчисон изучал их в России и описал вместе с Вернейлем и фон Керсерлингом в
Это была основательная классическая работа. В Америке её изучали Холл,
 Ньюберри, Уитни, Дана, Уитфилд и другие геологи-первопроходцы, которые
почти во всём опередили своих английских современников.

 Горные породы, которые образовались ещё раньше, чем те, что были изучены
Мерчисон и Седжвик (соответствующие по расположению «первичным» породам в концепции Вернера) являются поверхностными образованиями на обширных территориях Канады.
Впервые они были подробно изучены Уильямом И. Логаном из Канадской правительственной геодезической службы ещё в 1846 году, а затем сэром
Уильям Доусон. Эти породы, составляющие Лаврентийскую систему,
ранее считались частью первоначальной земной коры, образовавшейся
при первом охлаждении из расплавленного состояния. Но теперь их
чаще рассматривают как некогда слоистые отложения, подвергшиеся
метаморфизму под воздействием тепла.

Однако, независимо от того, являются ли они «примитивными» или метаморфическими, эти канадские породы и аналогичные им породы, залегающие под осадочными пластами с окаменелостями в других странах, представляют собой самые древние части земной коры, о которых геологи имеют хоть какое-то представление. Горы такого типа, как Адирондакские горы и
Хребет Сторм-Кинг, возвышающийся над Гудзоном недалеко от Вест-Пойнта, — это
патриархи своего рода, по сравнению с которыми Аллеганские горы и Сьерра-Невада — недавние выскочки, а Скалистые горы, Альпы и Анды — всего лишь вчерашние выскочки.


О Лаврентийских скалах сначала говорили как о «докембрийских»
время; но в 1846 году Доусон обнаружил глубоко в их недрах формацию, которая, как считалось, была ископаемой реликвией очень примитивной формы жизни.
После этого стало принято называть эту систему «эозойской».
Совсем недавно предполагаемая окаменелость Доусона получила такое название
подвергнуто сомнению и предложение Даны называть ранние породы просто
Арчман встретил всеобщую поддержку. Силурийская,
девонская и каменноугольная группы Мерчисона и Седжвика (возраст беспозвоночных,
рыб и каменноугольных растений соответственно) вместе называются
представляющий палеозойское время. Система пластов Уильяма Смита, расположенная над ними, когда-то называлась «вторичными».
Она относится к мезозойской эре, или эпохе рептилий. Ещё выше, или ближе к современности, находятся третичные породы Кювье и Броньяра, относящиеся к эпохе млекопитающих. Наконец,
Самые молодые формации, относящиеся, однако, к периоду, достаточно далёкому от современности в любом смысле, кроме геологического, классифицируются как четвертичные, представляющие собой эпоху человека.


Однако не следует полагать, что последовательные «эпохи» в геологии отделены друг от друга таким произвольным образом, как может показаться из этой словесной классификации. На самом деле
эти «века» не имеют под собой никаких оснований для существования, в отличие от «столетий» и «недель», которые используются в повседневных расчётах. Они удобны и могут даже обозначать локальные подразделения в стратах.
но они не разделены реальными промежутками в череде земных событий.


Более того, следует понимать, что «эпохи» на разных континентах, хотя и описываются под одним и тем же названием, не обязательно совпадают по времени. Не существует надёжного теста, с помощью которого можно было бы
доказать, что, например, девонский период, как он представлен в пластах
Европы, начался не на миллионы лет раньше и не на миллионы лет позже,
чем период, записи о котором, как считается, относятся к девонскому периоду в Америке.
При попытке определить такие детали минералогические данные нас подводят
совершенно. Даже в горных породах соседних регионов идентичность структуры не является доказательством одновременного происхождения.
Истинная сущность породы одного возраста измельчается, чтобы сформировать породу следующего возраста.

Кроме того, в морях, где условия меняются незначительно, одна и та же форма породы может сохраняться на протяжении многих веков. Считается, что меловые пласты, которые всё ещё формируются в некоторых современных морях, могут образовывать единую массу, восходящую к самым ранним геологическим эпохам. С другой стороны, породы, различающиеся по своему
характеру, могли сформироваться в одно и то же время в регионах, расположенных недалеко друг от друга, — скажем
Песчаник вдоль берега, коралловый известняк дальше в сторону моря и меловая толща за ним. Этот непрерывный слой, нарушенный в процессе
поднятия, может показаться свидетельством трёх разных эпох.

 Палеонтология, конечно, предоставляет гораздо более надёжные хронологические данные, но даже у них есть свои ограничения. С тех пор как образовались существующие в настоящее время горные породы, если такое вообще когда-либо было, Земля не знала единого климата и единой фауны на всей своей поверхности, как предполагали ранние палеонтологи. Если говорить в общих чертах, то
Общие этапы сопровождали эволюцию органических форм повсюду,
но нет никаких свидетельств того, что в разные периоды времени в разных регионах происходили
соответствующие изменения. Скорее наоборот.
 В качестве примера можно привести сумчатых, которые сегодня являются
доминирующим типом млекопитающих в живой фауне Австралии.
Они существовали в Европе и вымерли там в третичный период. Таким образом, будущий геолог может решить, что современная Австралия относится к тому же периоду, что и Европа, которая на самом деле опережает её в развитии, возможно, на миллионы лет.

Все эти загадочные особенности объединятся, чтобы представить предмет исторического
геология угодно, но не простое дело отцов науки
почитал его. Сейчас никто не попытается проследить точную последовательность
образования всех гор земного шара, как это сделал Эли де Бомон
полвека назад. Даже в пределах одного континента
геолог должен действовать с большой осторожностью, пытаясь зафиксировать
порядок, в котором различные его части возникли из морской матрицы. Ключ к разгадке этой истории кроется в определении пластов, которые
Это особенности рельефа на каждой территории. Если, например, в каком-то регионе на поверхности находятся девонские породы, то можно предположить, что этот регион стал сушей в девонский период или сразу после него.

Но если задуматься, то можно заметить, что в этом есть доля неопределённости из-за постоянной эрозии, которой подвергаются все поверхности суши. Девонские породы могут находиться на поверхности просто потому, что тысячи футов каменноугольных пластов, которые когда-то находились над ними, были разрушены. Всё, на что осмеливается отважиться осторожный геолог
Таким образом, можно утверждать, что рассматриваемая область не становилась постоянным участком суши ранее девонского периода.

Но даже этого знания достаточно, чтобы установить хронологический порядок поднятия, если не его точный период, для всех частей любого континента, которые были исследованы с геологической точки зрения, при условии, что не стоит придавать особого значения разнице в несколько миллионов или, возможно, десятков миллионов лет.

Что касается, например, нашего континента, то из исследований множества учёных мы узнаём, что в древности он был всего лишь
архипелаг. Его главный остров — основа будущего континента — представлял собой
большую V-образную область, окружавшую то, что сейчас является Гудзоновым заливом, область, образовавшуюся, возможно, в результате денудации ещё более древнего полярного континента,
существование которого лишь предполагается. На юго-востоке находился остров,
который сейчас представляет собой горы Адирондак, и ещё один остров,
который сейчас представляет собой горы Джерси. Над водной гладью возвышались
горы, а далеко на юге, вероятно, тянулась цепь островов, которую сейчас представляют собой горы Блу-Ридж.
Далеко на западе другая гряда островов предвещала наше появление
Тихоокеанская граница. Несколько небольших островов внутри архипелага дополняли его.


Из этого голого скелета вырос континент, отчасти за счёт отложений, образовавшихся в результате денудации первоначальных островов (которые когда-то возвышались на многие километры, а теперь поднимаются на тысячи футов), но в основном за счёт отложений органических остатков, особенно во внутреннем море, которое изобиловало жизнью. В силурийский период доминирующими видами были беспозвоночные — брахиоподы,
морские лилии и головоногие. Но очень рано — никто не знает, когда именно, — появились рыбы самых разных форм, некоторые из которых
Первые из них были заключены в панцири, похожие на черепашьи. Позже, когда обширные пространства внутреннего моря поднялись на поверхность, образовались огромные болота или леса со странной растительностью.
Они откладывали свои остатки, формируя угольные пласты. Такие леса возникали и исчезали множество раз из-за колебаний земной поверхности. В общей сложности пласты этого палеозойского периода достигают нескольких миль в толщину, а время, затраченное на их формирование, по сравнению со всем последующим временем вплоть до настоящего момента, по оценке профессора Даны, составляет три к одному.

К концу этой палеозойской эры Аппалачские горы
медленно поднялись в виде огромных извилистых складок, некоторые из которых, вероятно, достигали трёх-четырёх миль над уровнем моря, хотя с тех пор зубы времени сточили их до сравнительно небольших размеров.
Таким образом, континентальные области расширились, и в последующее мезозойское время на них появилось множество странных рептилий, многие из которых были гигантских размеров.
В водах, по-прежнему кишащих беспозвоночными и рыбами, тоже была своя доля рептилий-монстров. А в воздухе летали рептилии, некоторые из которых
Их размах от кончика до кончика похожих на крылья летучей мыши крыльев составлял 25 футов. В эту эпоху образовались горы Сьерра-Невада.
У восточной границы формирующегося континента пласты, возможно, были слишком толстыми и жёсткими, чтобы образовывать горные складки, поэтому они раскололись на огромные трещины, из которых хлынули потоки расплавленной лавы. Остатки этой лавы до сих пор можно увидеть после столетий денудации в виде Палисейдс вдоль Гудзона и таких возвышенностей, как гора Холиок в западном Массачусетсе.

Тем не менее там оставалось огромное внутреннее море, которое позже, в
Третичный период должен был смениться медленным поднятием суши, которая
только вчера — то есть миллион, или три, или пять, или десять
миллионов лет назад — превратилась в Скалистые горы. Высокие и
прямые, эти молодые горы стоят и по сей день, их острые углы и
скалистые контуры свидетельствуют об их молодости, что странно
контрастирует с приземистыми формами старых Адирондаков, Зелёных
гор и Аппалачей, чьи опущенные вершины и округлые плечи говорят о
многовековом нагромождении. В обширных озёрах,
которые всё ещё оставались по обе стороны Скалистых гор, в третичный период
Слои медленно формировались на глубине двух-трёх миль,
заключая в себе здесь и там останки позвоночных, которые должны были
снова стать доступными для изучения в результате денудации, когда земля поднимется ещё выше,
а затем, в наше время, рассказать палеонтологу столь удивительную историю.


Наконец, внутренние моря заполнились, и береговые линии континента приобрели почти современный вид.

Затем наступила долгая зима ледникового периода — возможно, одного из череды ледниковых периодов. Ледяной щит простирался на юг примерно до
сороковая параллель, гоня перед собой некоторых животных и уничтожая тех, кто не мог мигрировать. В период своего максимального развития огромная ледяная масса простиралась над Новой Англией почти на милю в глубину, о чём свидетельствуют поцарапанные и отполированные поверхности скал и отложившиеся эрратические валуны в Уайт-горах. По оценкам доктора Кролла, такая масса давит с силой примерно в сто двадцать пять тонн на квадратный фут. Он более или менее раздавил и перемолол всё, что находилось под ним, а в некоторых регионах превратил холмистую местность в прерии. Медленно продвигаясь вперёд
Продвигаясь вперёд, он нёс с собой всевозможный мусор. Когда он растаял, его конечная морена сформировала ядро массивов суши, которые сейчас известны как Лонг-Айленд и Статен-Айленд. Другие его отложения образовали «друмлины» в окрестностях Бостона, известные как холмы Банкер и Брид. Кроме того, он оставил после себя длинную неровную линию хребтов из «тилла» или валунной глины и разбросанные эратические валуны примерно на широте Нью-Йорка.

По мере того как ледниковый щит медленно отступал, он оставлял за собой небольшие морены.  Иногда его отложения перекрывали русла рек или заполняли неровности
на поверхности, образуя озёра, которыми изобилуют северные территории. Некоторые гляциологи даже придерживаются точки зрения, впервые высказанной
Рэмси из Британской геологической службы, о том, что огромные ледниковые щиты
вырыли котловины для многих озёр, в том числе для системы, питающей реку Святого Лаврентия. Во всяком случае, они оставили следы своего присутствия по всей линии отступления, а их остатки существуют по сей день в виде горных ледников и полярных шапок. Действительно, мы живём на границе
последней ледниковой эпохи, ведь с завершением этого периода начался долгий
Геологическое прошлое сливается с настоящим.


 ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ
И настоящее, не в меньшей степени, чем прошлое, — это время перемен. Эту мысль Джеймс Хаттон высказал более века назад, но его современники и последователи не спешили её оценить. Однако теперь она стала аксиомой — трудно представить, что когда-то в ней сомневались. Каждая новая научная истина, по словам Агассиса, должна пройти
через три стадии: сначала люди говорят, что это неправда; затем они объявляют, что это противоречит религии; наконец, они утверждают, что все это знали
Так было всегда. Хаттон был прав, утверждая, что законы природы неизменны и вечны.
 Сейчас вы нигде не найдёте учёного, который бы оспаривал истинность этого текста, который Лайель процитировал из
 «Иллюстраций к теории Хаттона» Плейфера, напечатанных на титульном листе его «Основных начал геологии»: «Среди всех переворотов на земном шаре
хозяйство природы оставалось неизменным, и её законы — единственное, что противостояло общему движению». Реки и скалы, моря и континенты изменились во всех своих частях; но
законы, управляющие этими изменениями, и правила, которым они подчиняются, остаются неизменными.
Но, с другой стороны, Хаттон и Плейфер, и в особенности Лайель,
делали из этого принципа выводы, которые современный физик ни в коем случае не может принять. Для них это означало, что изменения на поверхности Земли всегда были одинаковыми как по степени, так и по характеру, и должны оставаться такими, пока действуют нынешние силы. Другими словами, они
считали мир огромной вечного двигателя машиной. Но
Современный физик, обладающий более глубоким пониманием механики благодаря доктринам о сохранении и рассеивании энергии, не согласится с этим. Лорд
Кельвин, в частности, утверждал, что в периоды младенчества и юности нашей Земли её эволюционные изменения должны были быть, как и у любого другого развивающегося организма, гораздо более быстрыми и заметными, чем в более поздние периоды. И любому ясно мыслящему человеку эта истина теперь должна казаться аксиомой.

Тот, кто считает Землю остывающим шаром, вряд ли усомнится в том, что её кора, когда она была тоньше, могла вздыматься под воздействием приливных сил Луны.
притягивать — независимо от того, находилось ли это тело ближе или дальше, — к огромным волнам, которые ежедневно поднимаются и опускаются, подобно волнам нынешних морей, только в гораздо большем масштабе.

Под воздействием того же бокового давления от сжатия, которое сейчас
вызывает медленное опускание побережья Джерси, медленное поднятие
Швеции, периодические извержения незначительных вулканов,
выбросы гейзеров или землетрясения, когда-то обширные территории
были разорваны надвое, и огромные потоки лавы хлынули на тысячи
квадратных миль земной поверхности, возможно, одним потоком; и
Как мы знаем, напротив, гигантские горы могли возвышаться своими
искореженными вершинами в результате катаклизмов, столь же внезапных, как и самые ярые
катастрофисты прежних времён в геологии могли себе представить.

Атмосфера того раннего дня, наполненная огромными объёмами углерода,
кислорода и других химических веществ, которые с тех пор хранятся в пластах угля,
известняка и гранита, могла, с одной стороны, разрушать горные породы,
а с другой — создавать органические формы с такой скоростью,
которая сейчас кажется едва ли возможной.

И всё же, пока происходили все эти аномальные явления, действовали те же законы
действуют и сейчас; и истинная доктрина униформизма не пошла бы на необычные уступки, признав их все, хотя большинство ожесточённых геологических споров середины XIX века были вызваны тем, что обе стороны не осознавали этот простой факт.


И как в прошлом и настоящем, так и в будущем будут действовать те же силы.
Под действием этих неизменных сил каждый день будет отличаться от предыдущего. Если верно, как считает каждый физик, что Земля остывает, то...
На каком бы этапе охлаждения он ни находился, должно наступить время, когда его поверхность станет жёсткой на уровне, которого она ещё не достигала. Затем, с той же неизбежностью, медленное воздействие стихий продолжит разрушать поверхность суши, частица за частицей, и переносить их в океан, как это происходит сегодня, до тех пор, пока из-за смещения континентов компенсация не прекратится и последний участок суши не уйдёт под воду, последняя горная вершина не растает, и наш земной шар, как и любой другой организм, не погрузится во второй сон.
Детство будет протекать на поверхности — как, вероятно, и до того, как возник первый континент, — в одной огромной «пустыне вод». По мере того как ничтожный человек будет постигать время и вещи, будет проходить ужасный цикл; в потоке космической жизни будет пульсировать пульс.




V. Новая наука метеорология

Метеориты

«В нашем районе только что произошло удивительное чудо», — написал М.
Маре, достойный, хоть и ничем не примечательный гражданин Франции, из своего дома в
Л’Эгль, под датой «13 флореаля 11 года» — датой, которая за пределами Франции означала бы 3 мая 1803 года. Это «чудо»
средь бела дня появился «огненный шар» — «возможно, это был лесной пожар», — говорится в наивной хронике, — который «нависал над лугом» и был виден многим людям, а затем с громким звуком взорвался, разбросав тысячи каменных осколков по территории площадью в несколько миль.

 Такое «чудо» не могло произойти в более подходящее время.
В течение нескольких лет научный мир был озадачен вопросом, существует ли такая форма молний, о которой сообщалось, — появляющаяся в ясном небе и извергающая настоящие молнии.
Действительно, о таких случаях сообщалось довольно часто. «Молнии»
Сами камни выставлялись как священные реликвии перед многими алтарями, а тех, кто сомневался в их подлинности, упрекали в «злом сердце, полном неверия».
Но научный скептицизм поставил под сомнение доказательства, и в конце XVIII века Французская академия единогласно отказалась признать, что такие камни были «перенесены на землю молнией», не говоря уже о других чудесных способах.

Однако в 1802 году Эдвард Ховард выступил с докладом перед Королевским
Общество, в котором, рассмотрев недавно представленные доказательства,
он пришёл к выводу, что падение камней с неба,
иногда или всегда сопровождающееся молнией, следует признать реальным явлением, каким бы необъяснимым оно ни было. Поэтому, когда стало известно о большом камнепаде в Л’Эгле, Французская академия поспешила отправить туда блестящего молодого физика Жана Батиста Био для расследования, чтобы, если возможно, окончательно прояснить этот вопрос.
Расследование прошло успешно во всех отношениях, и отчёт Биот был
превратил каменную или металлическую молнию — аэролит или метеорит — из области преданий и догадок в область признанной науки.

Но как объяснить это странное явление? Сразу же возникло множество предположений.
Согласно одной из теорий, каменные массы на самом деле не упали, а образовались из земли под воздействием молнии; но от этой теории вскоре отказались. Химики были склонны полагать, что аэролиты образовались в результате соединения элементов,
плавающих в верхних слоях атмосферы. Геологи, напротив, считали, что
Они предположили, что камни имеют земное происхождение и могли быть выброшены вулканами.
Астрономы в лице Ольберса и Лапласа
модифицировали эту теорию, предположив, что камни действительно могли быть выброшены вулканами, но не на Земле, а на Луне.

А один мыслитель того времени сделал ещё более смелый шаг, заявив, что
аэролиты не имеют ни земного, ни лунного происхождения и не являются
детьми солнца, как утверждали многие древние греки, но что они —
гостей из глубин космического пространства. Этот смелыйАвтором этой теории был выдающийся немецкий физик Эрнст Ф. Ф. Хладни,
человек с немалой репутацией в своё время. Ещё в 1794 году он выдвинул свою
космическую теорию метеоритов, когда большинство учёных отрицали само
существование метеоритов. И он пошёл ещё дальше: он заявил, что, по его
мнению, эти падающие камни действительно имеют то же происхождение и
тот же вид, что и метеорные потоки в верхних слоях атмосферы, которые
всем известны как «падающие звёзды».

Каждый из этих сверкающих метеоров, утверждал он, должен свидетельствовать о воспламенении частицы космической материи, вошедшей в атмосферу Земли.
блуждающие частицы материи могут быть фрагментами разрушенных миров или, как считал Хладни, более вероятным вариантом являются просто скопления «мировой материи»
никогда прежде не связанные с какой-либо крупной планетарной массой.

Естественно, столь уникальная точка зрения не встретила одобрения.
Астрономы того времени не видели особых оснований для этого, а ненаучный мир с жаром отвергал эту идею как «атеистическую и еретическую», поскольку её принятие, казалось бы, подразумевало, что Вселенная не является совершенным механизмом.


Некоторый свет на этот спорный вопрос пролили недавние наблюдения
Брандес и Бенценберг стремились доказать, что падающие звёзды движутся
со скоростью от 15 до 90 миль в секунду. Это наблюдение
ставило под сомнение селенитовую теорию, поскольку объект,
чтобы развить такую скорость при падении с Луны, должен
был быть выброшен с начальной скоростью, которая не могла
быть придана ему никаким лунным вулканическим импульсом. Более того, росло убеждение, что на Луне нет действующих вулканов, а другие соображения того же порядка привели к полному отказу от селенитной теории.

Но от теории земного происхождения аэролитов было не так-то просто избавиться.
Это была эпоха, когда электрические явления вызывали безграничный и всеобщий интерес, и существовала вполне естественная тенденция объяснять каждое непонятное явление электричеством.
В данном случае кажущееся сходство между вспышкой молнии и вспышкой аэролита придавало правдоподобности этому объяснению. Так мы знакомимся с Томасом
Форстер, известный метеоролог, в своей книге, опубликованной в 1823 году, по-прежнему придерживался атмосферной теории образования аэролитов.
Действительно, преобладающее в то время мнение, казалось, разделилось между различными теллурическими теориями в ущерб любой космической теории.


Но в 1833 году произошло событие, которое окончательно прояснило этот вопрос. В ноябре того же года произошёл большой метеорный дождь.
Наблюдая за ним, профессор Йельского университета Денисон Олмстед отметил, что все звёзды этого дождя, казалось, исходили из единого центра или точки схода на небесах и что этот центр перемещался вместе со звёздами, а значит, не был связан с Землёй.
важность этого наблюдения была сразу же признана астрономами;
оно без всяких придирок продемонстрировало космическое происхождение
падающих звезд. Некоторые консервативные метеорологи сохранили аргумент
для теллурического происхождения в течение нескольких десятилетий, как
курс--такие группы тропы всегда в тылу прогресс. Но даже эти скептики замолчали, когда в 1866 году, как и предсказывали Ольберс и Ньютон, снова появился большой поток падающих звёзд, исходивший из той же точки на небе, что и раньше.

 С тех пор спектроскоп предоставил дополнительные доказательства того, что
Он установил идентичность метеорита и падающей звезды и, более того, связал эти атмосферные метеоры с такими далёкими космическими объектами, как кометы и туманности. Таким образом, похоже, что смелая гипотеза Хладни, выдвинутая в 1794 году, была более чем подтверждена, и что фрагментов материи, отделённых от планетных систем, которые были постулированы и объявлены атеистическими за их постулирование, оказалось в миллиарды раз больше, чем любых других крупных космических тел, о которых нам известно. Настолько сильно существующая Вселенная отличается от предвзятых представлений человека о том, какой она должна быть.

Таким образом, «чудо» падающего камня, против которого вчерашний научный скептицизм выдвигал «злое сердце неверия», оказывается самым естественным явлением, поскольку оно повторяется в нашей атмосфере миллионы раз в день.


СЕВЕРНОЕ СИЯНИЕ

Если в былые времена огненные шары считались чудом и предзнаменованием,
то как же тогда объясняли гораздо более живописное явление — полярное сияние?
«По всему городу, — говорится в Книге Маккавеев, — почти сорок дней были видны
всадники, бегущие по воздуху, в золотых одеждах, вооруженные копьями, как
отряд солдат: и отряды всадников в строю сталкиваются и
бегут друг против друга, потрясая щитами и множеством
пики, и обнаженные мечи, и метание дротиков, и блеск
золотых украшений и доспехов". Это ужасные предзнаменования; и едва ли менее зловещие
полярное сияние казалось всем последующим поколениям, которые наблюдали его вплоть до восемнадцатого века
о чем свидетельствует народное волнение в
Англия в 1716 Году наблюдала за ярким полярным сиянием того года, которое стало
известным благодаря описанию Галлея.

Но после 1752 года, когда Франклин низверг молнию с пьедестала, все впечатляющие метеоры стали считаться природными явлениями, в том числе и полярное сияние. Франклин объяснил полярное сияние, которое довольно часто наблюдалось в XVIII веке, хотя в XVII веке оно было зафиксировано лишь однажды, тем, что на поверхности полярных льдов накапливается электричество, которое затем разряжается на экваторе через верхние слои атмосферы. Эразм
Дарвин предположил, что свечение может быть вызвано воспламенением водорода, который, по мнению многих философов, образует верхние слои
Атмосфера. Дальтон, который первым измерил высоту полярного сияния,
приблизительно в 160 километрах, считал, что это явление вызвано
магнетизмом, воздействующим на частицы железа в воздухе, и его
объяснение было, пожалуй, самым популярным в начале прошлого века.

С тех пор множество наблюдателей изучали полярное сияние, но наука так и не смогла его объяснить.
На самом деле оно так же неуловимо, как и кажется при случайном наблюдении.
Его точная природа сегодня так же неопределённа, как и сто лет назад.  Теорий на этот счёт было предостаточно.
Однако Блот, изучавший это явление на Шетландских островах в 1817 году, считал, что оно вызвано наэлектризованной железистой пылью, происхождение которой он приписывал исландским вулканам. Гораздо позже идея о железистых частицах была возрождена, и их присутствие стали связывать не с вулканами, а с метеоритами, которые постоянно рассеиваются в верхних слоях атмосферы. На полярных снегах, а также на снегах горных вершин была обнаружена железистая пыль, предположительно такого происхождения.
Но может ли она вызывать полярные сияния, по крайней мере, остаётся открытым вопросом.

Другие теоретики объясняли полярное сияние накоплением
электричества в облаках или ледяных иглах в верхних слоях атмосферы.
Третьи считали, что оно возникает из-за прохождения электричества через разреженный воздух.
Гумбольдт решил этот вопрос ещё одним способом, когда
Фарадей в 1831 году показал, что магнетизм может вызывать световые эффекты.
Но, возможно, преобладающая на сегодняшний день теория предполагает, что полярное сияние возникает из-за электрического тока, который генерируется на экваторе и проходит через верхние слои атмосферы, достигая Земли в районе магнитных полюсов.
полюса — просто поменялись местами, как и предполагал Франклин.

 Сходство полярного сияния со светом, возникающим в вакуумной лампе при прохождении электрического тока, подтверждает давнее предположение о том, что полярное сияние имеет электрическое происхождение, но этот вопрос всё ещё требует полного разъяснения. На этот раз даже такой специалист по разгадыванию тайн, как спектроскоп, оказался в тупике, поскольку линия, которую он выделяет из полярного сияния, не совпадает с линией ни одного из известных веществ. Подобная линия есть
в зодиакальном свете, это правда, но это мало чем поможет, потому что
Хотя некоторые астрономы считают, что зодиакальный свет возникает из-за скопления метеоров вокруг Солнца, в целом он считается таким же загадочным, как и само полярное сияние.

 Какова бы ни была природа полярного сияния, давно известно, что оно тесно связано с явлениями земного магнетизма.
Всякий раз, когда можно наблюдать яркое полярное сияние, мир обязательно настигает то, что Гумбольдт называл магнитной бурей — «бурей», которая никак не проявляется для человеческих органов чувств, кроме как в виде отклонения магнитной стрелки и искрения электрического провода. Такие магнитные бури
Любопытно, что солнечные бури также связаны с пятнами на Солнце — как именно, никто не объяснил, хотя сам факт не вызывает сомнений. Солнечные пятна,
по-видимому, напрямую связаны с полярными сияниями, и каждое из этих явлений проходит через периоды наибольшей и наименьшей частоты в соответствующих циклах продолжительностью около одиннадцати лет.

Ещё сто лет назад Гершель предположил, что изменения в
количестве солнечных пятен напрямую влияют на погоду на Земле.
Он попытался доказать это, используя цену на пшеницу в качестве
критерия климатических условий и одновременно проводя тщательные наблюдения
о солнечных пятнах. Из его попыток в этом направлении не вышло ничего определённого, поскольку этот вопрос слишком сложен, чтобы его можно было решить без длительных наблюдений. Однако в последнее время метеорологи, особенно в тропиках, склонны думать, что они находят доказательства какой-то связи между солнечными пятнами и погодой, как и предполагал Гершель. Действительно, мистер Мелдрам утверждает, что существует явное совпадение между периодами появления большого количества солнечных пятен и сезонами проливных дождей в Индии.

То, что такая связь существует, кажется вполне вероятным. Но
Современный метеоролог, опираясь на мудрость прошлого, крайне осторожно относится к приписыванию астрономическим явлениям случайных эффектов.
Ему трудно забыть, что до недавнего времени все климатические условия были связаны с фазами Луны; что не так давно потоки падающих звёзд считались «предвестниками» определённой погоды; и что «равноденственная буря» считалась верностью, пока бесчувственная рука статистики не изгнала её с лица земли.


Однако вполне возможно, что
Наука будущего может выявить связи между погодой и солнечными пятнами, полярными сияниями и земным магнетизмом, о которых мы пока можем только мечтать. Однако до тех пор эти явления будут с большой неохотой допускаться во внутренний круг метеорологии.
 В наш век концентрации и специализации эта наука всё больше и больше занимается погодой и климатом. Его приверженцы больше не
уделяют внимания звёздам, планетам, кометам или
падающим звёздам, которые когда-то считались главными предвестниками погоды
мудрость; и они даже косо смотрят на луну и просят её
объяснить, почему она тоже не должна быть исключена из их владений.
 Не меньше их заботит недра земли, поскольку они
узнали, что центральные источники тепла, которые Майран считал
основным источником тепла в воздухе, не могут претендовать на такое звание. Даже такие проблемы, как несовпадение магнитного полюса с
географическим и уменьшение силы земного магнетизма от магнитных
полюсов к магнитному экватору, как впервые обнаружил Гумбольдт, не были решены.
то, что это происходит, вызывает у них лишь вялый интерес; ведь, как известно, магнетизм никак не связан с климатом или погодой.



Испарение, образование облаков и роса
Однако есть по крайней мере одна форма метеора, которая интересовала наших предков и метеорологическую значимость которой они не переоценивали.
Это водяной пар. О том, насколько велик был интерес к этому знакомому
метеориту в начале века, свидетельствует количество существовавших
тогда теорий о нём; и эти противоречащие друг другу теории
Это также свидетельствует о том, с какой трудностью объяснялось такое привычное явление, как испарение воды.

 Франклин предположил, что воздух растворяет воду так же, как вода растворяет соль, и эта теория была популярна до тех пор, пока Делюк не опроверг её, показав, что в вакууме вода испаряется даже быстрее, чем в воздухе.  Собственная теория Делюка, заимствованная у более ранних химиков, заключалась в том, что испарение — это химическое соединение частиц воды с частицами гипотетического элемента — тепла. Эразм Дарвин объединил две теории, предположив, что воздух может удерживать различное количество
пар в простом растворе и, кроме того, постоянный компонент в химическом соединении с теплородом.


Не обращая внимания на эти противоречивые взгляды, этот удивительно самобытный гений, Джон Дальтон, впоследствии ставший, пожалуй, величайшим из химиков-теоретиков, взялся за решение этого вопроса и решил его, показав, что вода существует в воздухе как совершенно независимый газ. Он
частично разобрался в этом вопросе в 1793 году, когда был опубликован его первый том метеорологических эссе; но полное понимание проблемы пришло к нему в 1801 году.  Ценность его исследований заключалась в том, что
Его теория была признана, но обоснованность его гипотезы долго и горячо оспаривалась.

 Пока природа испарения была предметом споров, вопрос об осаждении, разумеется, оставался открытым.  Самой известной теорией того периода была теория, сформулированная доктором Хаттоном в докладе, прочитанном перед Эдинбургским королевским обществом и опубликованном в сборнике трудов, в котором также была опубликована эпохальная статья того же автора по геологии. Эта «теория дождя» объясняла выпадение осадков охлаждением потока насыщенного влагой воздуха при контакте с более холодным воздухом.
В настоящее время предполагается, что избыток влаги выпадает в осадок в химическом смысле, подобно тому как избыток соли, растворённой в горячей воде, выпадает в осадок, когда вода остывает. Идея о том, что охлаждение насыщенного влагой воздуха приводит к выпадению влаги в осадок, является зерном истины, которое делает эту работу Хаттона важной. Все последующие правильные теории строились на этом фундаменте.

 «Предположим, что поверхность Земли полностью покрыта водой», — писал Хаттон.
— сказал Хаттон, — и что Солнце неподвижно и всегда находится в вертикальном положении
в одном месте; тогда, согласно законам теплообмена и разрежения, в атмосфере
сформировалась бы циркуляция, направленная от тёмного и холодного
полушария к нагретому и освещённому месту во всех направлениях,
к месту наибольшего холода.

«Поскольку атмосфера этой Земли постоянно охлаждается, это жидкое тело может достичь лишь определённой степени нагрева.
Эта степень будет регулярно снижаться от центра освещённости к противоположной точке земного шара, наиболее удалённой от света и тепла.
»Между этими двумя областями, где очень жарко и очень холодно, в любом месте можно было бы обнаружить два потока воздуха, движущихся в противоположных направлениях. Если предположить, что оба этих потока воздуха достаточно насыщены влагой, то, поскольку они имеют разную температуру, в какой-то средней области атмосферы будет происходить непрерывная конденсация водяного пара в результате смешения части этих двух противоположных потоков.

«Следовательно, есть основания полагать, что в этом предполагаемом случае на поверхности земного шара образовались бы три различных региона —
жаркая область, умеренная область и холодная область. Эти три области будут оставаться неподвижными, и процессы в каждой из них будут непрерывными.
В жаркой области не будет происходить ничего, кроме испарения и нагревания.
Облака не смогут образоваться, потому что при переходе от прозрачной атмосферы к непрозрачной она будет немедленно нагреваться под воздействием света, и, таким образом, сконденсированная вода снова будет испаряться. Но эта
сила солнца когда-нибудь иссякнет, и тогда начнётся область умеренного тепла и постоянных дождей. Это не
Вполне вероятно, что область умеренного климата простиралась бы далеко за пределы области света, а в тёмном полушарии находилась бы область экстремального холода и абсолютной сухости.

"Теперь предположим, что Земля вращается вокруг своей оси в положении, соответствующем равноденствию. Таким образом, жаркий регион превратился бы в зону, в которой были бы день и ночь. Следовательно, здесь было бы гораздо прохладнее, чем в жарком регионе, который мы рассматриваем. И здесь, возможно, происходили бы периодические процессы конденсации и испарения
влажность, соответствующая смене дня и ночи. Поскольку в область жаркой крайности будет привнесена умеренность,
то эффект от этого изменения будет ощущаться по всему земному шару, каждая часть которого теперь будет освещена, а следовательно, в той или иной степени нагрета. Таким образом,
у нас будет линия сильного нагрева и испарения, переходящая с каждой стороны в точку сильного холода и замерзания. Между этими двумя крайностями — жарой и холодом — в каждом полушарии находится регион с умеренным климатом по отношению к жаре, но с высокой влажностью.
Атмосфера, возможно, состоит из постоянных дождей и конденсата.

"Сформировавшееся предположение должно показаться крайне неподходящим для того, чтобы сделать этот
шар пригодным для жизни во всех его частях; но, увидев, как ночь и день смягчают воздействие жары и холода в любом месте, мы теперь готовы рассмотреть последствия предположения о том, что этот
шар вращается вокруг Солнца с определённым наклоном своей оси.
Благодаря этому прекрасному изобретению сравнительно необитаемый земной шар теперь разделён на два полушария, каждое из которых, таким образом, снабжено
летний и зимний сезоны. Но наш нынешний взгляд ограничен
испарением и конденсацией влаги; и в этом чередовании
сезонов должно быть предусмотрено достаточно возможностей для
этих чередующихся процессов в каждой части планеты; ведь по мере
того, как вертикальное положение Солнца смещается от одного
тропика к другому, тепло и холод, изначальные причины испарения
и конденсации, должны распространяться по всему земному шару,
вызывая либо ежегодные сезоны дождей, либо суточные сезоны
конденсации и испарения, либо оба этих сезона, в большей или
меньшей степени, то есть в некоторой степени.

«Первоначальной причиной движения в атмосфере является влияние
солнца, нагревающего поверхность земли, обращённую к этому светилу.
Мы не предполагаем, что эта поверхность была одинаковой формы и из одного и того же вещества; отсюда следует, что годовые и, возможно, суточные движения солнца будут вызывать регулярное выпадение осадков в одних регионах и испарение влаги в других; и это будет происходить регулярно в определённые сезоны и не будет меняться». Но ничто не может быть дальше от истины
Это предположение, основанное на естественном строении Земли, поскольку
глобус состоит из моря и суши, которые не имеют правильной формы или сочетания, а поверхность суши также неровная из-за возвышенностей и впадин и различается по влажности и сухости в той части, которая подвергается воздействию тепла, вызывающего испарение. Следовательно,
источником наиболее ценных движений в жидкой атмосфере с водяным
паром является, в большей или меньшей степени, насколько это допускают другие природные процессы,
источник наиболее неравномерного смешения различных частей
эта упругая жидкость, независимо от того, насыщена она водяным паром или нет.

"Согласно теории, для образования дождя не требуется ничего, кроме смешения частей атмосферы, содержащих влагу, и смешения частей, находящихся в разной степени нагретости. Но мы уже рассмотрели причины насыщения каждой части атмосферы влагой и смешения частей, находящихся в разной степени нагретости.
Следовательно, на всей поверхности земного шара время от времени должны происходить более или менее интенсивные дожди и испарения; а также в каждом
Следует отметить, что эти превратности происходят с некоторой тенденцией к регулярности, которая, однако, может быть настолько нарушена, что во многих случаях её едва ли можно различить.  Переменные ветры и переменчивые дожди следует ожидать в зависимости от того, насколько неравномерно распределены суша и вода в том или ином месте.
Регулярные ветры следует ожидать в зависимости от однородности поверхности, а регулярные дожди — в зависимости от регулярных изменений тех ветров, которые создают необходимую для дождя смесь в атмосфере. Но как это будет
Следует признать, что это справедливо почти для всей Земли, где дождь выпадает в соответствии с указанными здесь условиями. Таким образом, теория согласуется с природой, а природные явления объясняются теорией. (1)


Следующую амбициозную попытку объяснить явления, связанные с водяными метеорными потоками, предпринял Люк Ховард в своей замечательной статье об облаках, опубликованной в журнале Philosophical Magazine в 1803 году. Именно в этой статье впервые были использованы названия «перистые облака», «кучевые облака», «слоисто-кучевые облака» и т. д., которые впоследствии получили широкое распространение.
предложено. В этой статье Говард признает, что он в долгу перед Далтоном
за теорию испарения; тем не менее, он по-прежнему придерживается идеи, что
пар, хотя и не зависит от воздуха, соединяется с частицами
калорийности. Он утверждает, что облака состоят из пара, который ранее поднялся с земли, опровергая мнение тех, кто считает, что облака образуются в результате соединения водорода и кислорода, которые независимо друг от друга существуют в воздухе.
Однако он согласен с этими теоретиками в том, что электричество в значительной степени влияет на процесс образования облаков
формирование. Он выступает против мнения Делюка и Де Соссюра о том, что облака
состоят из частиц воды в форме полых пузырьков
(короче говоря, миниатюрных воздушных шариков, возможно, наполненных водородом), которые
несостоятельным мнением было возрождение теории образования всего
пара, которую доктор Галлей отстаивал в начале восемнадцатого века.

Особый интерес представляют взгляды Говарда на образование росы.
Он объясняет это тем, что частицы тепла покидают пар и переходят в холодное тело, оставляя воду на поверхности.
Это, пожалуй, так близко к истине, как можно было ожидать, пока господствовала старая идея о материальности тепла.
Однако Говард считал, что роса обычно образуется в воздухе на некоторой высоте и оседает на поверхности, опровергая мнение, которое было распространено во Франции и Америке (где его активно отстаивал Ноа Вебстер), что роса поднимается с земли.

Полное решение проблемы образования росы, которое на самом деле
включало в себя весь вопрос о выпадении водяного пара в любой форме, было найдено доктором У. К. Уэллсом, американцем по происхождению.
Однако после детства его жизнь протекала в Шотландии (где в молодости он дружил с Дэвидом Юмом) и в Лондоне.
Вдохновлённый, без сомнения, исследованиями Мака, Хаттона и их коллег из Эдинбургской школы, Уэллс уже в 1784 году проводил наблюдения за испарением и выпадением осадков, но его внимание привлекали и другие вещи.
и хотя он утверждает, что эта тема часто приходила ему в голову, он не возвращался к ней всерьёз примерно до 1812 года.

 Тем временем Румфорд, Дэви и Лесли провели наблюдения за теплом.
проложил путь к правильному толкованию фактов — в отношении самих фактов уже давно существовало практическое единодушие.
Доктор  Блэк своими наблюдениями за скрытой теплотой действительно дал ключ к пониманию всех последующих дискуссий на тему конденсации пара.
С тех пор было известно, что при испарении воды поглощается тепло, а при конденсации оно выделяется. В 1788 году доктор Дарвин в докладе перед Королевским обществом показал, что воздух при сжатии выделяет тепло, а при расширении поглощает его. Дальтон в своём эссе
В 1793 году он объяснил это явление конденсацией и испарением воды, содержащейся в воздухе.


Но некоторые любопытные и загадочные наблюдения, о которых профессор Патрик
 Уилсон, профессор астрономии в Университете Глазго, сообщил Королевскому обществу Эдинбурга в 1784 году, а также некоторые аналогичные наблюдения, сделанные мистером Сиксом из Кентербери несколько лет спустя, так и остались необъяснёнными. Оба этих джентльмена заметили, что воздух там, где образуется роса, холоднее, чем на высоте нескольких футов.
Они пришли к выводу, что роса при образовании поглощает тепло, что явно противоречит
установленные физические принципы.

 Уэллсу оставалось лишь в своей знаменитой статье 1816 года показать, что эти наблюдатели просто поставили телегу впереди лошади. Он ясно дал понять, что воздух не становится холоднее из-за образования росы, а роса образуется из-за того, что воздух становится холоднее — из-за излучения тепла твёрдыми телами, на которых образуется роса. Сама роса при образовании отдаёт скрытую теплоту и тем самым стремится выровнять температуру.

Статья Уэллса — прекрасный пример ясного изложения
о чётко продуманных экспериментах и логических выводах, которые мы
были бы несправедливы по отношению к нему, если бы не представили их полностью. Упоминание автором наблюдений Сикса и Уилсона придаёт дополнительную ценность его собственному изложению.


 Эссе доктора Уэллса о росе
 «Осенью 1784 года в результате грубого эксперимента я пришёл к выводу, что образование росы сопровождается выделением холода. В 1788 году в первом томе «Трудов Королевского общества Эдинбурга» была опубликована статья о гололёде, написанная мистером Патриком
Уилсоном из Глазго. В ней говорилось о том, что гололёд — это
что этот джентльмен придерживался такого мнения до того, как оно пришло в голову мне. В том же году мистер Сикс из Кентербери упомянул в докладе, представленном Королевскому обществу, что в ясные и влажные ночи он всегда обнаруживал, что ртутный столбик в термометре, положенном на землю на лугу неподалёку от его дома, был ниже, чем в аналогичном термометре, подвешенном в воздухе на высоте шести футов над первым. В одну из ночей разница составила пять градусов по шкале Фаренгейта. Мистер Сикс, однако, не предполагал, что это может понравиться
По мнению мистера Уилсона и моему, холод был вызван образованием росы.
Но я предположил, что это произошло отчасти из-за низкой температуры воздуха, из-за которой роса, уже образовавшаяся в атмосфере, опустилась на землю, а отчасти из-за испарения влаги с земли, на которой стоял его термометр. Догадка мистера Уилсона и наблюдения мистера Сикса, а также
многие факты, которые я впоследствии узнал из прочитанного,
укрепили меня в этом мнении; но до осени я не предпринимал никаких попыток
В 1811 году я решил провести эксперимент, чтобы проверить, так ли это, хотя в то время эта мысль почти ежедневно приходила мне в голову. Случилось так, что в то время года я оказался в той местности ясной и безветренной ночью. Я положил термометр на траву, покрытую росой, и подвесил второй термометр в воздухе на высоте двух футов от первого. Через час термометр на траве показал на восемь градусов по шкале Фаренгейта ниже, чем термометр в воздухе. Поскольку аналогичные результаты были получены в ходе
нескольких похожих экспериментов, проведённых той же осенью, я решил
Следующей весной я решил продолжить эту тему с некоторой долей постоянства и с этой целью часто наведывался в дом одного из моих друзей, который живёт в Суррее.

«По прошествии двух месяцев мне показалось, что я собрал достаточно информации для публикации.
Но, к счастью, готовясь к публикации, я случайно наткнулся на небольшую посмертную работу мистера Сикса, напечатанную в Кентербери в 1794 году, в которой описываются различия, наблюдаемые в росистые ночи между термометрами, установленными на траве, и термометрами, установленными в воздухе.
Эти различия намного больше тех, что упоминаются в статье, представленной им в
Королевское общество в 1788 году. В этой работе холод, исходящий от травы, объясняется, согласно мнению мистера Уилсона, исключительно росой, оседающей на ней. Ценность моих собственных наблюдений, как мне теперь кажется, значительно снизилась, хотя они охватывали многие аспекты, оставленные без внимания мистером Сиксом. Я отказался от намерения обнародовать их. Однако вскоре после этого,
при более тщательном рассмотрении вопроса, я начал подозревать,
что мистер Уилсон, мистер Сикс и я сам допустили ошибку,
считая, что холод, сопровождающий появление росы, является следствием её образования
этой жидкости. Поэтому я возобновил свои эксперименты и с их помощью, как мне кажется, не только подтвердил справедливость своих подозрений,
но и установил истинную причину образования росы и некоторых других природных явлений, которые до сих пор не получили достаточного объяснения.
Теперь я осмеливаюсь представить на рассмотрение учёных отчёт о некоторых моих исследованиях, не привязываясь к порядку их проведения, а также о различных выводах, которые можно сделать на их основе, в сочетании с фактами и мнениями, уже опубликованными другими авторами:

"Есть различные события в природе, которые, кажется, меня строго
союзные росы, хотя их отношение к нему не всегда удается с первого взгляда
слушать. Изложение и объяснение некоторых из них составят
заключительную часть настоящего эссе.

"1. Однажды зимним утром я заметил, что все стёкла в окнах моей спальни изнутри были влажными, но те, которые ночью были закрыты внутренними ставнями, были гораздо более влажными, чем те, которые не были закрыты.  Предположим, что
это разнообразие внешнего вида зависело от разницы температур.
Я приложил обнажённые колбы двух чувствительных термометров к закрытому и открытому окну.
На первом я обнаружил, что температура на три градуса ниже, чем на втором.
Воздух в комнате, хотя в ней и не было огня, в это время был на одиннадцать с половиной градусов теплее, чем снаружи. Подобные эксперименты проводились и в другие дни.
Их результаты показали, что температура внутреннего воздуха
превышала температуру наружного воздуха на 8–18 градусов.
температура закрытых стёкол будет на 1–5 градусов ниже, чем у открытых;
закрытые стёкла иногда покрываются конденсатом, в то время как открытые остаются сухими;
что в другое время на обеих поверхностях не было влаги; что на внешней стороне закрытых и открытых стёкол наблюдались схожие различия в отношении тепла, хотя и не такие значительные, как на внутренней поверхности; и что количество этих различий не зависело от того, была ли погода пасмурной или ясной, при условии, что температура внутреннего воздуха превышала температуру наружного в обоих случаях.

«Отдаленная причина этих различий не сразу стала очевидной.
Однако вскоре я понял, что закрытая ставня защищала стекло, которое она закрывала, от тепла, излучаемого стенами и мебелью в комнате, и таким образом поддерживала его температуру ближе к температуре наружного воздуха, чем могли бы быть те части, которые, будучи открытыми, получали тепло, излучаемое упомянутыми выше предметами.

«Проводя эти эксперименты, я редко замечал, чтобы внутренняя поверхность какого-либо окна была хоть немного запотевшей, хотя их могло быть от восьми до двенадцати
на несколько градусов холоднее, чем основная масса воздуха в комнате; в то время как на открытом воздухе я часто замечал, что на предметах, которые всего на три-четыре градуса холоднее окружающей среды, образуется обильная роса. Сначала это меня удивило, но теперь причина кажется очевидной. Воздух в комнате когда-то был частью внешней атмосферы, а затем нагрелся, и в него могли попасть небольшие частицы, увеличившие его первоначальную влажность. Его постоянно приходилось сильно охлаждать, прежде чем он
хотя бы приблизился к прежнему состоянию, когда в нём достаточно воды;
в то время как весь наружный воздух обычно ночью почти насыщен влагой
и поэтому легко образует росу на телах, которые лишь немного холоднее его.

"Когда воздух в помещении теплее, чем внешняя атмосфера,
влияние наружной ставни на температуру стекла в окне будет прямо противоположным тому, о чём говорилось выше; поскольку
она должна препятствовать излучению в атмосферу тепла,
передаваемого через стекло из помещения.

"2. Граф Румфорд, по-видимому, был прав, предположив, что
Жители некоторых жарких стран, которые спят по ночам на крышах своих домов, во время такого сна охлаждаются за счёт излучения тепла в небо. Или, выражаясь его словами, они получают охлаждающие лучи с небес. Ещё одним подобным фактом является то, что мы часто чувствуем себя более продрогшими, когда ночью выходим из дома на улицу, чем можно было бы ожидать, учитывая холод внешней атмосферы. Говорят, что причиной является
быстрота перехода от одной ситуации к другой. Но если бы дело было в этом
По этой причине такой же холод ощущался бы и днём, когда разница в температуре между внутренним и внешним воздухом была бы такой же, как ночью, но это не так. Кроме того, если я могу доверять собственным наблюдениям, ощущение холода по этой причине сильнее в ясную, чем в пасмурную ночь, и в сельской местности, чем в городах.
По-видимому, эти явления можно объяснить следующим образом:

«В течение дня, когда мы находимся на открытом воздухе, наши тела, хотя и не подвергаются прямому воздействию солнечных лучей, всё же постоянно получают
Тепло от них передается посредством отражения от атмосферы. Это тепло, хотя и не сильно влияет на температуру воздуха, через который проходит,
обеспечивает нам некоторую компенсацию за тепло, которое мы излучаем в небо. Ночью, если небо затянуто облаками,
мы также получаем некоторую компенсацию как в городе, так и за его пределами, хотя и в меньшей степени, чем днем, поскольку облака отражают к земле значительное количество тепла. Но в ясную ночь в открытой части страны нам почти ничего не удастся вернуть
вверху вместо тепла, которое мы излучаем вверх. В городах, однако,
даже в самые ясные ночи будет обеспечена некоторая компенсация за
тепло, которое мы теряем на открытом воздухе, тем, которое излучается к нам от
солнца, окружающего здания.

"Временами мы теряем тепло из-за радиации, которую получаем незначительно.
вероятно, следует компенсировать излучением других тел.
значительная часть вредного воздействия ночного воздуха объясняется.
Декарт говорит, что это происходит не из-за росы, как считали его современники, а из-за выпадения некоторых вредных веществ
пары, которые выделяются из земли в жаркий день и затем конденсируются из-за холода ясной ночи.
Рассматриваемые явления, безусловно, не могут быть вызваны росой, поскольку в умеренном климате она не образуется на здоровом человеческом теле.
Тем не менее они могут быть вызваны той же причиной, которая приводит к образованию росы на тех веществах, которые, в отличие от человеческого тела, не обладают способностью вырабатывать тепло для восполнения того, что они теряют в результате излучения или каким-либо другим способом. (2)


Из этого объяснения стало понятно, почему в ясную ночь образуется роса
нет облаков, которые отражали бы тепловое излучение. В сочетании с теорией Дальтона о том, что пар — это самостоятельный газ, количество которого в любом заданном пространстве ограничено температурой этого пространства, это решение проблемы образования облаков, дождя, снега и изморози. Таким образом, эта статья Уэллса положила конец эпохе спекуляций в области метеорологии, как и статья Хаттона 1784 года положила ей начало. Тот факт, что в томе, содержащем статью Хаттона, была опубликована его эпохальная статья по геологии, удивительным образом перекликается с тем фактом, что в томе Уэллса была опубликована статья Хаттона.
В книгу также вошло его эссе об альбинизме, в котором впервые была сформулирована теория естественного отбора, как Чарльз Дарвин открыто признал после того, как его собственные усилия сделали эту теорию знаменитой.


 ИЗОТЕРМЫ И ОКЕАНСКИЕ ТЕЧЕНИЯ

Уже на следующий год после публикации статьи доктора Уэллса появился
во Франции третий том "Воспоминаний о физическом состоянии и химии"
la Societe d'Arcueil, и была положена начало новой эпохе в метеорологии.
Общество, о котором шла речь, было численно незначительной группой, насчитывающей
всего дюжину членов; но каждое имя было известным: Араго, Берард,
Бертолле, Био, Шапталь, Де Кандоль, Дюлонг, Гей-Люссак, Гумбольдт,
Лаплас, Пуассон и Тенар - все они редкие личности. Небольшая опасность
что мемуары такой группы будут отправлены на пыльные полки
где место большинству трудов обществ - такой компании не подадут "молоко для младенцев"
.

Интересующий нас документ завершает этот третий и
последний том мемуаров. Она называется «Об изотермических линиях и распределении тепла на земном шаре».
Автор — Александр Гумбольдт. Излишне говорить, что тема раскрыта мастерски
Таким образом. Распределение тепла на поверхности земного шара, на склонах гор, в недрах Земли; причины, регулирующие такое распределение; климатические последствия — вот темы, которые обсуждаются.
 Но что придаёт этой статье эпохальный характер, так это введение изотермических линий, которые опоясывают Землю в произвольном направлении, соединяя места с одинаковой среднегодовой температурой и тем самым закладывая основу для науки сравнительной климатологии.

Действительно, попытка сравнительного изучения климата не была чем-то новым.
Майран попытался сделать это в своих работах, в которых он развивал свои причудливые идеи о центральном излучении тепла. Эйлер привлёк к этой теме свой глубокий математический гений и пришёл к «необычному выводу, что под экватором в полночь холод должен быть сильнее, чем на полюсах зимой».
В частности, Ричард Кирван, английский химик, объединил математические и эмпирические методы и рассчитал температуру для всех широт. Но Гумбольдт отличается от всех своих предшественников тем, что
он понял, что в основе всех подобных вычислений должна лежать не теория, а факты. Он провёл изотермические линии не там, где они должны были бы находиться на идеальном глобусе в соответствии с оккультными расчётами, а там, где они находятся на нашем глобусе в соответствии с практическими измерениями с помощью термометра. Лондон, например, находится на той же широте, что и южная оконечность Гудзонова залива; но изотерма Лондона, по Гумбольдту, проходит через Цинциннати.

Конечно, такие различия в климатических условиях между местами, расположенными на одной широте, были известны давно. Как отмечает сам Гумбольдт,
Первые поселенцы в Америке были поражены, обнаружив, что им
приходится приспосабливаться к суровому климату, к которому их не
подготовил европейский опыт. Более того, проницательные путешественники, в частности
 спутник Кука во втором путешествии, молодой Джордж Форстер,
отметили, что западные границы континентов в регионах с умеренным
климатом всегда теплее, чем соответствующие широты на их восточных
границах. И, конечно, верно то, что температура в прибрежных районах
ниже, чем в глубине материка.
Континенты были известны давно. Но изотермические линии Гумбольдта впервые придали этим идеям осязаемость и сделали возможным по-настоящему научное изучение сравнительной климатологии.

 При изучении этих линий, особенно с учётом дальнейших наблюдений, стало ясно, что они расположены не хаотично, а в зависимости от географических условий, которые в большинстве случаев несложно определить. Сам Гумбольдт очень чётко обозначил основные причины, которые приводят к отклонениям от нормы.
средняя — или, как позже выразился Дав, нормальная — температура для любой заданной широты. Например, среднегодовая температура в регионе
(в основном в Северном полушарии) повышается из-за близости
западного побережья; из-за разделения континента на полуострова;
из-за наличия открытых морей на севере или континентальных
поверхностей, излучающих тепло, на юге; из-за горных хребтов,
защищающих от холодных ветров; из-за того, что болота замерзают
редко; из-за отсутствия лесов на сухой песчаной почве; из-за
безмятежности неба в
летние месяцы и близость к океаническому течению, приносящему воду с более высокой температурой, чем у окружающего моря.


Условия, противоположные этим, конечно же, приводят к снижению температуры. Одним словом, Гумбольдт говорит, что климатическое распределение тепла зависит от соотношения суши и моря, а также от «гипсометрической конфигурации континентов». Он утверждает, что «великие метеорологические явления невозможно понять, если рассматривать их независимо от геогностических связей». Эта истина, как и большинство других,
Общие принципы кажутся достаточно простыми, если на них обратить внимание.

 Обладая широким воображением, которое было ему свойственно, Гумбольдт
говорил об атмосфере как о «воздушном океане, в нижних слоях
и на отмелях которого мы живём», и изучал атмосферные явления
всегда в сравнении с явлениями другого океана — водного.  В
каждом из этих океанов есть обширные постоянные течения,
всегда направленные в определённую сторону, которые сильно
меняют климатические условия в каждой зоне. Воздушный океан — это огромный водоворот, в котором всё кипит
Воздух всегда поднимается под воздействием солнечного тепла на экваторе и
движется в виде верхнего течения к одному из полюсов, в то время как нижнее течение
от полюсов, которое становится пассатом, движется к экватору, чтобы занять его место.


Но перегретый экваториальный воздух, остывая, опускается на поверхность в умеренных широтах и продолжает свой путь к полюсам в виде
антипассата. Пассаты отклоняются к западу,
потому что, приближаясь к экватору, они постоянно проходят над поверхностями Земли, которые вращаются всё быстрее и быстрее, и поэтому, как
Они как бы отстают — на это указал Хэдли в 1735 году, но его объяснение не было принято до тех пор, пока Дальтон не разработал его самостоятельно и не обнародовал в 1793 году. По противоположной причине антициклоны отклоняются к востоку.
Поэтому западные границы континентов в умеренных широтах омываются влажными морскими бризами, в то время как их восточные границы лишены этого охлаждающего влияния.

В океане воды основные течения представляют собой более чётко очерченные потоки — настоящие реки в море. Из них лучше всего
Наиболее известным и чётко очерченным является Гольфстрим.
Он берёт начало в экваториальном течении, которое под действием
пассатов отклоняется на север у мыса Сент-Роке, входит в Карибское море и Мексиканский залив и в конце концов выходит через Флоридский пролив, пересекая Атлантический океан и согревая берега Европы.

 По крайней мере, таким Гольфстрим был для Гумбольдта. Однако со времён
его жизни океанические течения в целом и это течение в частности
стали предметом бесконечных споров, которые не утихают до сих пор
Являются ли причины или следствия Гольфстрима именно такими, какими их представлял Гумбольдт, как и другие учёные того времени?
Примерно в середине века лейтенант М. Ф. Мори, выдающийся
американский гидрограф и метеоролог, выдвинул теорию о том, что
главной причиной течений является гравитация. Он утверждал, что разница
в плотности, вызванная разницей в температуре и солёности, может
в достаточной мере объяснить океаническую циркуляцию. Эта теория приобрела
большую популярность благодаря широкому распространению книги Мори «Физика»
«География моря», которая, как говорят, выдержала больше изданий,
чем любая другая научная книга того времени; но она была умело и
решительно опровергнута доктором Джеймсом Кроллом, шотландским геологом, в его
«Климате и времени», а в последнее время старая теория о том, что океанические течения
обусловлены пассатами, снова стала популярной. Действительно, совсем недавно была создана модель, с помощью которой, как утверждается, было продемонстрировано, что преобладающие ветры в направлении реальных пассатов могут создавать такое течение, как Гольфстрим.

В то же время нет никакой уверенности в том, что гравитация не влияет на ситуацию настолько, чтобы вызвать незаметную общую океаническую циркуляцию, независимую от Гольфстрима и подобных ему заметных течений и по своим основным характеристикам схожую с полярно-экваториальной циркуляцией воздуха. Идея о такой океанической циркуляции была впервые подробно изложена профессором Ленцем из Санкт-Петербурга в 1845 году, но получила всеобщее признание только после того, как доктор Карпентер независимо от других учёных пришёл к этой идее более двадцати лет спустя.
Концепция очевидна, однако предполагаемый факт такой циркуляции вызывает жаркие споры, и вопрос до сих пор остаётся открытым.


Но независимо от того, происходит ли такая общая циркуляция океанических вод, не подлежит сомнению, что признанные течения переносят огромное
количество тепла из тропиков к полюсам. Доктор Кролл, который,
возможно, уделил физике этого вопроса больше внимания, чем кто-либо другой, подсчитал, что Гольфстрим переносит на север
Атлантический океан получает в четыре раза меньше тепла, чем это тело — непосредственно от
Он утверждает, что если бы не перенос тепла этим и другими тихоокеанскими течениями, то только узкая тропическая зона на земном шаре была бы достаточно тёплой для обитания существующей фауны. Доктор
Кролл утверждает, что небольшого изменения в соотношении северных и южных пассатов (которое, по его мнению, происходило в разные периоды в прошлом) было бы достаточно, чтобы изменить экваториальное течение, которое сейчас питает Гольфстрим, и направить его основную массу на юг, а не на север, под углом мыса Сент-Роке. Таким образом,
Гольфстрим будет подавлен в зародыше, и, по оценкам доктора Кролла, последствия будут катастрофическими для Северного полушария.
 Антициклоны, которые сейчас согреваются Гольфстримом, будут дуть холодными ветрами вдоль берегов Западной Европы, и, по всей вероятности, в Северном полушарии наступит ледниковый период.

Те же последствия, по крайней мере для Европы, по всей видимости,
наступили бы, если бы Панамский перешеек погрузился в море,
позволив Карибскому течению попасть в Тихий океан. Но
Геолог говорит нам, что этот перешеек образовался сравнительно недавно, в геологическом смысле, хотя есть предположение, что некоторое время назад между двумя континентами существовала временная сухопутная связь.
Значит ли это, что две Америки, объединяясь и разъединяясь, влияли на климат другого полушария? По-видимому, да, если оценки влияния Гольфстрима верны.
От Панамы до России далеко. Тем не менее вполне возможно, что метеоролог сможет чему-то научиться у геолога из Центральной Америки
что-то, что позволит ему объяснить палеонтологам Европы, как получилось, что в одно время мамонты и носороги бродили по Северной Сибири, а в другое время северные олени и овцебыки бродили вдоль берегов Средиземного моря.

 Я сказал, что это возможности, а не вероятности. И всё же даже слабый намёк на столь заманчивую возможность
наглядно демонстрирует истинность проницательного наблюдения Гумбольдта о том, что метеорологию можно понять должным образом, только изучая её в связи с родственными науками. В природе нет изолированных явлений.


ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ
И всё же нельзя отрицать, что главная забота метеоролога должна быть связана с другой средой — «океаном воздуха, на отмели которого мы живём».
Ведь что бы ни делали водные потоки для переноса тепла, именно ветры влияют на его окончательное распределение. Как и утверждал доктор Кролл, воды Гольфстрима не согревают берега Европы напрямую.
Они нагревают антициклонические ветры, которые затем дуют над континентом.  И повсюду тепло, накопленное водой,
начинает оказывать существенное влияние на изменение климата не столько за счёт прямой радиации, сколько за счёт диффузии через воздушную среду.


Эта очевидная важность воздушных течений привела к их практическому изучению задолго до того, как метеорология получила статус науки.
Объяснение Дальтоном пассатов заложило основу для науки о динамике ветра ещё до начала XIX века.
Но никаких существенных продвижений в этом направлении не было до
1827 года, когда Генрих В. Дове из Кёнигсберга, впоследствии ставший известным
Будучи, пожалуй, самым выдающимся метеорологом своего поколения, он включил ветер в число объектов своих тщательно продуманных статистических исследований в области климатологии.

 Дав классифицировал ветры как постоянные, периодические и переменные. Его
великое открытие состояло в том, что все ветры, независимо от их характера, а не только постоянные ветры, попадают под влияние вращения Земли, отклоняясь от своего курса и, следовательно, приобретая вращательное движение. Короче говоря, все местные ветры являются небольшими завихрениями в большом полярно-экваториальном вихре и имеют тенденцию к самовоспроизводству.
В миниатюре показан характер этого огромного водоворота. Впервые было замечено, что временные или переменчивые ветры подпадают под действие закона.

Спустя поколение профессор Уильям Феррел, американский метеоролог,
который заинтересовался этой темой после прочтения диссертации Мори об океанских ветрах, сформулировал общий математический закон,
согласно которому любое тело, движущееся по прямой линии вдоль поверхности Земли в любом направлении, из-за вращения Земли отклоняется вправо на севере и влево на юге.
рука в южном полушарии. Этот закон был сформулирован ещё в 1835 году французским физиком Пуассоном, но тогда никто не воспринимал его иначе как математическую диковинку. Его истинное значение было понято только после того, как профессор Феррел независимо открыл его заново (точно так же, как Дальтон заново открыл забытый закон Хэдли о пассатах) и применил его к движению воздушных потоков.

Затем стало ясно, что в этом и заключается ключ к пониманию феномена атмосферной циркуляции, от великого полярно-экваториального водоворота, который проявляется
В пассатах он превращается в самый незначительный вихрь, который
называют локальным штормом. И чем больше изучались эти явления,
тем более поразительной казалась параллель между большим водоворотом
и этими меньшими вихрями. Точно так же, как вся атмосферная масса каждого
полушария, если рассматривать её как единое целое, вращается
вокруг полюса этого полушария, так и локальные возмущения
внутри этого огромного потока всегда принимают форму вихрей
вокруг локального центра шторма, который, в свою очередь, движется
в основном потоке, как часто можно увидеть небольшой водоворот в воде,
который несёт вместе с основным потоком. Иногда локальный водоворот,
как бы попавший в побочный поток большого полярного течения, отклоняется
от своего обычного курса и может показаться, что он движется против
потока; но такие отклонения являются исключением из правил. В подавляющем большинстве случаев, например в северной умеренной зоне, центр шторма (с сопутствующим локальным вихрем) перемещается на северо-восток, вдоль основного направления антипассатного ветра, частью которого он является.
и хотя в исключительных случаях его курс может быть направлен на юго-восток, он почти никогда не отклоняется настолько сильно от основного русла, чтобы двигаться на запад. Таким образом, о штормах, надвигающихся на Соединённые Штаты, как правило, можно сообщить на побережье заранее, с помощью телеграфной связи из внутренних районов страны, в то время как аналогичные штормы приходят в Европу с океана без предупреждения. Отсюда и более практичная доступность прогнозов метеорологических бюро в первой стране.

Но эти локальные вихри, как следует понимать, локальны лишь в очень
В общем смысле этого слова, поскольку диаметр одного вихря может превышать тысячу миль, а диаметр маленького вихря составляет две или три сотни миль. Но независимо от размера вихря воздух, из которого он состоит, всегда ведёт себя одним из двух способов. Он никогда не вращается
по концентрическим окружностям; он всегда либо устремляется к центру по нисходящей спирали, и в этом случае его называют циклоном, либо распространяется от центра по расширяющейся спирали, и в этом случае его называют антициклоном. В народной речи слово «циклон» ассоциируется с
Это страшная буря, но в техническом смысле у этого слова нет таких ограничений.
Лёгкий зефир, дующий в сторону «центра шторма», для метеоролога — такой же циклон, как и вихрь, образующий ураган в Вест-Индии.
На самом деле в обоих случаях циклоном называют не сам ветер, а всю систему вихрей, включая сам центр шторма, где может вообще не быть ветра.

Что же тогда представляет собой этот центр шторма? Просто область с низким атмосферным давлением — область, где воздух стал легче, чем воздух
окружающие регионы. Под действием гравитации воздух стремится к своему уровню, как и вода. Поэтому тяжёлый воздух стекается со всех сторон в область низкого давления, которая, таким образом, становится «центром шторма».
Но входящие потоки никогда не достигают своей цели напрямую. В соответствии с законом Ферреля они отклоняются вправо,
и результатом, как легко заметить, должно быть вихревое течение, которое
всегда вращается в одном направлении, а именно слева направо, или в
направлении, противоположном движению стрелок часов, если смотреть на циферблат
вверх. Скорость циклонических потоков будет во многом зависеть от
разницы в атмосферном давлении между центром шторма и
границами циклонической системы. А скорость потоков будет
в некоторой степени определять степень отклонения и, следовательно,
точную траекторию нисходящей спирали, по которой ветер приближается к центру.
Но в любом случае и в любой части циклонической системы верно то, что, как впервые указал Байс Баллот в своём знаменитом правиле, у человека, стоящего спиной к ветру, центр шторма находится слева.

Основной причиной низкого атмосферного давления, характерного для центра шторма и формирующего циклон, является расширение воздуха из-за превышения температуры. Нагретый воздух поднимается в холодные верхние слои атмосферы, где часть его пара конденсируется в облака. Теперь добавляется новый динамический фактор: при конденсации каждая частица пара отдаёт часть своего скрытого тепла. Согласно расчётам профессора Тиндаля, каждый фунт пара высвобождает достаточно тепла, чтобы расплавить пять фунтов чугуна.
Таким образом, там, где образуются большие массы облаков, выделяется
должно значительно усилить конвекционные потоки воздуха и, следовательно,
усилить штормовую активность формирующегося циклона. Действительно,
одна группа метеорологов, лидером которой был профессор Эспи, считала, что
без такого дополнительного притока энергии, постоянно усиливающего динамические эффекты, ни один шторм не смог бы долго сохраняться в активной фазе. И сомнительно, что какая-либо буря может достичь, не говоря уже о том, чтобы сохраняться, ужасающей силы самого страшного ветра в умеренных широтах — торнадо.
Эта буря подчиняется всем законам циклонов, но отличается от них
обычные циклоны имеют вихревое ядро всего в несколько футов или ярдов
в диаметре - без помощи тех огромных масс конденсирующегося пара
, которые всегда сопровождают его в виде грозовых облаков.

Антициклон просто меняет условия циклона на противоположные. Его
центр представляет собой область высокого давления, и воздух устремляется из него во всех направлениях
в окружающие области низкого давления. Как и прежде,
все части потока будут отклоняться вправо, и
в результате, очевидно, возникнет вихрь, направленный в противоположную сторону от
циклон. Но здесь наблюдается тенденция к рассеиванию, а не к концентрации энергии, поэтому, если рассматривать антициклон как генератор штормов, он не так значим.

 В частности, профессиональный метеоролог, который руководит «метеорологическим бюро», как, например, начальник станции службы сигналов США в Нью-Йорке, настолько сосредоточен на наблюдении за этим явлением, что можно сказать, что охота за циклонами — его главное занятие.
Именно для этого в основном и создаются государственные метеорологические службы
По всему миру были созданы метеорологические или сигнальные службы.
 Их основная работа заключается в отслеживании циклонов с помощью телеграфных сообщений, составлении карт их движения и регистрации сопутствующих метеорологических условий. Их так называемые прогнозы по сути являются предсказаниями, которые на местном уровне воспринимаются как прогнозы, потому что телеграф опережает ветер.

 Только в одном месте на земном шаре это было сделано.Метеорологам пока не под силу делать долгосрочные прогнозы, заслуживающие названия предсказаний. Это происходит в долине среднего течения Ганга на севере Индии.
 В этой стране климатические условия во многом зависят от
периодических ветров, называемых муссонами, которые дуют с суши в сторону моря с апреля по октябрь и с моря в сторону суши с октября по апрель. Летние муссоны приносят жизненно важные дожди; если они запаздывают или их количество ограничено, наступает засуха и, как следствие, голод. И такое
ограничение муссонов, скорее всего, приведёт к тому, что
необычно глубокий или очень поздний снегопад в Гималаях из-за
понижения весенней температуры из-за таяния снега. Таким образом, здесь
можно, наблюдая за выпадением снега в горах, с
некоторой долей успеха предсказать среднее количество осадков следующим летом.
Таким образом, засуха 1896 года с последовавшими за ней голодом и чумой, которые
опустошили Индию следующей зимой, была предсказана на несколько месяцев вперед
.

Это величайший современный триумф практической метеорологии. Ничего подобного пока не возможно ни в одной из зон с умеренным климатом. Но никто не может
Я не могу сказать, что будет невозможно в будущем, когда данные, которые сейчас собираются по всему миру, наконец будут скоординированы, классифицированы и станут основой для широких обобщений. Метеорология — это прежде всего наука будущего.




VI. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ ТЕПЛА И СВЕТА

Философ XVIII века добился больших успехов в изучении физических свойств материи и их применения в механике, в частности в паровом двигателе, воздушном шаре, оптическом телеграфе, прядильной машине, хлопкоочистительной машине, хронометре и т. д.
усовершенствованный компас, лейденская банка, громоотвод и множество других изобретений. В умозрительном плане он выдвинул более или менее обоснованные концепции о природе материи, о чём свидетельствуют теории Лейбница, Босковича и Дэви, к которым мы ещё вернёмся. Но он ещё не сформулировал идею о различии между материей и энергией, которая так важна для физики более поздней эпохи. Он не говорил о тепле, свете, электричестве как о формах энергии или «силе». Он рассматривал их как тонкие формы материи — как
высокоразреженные, но осязаемые жидкости, подверженные гравитации и химическому притяжению; хотя он научился точно измерять только температуру, и то в очень узких пределах, вплоть до конца века, когда Джозайя Веджвуд, знаменитый гончар, научил его измерять самые высокие температуры с помощью глиняного пирометра.

Он говорил о том, что тепло является наиболее распространённой жидкостью в природе, что оно в той или иной степени входит в состав почти всех других веществ, что иногда оно жидкое, а иногда
конденсированный или твёрдый, а также имеющий вес, который можно определить с помощью весов.
Вслед за Ньютоном он говорил о свете как о «корпускулярном
излучении» или жидкости, состоящей из светящихся частиц, которые, возможно, превращаются в частицы тепла и вступают в химическую
связь с частицами других форм материи. Электричество он
считал ещё более тонкой формой материи — возможно, ослабленной
формой света. Магнетизм, «жизненная жидкость», а по мнению некоторых, даже «гравитационная жидкость» и звуковая жидкость были отнесены к одной категории.
Все эти предполагаемые тонкие формы материи были объединены под общим названием «невесомые».
Такой взгляд на природу «невесомых» был в некоторой степени шагом назад для многих философов XVII века, в частности
Гук, Гюйгенс и Бойль придерживались более правильных взглядов; но материалистическая концепция так хорошо соответствовала тенденциям мысли XVIII века, что лишь изредка какой-нибудь философ вроде Эйлера подвергал её сомнению, вплоть до самого конца века.
 В современной речи говорится о материальности «невесомых»
безоговорочно. Студенты, изучавшие метеорологию — науку, которая только зарождалась, — объясняли атмосферные явления тем, что в нижних слоях атмосферы преобладает тепло, самое тяжёлое из невесомых веществ, а в более высоких слоях — свет, электричество и магнетизм. А Лавуазье, самый философски настроенный химик своего времени, включил тепло и свет в один список с кислородом, водородом, железом и другими элементарными веществами.


ГРАФ РАМФОРД И КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ТЕПЛА

Но как раз в конце века доверие к статусу
Учение о невесомости было грубо отвергнуто философами в связи с возрождением старой идеи Фра Паоло, Бэкона и Бойля о том, что тепло, по крайней мере, не является материальной жидкостью, а представляет собой лишь способ движения или вибрации частиц «весомой» материи. Новым защитником старой доктрины о природе тепла стал выдающийся философ и дипломат того времени, который, как, возможно, стоит напомнить, был американцем. Он был, к сожалению, американцем, живущим за границей, о чём красноречиво свидетельствует его имя, дополненное всеми официальными атрибутами. Но у него было
Тем не менее он родился и вырос в деревне в штате Массачусетс и, похоже, всегда сохранял добрую привязанность к своей родине, несмотря на то, что все последние годы своей жизни он жил за границей на службе у других держав. Англия посвятила его в рыцари, Бавария возвела в дворянское достоинство, а самые выдающиеся научные организации Европы оказывали ему почести. Таким образом, американцем, который отстаивал вибрационную теорию тепла вопреки всем общепринятым мнениям в конце XVIII века, был генерал-лейтенант сэр Бенджамин  Томпсон, граф Румфорд, член Королевского общества.

Румфорд показал, что тепло может выделяться в неограниченных количествах при трении тел, которые сами по себе не теряют заметного количества вещества в процессе.
Он утверждал, что это доказывает нематериальность тепла.
 Позже он подкрепил свой аргумент, доказав в опровержение экспериментов Боудича, что ни одно тело не набирает и не теряет вес в результате нагревания или охлаждения. Он считал, что доказал, что тепло — это всего лишь форма движения.

Его эксперимент по получению неограниченного количества тепла с помощью трения описан в его статье под названием «Исследование источника
«О нагреве, возникающем при трении.»
 «В последнее время я занимался надзором за расточкой пушек в
мастерских военного арсенала в Мюнхене, — говорит он, — и был поражён тем, насколько сильно нагревается медная пушка за короткое время при расточке, а также тем, насколько сильнее (намного сильнее, чем при кипении воды, как я выяснил опытным путём) нагреваются металлические стружки, отделяемые от неё расточкой.

»«Берём пушку (латунную шестифунтовую), отлитую из цельного куска, в том виде, в котором она поступила из литейного цеха, и закрепляем её горизонтально в станке, используемом
Чтобы сделать пушку более скучной и в то же время придать ей законченный вид снаружи, я обрезал её конец.
Обточив металл в этой части, я получил цельный цилиндр диаметром 7 3/4 дюйма и длиной 9 8/10 дюйма.
Когда я закончил, он был соединён с остальной частью металла (которая, собственно говоря, и составляла пушку) небольшим цилиндрическим горлышком диаметром всего 2 1/5 дюйма и длиной 3
Длина 8/10 дюйма.

"Этот короткий цилиндр, который поддерживался в горизонтальном положении и вращался вокруг своей оси с помощью шейки, на которой он держался
Ствол, соединённый с пушкой, теперь был просверлен горизонтальным сверлом, используемым при сверлении пушек.

«Этот цилиндр был сконструирован специально для выработки тепла за счёт трения.
Тупой бур прижимался к его твёрдому дну, в то время как цилиндр вращался вокруг своей оси с помощью лошадей.
Чтобы можно было время от времени измерять накопленное в цилиндре тепло, в нём было проделано небольшое круглое отверстие диаметром всего 0,37 дюйма и глубиной 4,2 дюйма для установки небольшого цилиндрического ртутного термометра с одной стороны».
в направлении, перпендикулярном оси цилиндра, и заканчивалась в
середине сплошной части металла, образующей дно цилиндра.


"В начале эксперимента температура воздуха в тени, как и в цилиндре, составляла всего шестьдесят градусов по Фаренгейту. По истечении тридцати минут, когда цилиндр совершил 960 оборотов вокруг своей оси, лошадей остановили и в отверстие, предназначенное для цилиндрического ртутного термометра, диаметр колбы которого составлял 32/100 дюйма, а длина — 3 1/4 дюйма, опустили термометр.
на стенке цилиндра, когда ртуть почти мгновенно поднялась до 130 градусов.

"Чтобы с помощью одного решающего эксперимента определить, участвует ли атмосферный воздух в выделении тепла, я решил повторить эксперимент в условиях, при которых он, очевидно, не мог оказать никакого влияния. С помощью
поршня, точно подогнанного к отверстию в цилиндре,
через середину которого проходил квадратный железный стержень, на конце которого был закреплён тупой стальной бур, в квадратное отверстие, проделанное
Цилиндр был абсолютно герметичен, и попадание наружного воздуха внутрь цилиндра было эффективно предотвращено. Однако в ходе этого эксперимента я не обнаружил, что отсутствие воздуха хоть в малейшей степени уменьшило количество тепла, выделяемого при трении.

"Оставалось ещё одно сомнение, которое, хотя и казалось мне настолько незначительным, что едва ли заслуживало внимания, я всё же хотел развеять. Поршень, перекрывавший входное отверстие цилиндра, чтобы обеспечить герметичность, был вставлен в него с помощью
Он был так тщательно обработан с помощью кожаных манжет и прижат к цилиндру с такой силой, что, несмотря на смазку, при вращении полого цилиндра вокруг своей оси вызывал значительное трение.  Не было ли это тепло, по крайней мере частично, вызвано трением поршня? и, поскольку
внешний воздух имел свободный доступ к концу канала, где он
вступал в контакт с поршнем, не мог ли этот воздух каким-то образом
участвовать в выработке тепла?

"Четырехугольная продолговатая коробка для раздачи, водонепроницаемая, снабженная
отверстиями или прорезями в середине каждого из ее концов, достаточно большими, чтобы
получите, один квадратный железный стержень, к концу которого был прикреплен тупой стальной
сверло, другой маленькую цилиндрическую шейку, которая соединяла
полый цилиндр с пушкой; когда этот ящик (который иногда использовался
закрытая сверху деревянной крышкой или люком, перемещающимся на петлях) была поставлена на место
то есть, когда с помощью двух вертикальных отверстий
или с прорезями на двух его концах, коробка крепилась к оборудованию таким образом
Таким образом, чтобы его дно находилось в плоскости горизонта, а его ось совпадала с осью полого металлического цилиндра, очевидно, что полый металлический цилиндр будет находиться в центре коробки, не касаясь её стенок, и что, если налить в коробку воды и заполнить её до краёв, цилиндр будет полностью покрыт жидкостью и окружён ею со всех сторон.
Кроме того, ящик был надёжно закреплён прочным квадратным железным стержнем, который проходил через квадратное отверстие в центре одного из его концов, в то время как
Круглая или цилиндрическая шейка, соединявшая полый цилиндр с
торцом пушки, могла свободно вращаться вокруг своей оси в круглом отверстии
в центре другого торца. Очевидно, что механизм можно было привести в
действие без малейшего риска сдвинуть ящик с места, вылить из него воду
или вывести из строя какую-либо часть устройства.

Когда всё было готово, ящик наполнили холодной водой, сделав его водонепроницаемым с помощью кожаных уплотнителей, и привели механизм в действие. «Результатом этого прекрасного эксперимента, — говорит Рамфорд, — было
Это было очень впечатляюще, и удовольствие, которое я получил, с лихвой компенсировало все хлопоты, связанные с изобретением и настройкой сложного механизма, использованного для создания этого устройства. Цилиндр, вращающийся со скоростью тридцать два оборота в минуту, находился в движении совсем недолго, когда я, опустив руку в воду и прикоснувшись к внешней стороне цилиндра, почувствовал, что он нагревается. Вскоре вода вокруг цилиндра стала ощутимо тёплой.

«По прошествии часа я погрузил термометр в
коробка, ... что ее температура была повышена не менее чем на сорок семь
градусов по Фаренгейту, сейчас она составляет сто семь градусов по Фаренгейту.
... Через час тридцать минут после приведения оборудования в действие
температура воды в баке составила сто сорок два
градуса. По истечении двух часов... его разогрели до ста
семидесяти восьми градусов; и через два часа тридцать минут он ДЕЙСТВИТЕЛЬНО
ЗАКИПЕЛ!

«Трудно описать удивление и изумление, отразившиеся на лицах прохожих при виде столь масштабного
количество холодной воды нагрелось и даже закипело без какого-либо огня. Хотя на самом деле в этом событии не было ничего, что можно было бы с полным правом назвать неожиданностью, я всё же признаю, что оно доставило мне детское удовольствие, которое, если бы я стремился к репутации СЕРЬЁЗНОГО ФИЛОСОФА, я бы предпочёл скрыть, а не афишировать...

Подробно описав эти эксперименты, Рамфорд переходит к важнейшему вопросу об их значении.
Этот предмет был источником множества домыслов среди
философы — вопрос о том, что такое тепло на самом деле и существует ли (как полагали многие) такая вещь, как огненная жидкость, или что-то под названием «калория».

"Откуда бралось это тепло, которое постоянно выделялось таким образом в ходе вышеупомянутых экспериментов?" — спрашивает Рамфорд. "Было ли оно вызвано
мелкими частицами металла, отделившимися от более крупных твёрдых масс при их трении друг о друга? Как мы уже видели, этого не могло быть.

"Было ли это принесено ветром? Этого не могло быть, потому что
В трёх экспериментах оборудование находилось под водой, и доступ атмосферного воздуха был полностью исключён.

"Было ли это обеспечено водой, в которой находилось оборудование? То, что этого не могло быть, очевидно: во-первых, потому что эта вода постоянно ПОЛУЧАЛА тепло от механизма и не могла одновременно ОТДАВАТЬ и ПОЛУЧАТЬ тепло от одного и того же тела; во-вторых, потому что ни одна часть этой воды не подвергалась химическому разложению. Если бы такое разложение произошло (что, в сущности, могло бы
этого нельзя было ожидать), одна из составляющих его упругих жидкостей
(скорее всего, водород) должна была в то же время высвободиться
и, попав в атмосферу, была бы обнаружена; но, хотя я часто
осматривал воду, чтобы увидеть, не поднимаются ли из неё пузырьки
воздуха, и даже подготовился к тому, чтобы поймать их, если они
появятся, я ничего не заметил; не было также никаких признаков
какого-либо разложения или другого химического процесса,
происходящего в воде.

«Возможно ли, что тепло могло поступать через
железным стержнем, на конце которого был закреплён тупой стальной бур? Или
маленьким пушечным стволом, с помощью которого полый цилиндр соединялся с
пушкой? Эти предположения кажутся ещё более невероятными, чем предыдущие;
ведь тепло постоянно выходило из механизма через оба этих отверстия в течение
всего эксперимента.

«Рассуждая на эту тему, мы не должны забывать учитывать то
самое примечательное обстоятельство, что источник тепла, выделяемого при трении в ходе этих экспериментов, оказался НЕИСЧЕРПАЕМЫМ.

»«Вряд ли нужно добавлять, что всё, что любое ИЗОЛИРОВАННОЕ тело или система тел могут продолжать производить БЕЗ ОГРАНИЧЕНИЙ, не может быть МАТЕРИАЛЬНОЙ субстанцией. И мне кажется чрезвычайно трудным, если не вовсе невозможным, сформировать какое-либо отчётливое представление о чём-либо, что может возбуждаться и передаваться таким же образом, как возбуждалось и передавалось тепло в этих экспериментах, кроме как в виде ДВИЖЕНИЯ». (1)


 ТОМАС ЮНГ И ВОЛНОВАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА

Но современники, хотя и прислушивались к Румфорду с уважением,
был не в том настроении, чтобы принять его вердикт. Заветные убеждения целого поколения не так-то просто разрушить одним ударом. Однако там, где многие придерживаются схожих взглядов, первый удар может спровоцировать всеобщий конфликт; так и произошло в данном случае. Молодой Хэмфри Дэви повторил эксперименты Рамфорда и пришёл к аналогичным выводам; вскоре к нему присоединились и другие. Затем, в 1800 году, доктор Томас Юнг — «Феномен Юнг», как его называли в Кембридже, потому что он, по общему мнению, знал всё, — взялся за вибрационную теорию света, и она начала набирать популярность.
Очевидно, что две «невесомые» субстанции, тепло и свет, должны либо существовать, либо не существовать. Но никто ещё не оспаривал текучесть электричества.

 Прежде чем мы углубимся в детали нападок Юнга на старую доктрину о материальности света, мы должны остановиться и рассмотреть личность самого Юнга. Дело в том, что этот врач-квакер был одним из тех вундеркиндов, которые появляются на свет всего несколько раз за столетие, и полный список которых в исторических записях можно уместить на пальцах одной руки. Его биографы рассказывают о нём удивительные вещи.
как в самых известных сказках. Ещё младенцем он умел бегло читать.
До своего четвёртого дня рождения он дважды прочитал Библию, а также «Гимны» Уоттса — бедный ребёнок! — а в семь или восемь лет он проявил склонность к изучению языков, как другие дети впитывают в себя детские стишки и потешки. Когда ему было четырнадцать, одна юная леди, гостившая у его наставника,
покровительственно отнеслась к симпатичному мальчику и попросила показать образец его почерка.
Симпатичный мальчик с готовностью подчинился и мягко упрекнул её
Он удивил следователя, быстро написав для неё несколько предложений на четырнадцати языках, включая арабский, персидский и эфиопский.

Между тем языки были лишь эпизодом в образовании этого юноши.
Кажется, он проник во все доступные области мысли — математику,
физику, ботанику, литературу, музыку, живопись, языки, философию,
археологию и так далее — и углубился в них до утомительного предела.
Погрузившись в какую-либо область, он редко сворачивал с пути, пока не достигал границ предмета, известных на тот момент, и не добавлял что-то новое из глубин своего
собственный гений. Он был таким же разносторонним, как Пристли, таким же глубоким, как Ньютон
сам. У него был диапазон простого дилетанта, но везде чувствовалась полная
хватка мастера. Рано он взял своим девизом поговорку о том, что то, что
сделал один человек, может сделать и другой. Допустим, что у другого человека есть
мозги Томаса Янга, это истинный девиз.

Таков был молодой квакер, приехавший в Лондон в 1801 году, чтобы вести
скучную жизнь практикующего врача. Но по стечению обстоятельств
молодого врача уговорили в свободное от практики время выполнять
обязанности заведующего кафедрой
Натурфилософия в Королевском институте, основанном графом Румфордом, в котором Дэви в то время был профессором химии, — в учреждении, прославившемся такими именами, как Фарадей и Тиндалл, и которое современные британцы называют «Пантеоном науки». Именно здесь Томас Юнг проводил исследования, которые обеспечили ему место в храме славы, недалеко от Исаака Ньютона.

Ещё в 1793 году, когда ему было всего двадцать лет, Юнг начал
представлять доклады в Лондонском королевском обществе, которые были признаны
достойно того, чтобы быть полностью опубликованным в «Философских трудах»; поэтому неудивительно, что его попросили выступить с Бейкеровской лекцией перед этим учёным сообществом в первый же год после его приезда в Лондон. Лекция была прочитана 12 ноября 1801 года. Его темой была
«Теория света и цвета», и его доклад ознаменовал собой эпоху в
физической науке, поскольку в нём впервые было представлено
убедительное доказательство волновой теории света, с которой знаком
каждый студент, изучающий современную физику, — теории, согласно которой свет
Это не телесная сущность, а всего лишь пульсация в субстанции всепроникающего эфира, точно так же, как звук — это пульсация в воздухе, жидкостях или твёрдых телах.


Юнг действительно выдвигал эту теорию ранее, но только в 1801 году ему пришла в голову идея, которая позволила ему приблизиться к её доказательству. Размышляя над знакомым, но загадочным явлением цветных колец, в которые распадается белый свет при отражении от тонких плёнок, — так называемыми кольцами Ньютона, — он нашёл объяснение, которое сразу же поставило всё на свои места.
Волновая теория на новом уровне. Обладая той проницательностью, которую мы называем гениальностью, он внезапно понял, что эти явления можно объяснить, предположив, что, когда лучи света падают на тонкое стекло, часть лучей отражается от верхней поверхности, а другие лучи, отражённые от нижней поверхности, могут настолько задерживаться при прохождении через стекло, что два набора лучей будут интерферировать друг с другом, при этом пульсация одного луча в прямом направлении будет соответствовать пульсации другого луча в обратном направлении, что полностью нейтрализует эффект. Некоторые компоненты пульсируют
Поскольку свет таким образом ослабевает из-за взаимной интерференции, оставшиеся лучи больше не дают оптического эффекта белого света. Отсюда и необычные цвета.


Вот как Юнг описывает эту тему:

 «О цветах тонких пластинок»

«Когда луч света падает на две преломляющие поверхности, частичные отражения полностью совпадают по направлению.
В этом случае интервал задержки между поверхностями
относится к их радиусу как удвоенный косинус угла преломления к радиусу.

» Пусть среда между поверхностями разреженнее окружающей
среды; тогда импульс, отражённый от второй поверхности, встретившись с последующей волной на первой поверхности, заставит частицы более разреженной среды полностью остановить движение частиц более плотной среды и уничтожить отражение, в то время как сами они будут двигаться с большей силой, чем если бы они находились в состоянии покоя, и количество проходящего света увеличится. Таким образом, цвета, возникающие в результате отражения, будут уничтожены, а цвета, возникающие в результате прохождения света, станут более яркими, если двойная толщина или интервалы замедления будут кратны всей ширине
при средней толщине эффекты будут противоположными в соответствии с наблюдениями Ньютона.

"Если же пропорциях находятся хорошо провести относительно тонкий
листы плотнее среднего, что, впрочем, не исключено, это будет
необходимо принять связано демонстрации опора. Ив. но, в
всяком случае, если тонкий лист располагаться между реже и более плотной
среда, цвета, отражения и преломления, как можно ожидать,
меняются местами".


ИЗ ЦВЕТОВ ТОЛСТЫХ ПЛАСТИН

«Когда луч света проходит через преломляющую поверхность, особенно
Если поверхность отполирована неидеально, часть света рассеивается неравномерно, и поверхность становится видимой во всех направлениях, но особенно заметно это в направлениях, не сильно отличающихся от направления самого света. Если отражающая поверхность расположена параллельно преломляющей поверхности, то рассеянный свет, как и основной луч, будет отражаться, и при возвращении луча через преломляющую поверхность произойдёт новое рассеивание света. Эти две части рассеянного света
совпадут по направлению, и если поверхности будут иметь такую форму, что
Если собрать подобные эффекты, получатся цветные кольца. Интервал запаздывания — это разница между путями основного луча и рассеянного света между двумя поверхностями.
Конечно, если наклон рассеянного света равен наклону основного луча, хотя они и находятся в разных плоскостях, интервал будет равен нулю и все волны совпадут. При других наклонах интервал будет равен разнице между секущими и секущей наклона, или углом преломления основного луча. Из этих причин вытекают все
Цвета вогнутых зеркал, наблюдаемые Ньютоном и другими учёными, являются неизбежными следствиями. И, судя по всему, их возникновение, хотя и в некоторой степени схожее, ни в коем случае не идентично тому, как это представлял себе Ньютон, с возникновением тонких пластин. (2)



Проведя это исследование с математической точностью, измерив точную толщину пластины и расстояние между различными цветовыми кольцами, Юнг смог математически доказать, какой должна быть длина волны для каждого из цветов спектра. Он
прикинул, что колебания красного света на самом нижнем пределе
видимого спектра, должны номером тридцать семь тысяч шестьсот
сто сорок на дюйм, и пройти любое место со скоростью четыре
сто шестьдесят три миллиона миллионы колебаний в секунду,
в то время как крайние цифры фиолетовый пятьдесят девять тысяч семьсот
пятьдесят неровности на сантиметр, или семисот тридцати пяти миллионов
миллионов в секунду.


Цвета полосатых поверхностей

Янг аналогичным образом исследовал цвета, которые появляются в результате царапин на гладкой поверхности, в частности, изучал свет от «мистера Ковентри»
«Изысканные микрометры», состоящие из линий, нанесённых на стекло через определённые промежутки. Эти микроскопические тесты дали те же результаты, что и другие эксперименты. Цвета возникали под определёнными и измеримыми углами, и теория интерференции волн прекрасно их объясняла, в то время как, как уверенно утверждал Юнг, ни одна другая выдвинутая до этого гипотеза не могла их объяснить. Вот его слова:

«Пусть на данной плоскости будут расположены две отражающие точки, находящиеся очень близко друг к другу, и пусть плоскость будет расположена таким образом, что отражённое изображение
Светящийся объект, видимый в нём, может казаться совпадающим с точками. Тогда очевидно, что длина падающего и отражённого лучей, вместе взятых, одинакова по отношению к обеим точкам, если считать, что они способны отражать свет во всех направлениях. Пусть одна из точек опустится ниже данной плоскости. Тогда весь путь отражённого от неё света будет длиннее на отрезок, который находится в таком же отношении к глубине погружения точки, как удвоенный косинус угла падения к радиусу.

«Следовательно, если равные по величине волны отражаются
от двух точек, расположенных достаточно близко друг к другу, чтобы казаться глазу одной точкой,
когда эта линия равна половине ширины всей волны,
отражение от углублённой точки будет так интерферировать с
отражением от неподвижной точки, что поступательное движение
одной точки будет совпадать с обратным движением другой, и
они обе будут уничтожены; но когда эта линия равна всей
ширине волны, эффект удвоится, а когда она равна ширине и
половине волны, они снова будут уничтожены; и так для
значительного числа
чередования, и если отражённые волны будут другого типа,
то они будут по-разному влиять на них в зависимости от их соотношения с
различной длиной линии, которая представляет собой разницу между
длинами двух их путей и которую можно назвать интервалом запаздывания.


"Чтобы эффект был более заметным, необходимо соединить несколько пар
точек двумя параллельными линиями. Если расположить несколько таких
пар линий рядом друг с другом, это облегчит наблюдение. Если одну из линий заставить вращаться вокруг другой, то
Если ось расположена под заданным углом, то углубление под заданной плоскостью будет равно синусу угла наклона.
Пока глаз и светящийся объект остаются неподвижными, разница в длине путей будет меняться в соответствии с этим синусом.

"Лучшими объектами для эксперимента являются изысканные микрометры мистера Ковентри.
Наиболее удобны те из них, которые состоят из параллельных линий, нанесённых на стекло на расстоянии одной пятисотой дюйма.
Под микроскопом каждая из этих линий выглядит как две или более тонких линий, абсолютно параллельных и расположенных на расстоянии чуть больше
на двадцать процентов больше, чем в соседних строках. Я расположил один из них так, чтобы он отражал солнечный свет под углом в сорок пять градусов, и закрепил его таким образом, чтобы, вращаясь вокруг одной из линий, как вокруг оси, он мог измерять угловое движение. Я обнаружил, что самый длинный красный луч возникает при наклоне в 10 1/4 градуса, 20 3/4 градуса, 32 градуса и 45 градусов, синусы которых равны 1, 2, 3 и 4 соответственно. При всех других углах, когда солнечный свет отражался от поверхности, цвет исчезал по мере наклона и становился одинаковым
Одинаковые наклоны в обе стороны.

 Этот эксперимент является очень убедительным подтверждением теории.
Невозможно вывести какое-либо объяснение из какой-либо выдвинутой до сих пор гипотезы; и я полагаю, что было бы трудно придумать какое-либо другое объяснение, которое бы его учитывало. Существует поразительная аналогия между этим разделением цветов и воспроизведением музыкальной ноты с помощью последовательных отражений от равноудалённых железных палисадов, которые, как я обнаружил, довольно точно соответствуют известной скорости звука и расстоянию между поверхностями.

«Вполне вероятно, что цвета покровов некоторых насекомых и других природных тел, проявляющие в разном свете удивительную многогранность, могут быть описаны таким образом, а не происходить от тонких пластин. В некоторых случаях одна царапина или борозда может производить подобный эффект за счёт отражения от противоположных краёв». (3)


 Это учение об интерференции волн было абсолютно новой частью теории Юнга. Всеобъемлющий гений Роберта Гука действительно был близок к тому, чтобы открыть это более века назад, как и Юнг
Сам Юнг указывает на это, но никто другой даже не догадывался об этом.
И даже у проницательного Гука это была лишь счастливая догадка, которая никогда не была чётко сформулирована в его сознании и совершенно игнорировалась всеми остальными. Юнг не знал о догадке Гука, пока сам не сформулировал теорию, но затем поспешил воздать своему предшественнику должное, которое мог бы присудить ему самый беспристрастный наблюдатель. Современнику Гука, Гюйгенсу, который был
автором общей теории волновых колебаний как объяснения
Юнг также воздаёт должное свету. Для себя он считает заслугой лишь то, что продемонстрировал теорию, которую эти и некоторые другие его предшественники отстаивали без достаточных доказательств.

 В следующем году доктор Юнг подробно рассказал Королевскому обществу о других экспериментах, которые пролили дополнительный свет на учение о интерференции. А в 1803 году он привёл ещё несколько экспериментов, которые, по его словам, полностью подтвердили эту теорию. Применяя эту демонстрацию к общей теории света, он выдвинул поразительную гипотезу о том, что «светоносный эфир пронизывает всё сущее».
материальные тела практически без сопротивления, так же свободно, как ветер проходит сквозь рощу деревьев».
Он также утверждал, что химические лучи, которые Риттер открыл за пределами фиолетовой части видимого спектра, представляют собой ещё более быстрые колебания того же типа, что и те, которые вызывают свет. В своей предыдущей лекции он
утверждал, что существует аналогичная связь между световыми лучами и лучами
теплового излучения, которые Гершель обнаружил в нижней части красного спектра.
Он предположил, что «свет отличается от тепла только частотой его
Волны или колебания — те волны, которые находятся в определённых пределах частоты, воздействующей на зрительный нерв и составляющей свет, и те, которые медленнее и, вероятно, сильнее, составляющие только тепло. С самого начала он распознал сходство между звуком и светом; более того, именно это сходство привело его к пониманию волновой теории света.

 Но хотя все эти сходства казались такими очевидными для великого координатора Юнга, они не производили такого впечатления на умы
его современников. Нематериальность света была убедительно доказана,
но практически никто, кроме автора, не принял это доказательство.
Доктрина Ньютона об испускании корпускул была слишком прочно укоренившейся,
чтобы её можно было легко опровергнуть, а у доктора Юнга было слишком много других интересов, чтобы продолжать нападки. Время от времени он писал
что-нибудь, затрагивающее его теорию, в основном статьи для
«Квотерли ревью» и подобных периодических изданий, анонимно или
под псевдонимом, поскольку он придерживался мнения, что слишком
Его известность в областях, не связанных с медициной, навредила бы его врачебной практике. Его взгляды на свет (включая оригинальные статьи в «Философских трудах Королевского общества») были вновь полностью изложены в его знаменитом труде по натурфилософии, частично состоящем из его лекций в Королевском институте, опубликованных в 1807 году; но даже тогда они не убедили философский мир. Более того, они даже не вызвали споров, как его первые статьи.


Араго и Френель стали чемпионами по волновой теории

Так случилось, что в 1815 году молодой французский военный инженер
по имени Огюстен Жан Френель, вернувшийся с наполеоновских войн,
заинтересовался явлениями света и провёл несколько экспериментов
по дифракции, которые, как ему казалось, опровергали общепринятые
представления о материальности света. Он и не подозревал, что его
эксперименты были предсказаны философом по ту сторону Ла-Манша.
Он сообщил о своих экспериментах и результатах Французскому институту,
считая их абсолютно новаторскими. Это тело направило их к
В комитет, в котором, по счастливой случайности, доминировал
Доминик Франсуа Араго, человек столь же разносторонний, как и сам Юнг, и едва ли менее глубокий, если, возможно, и не столь оригинальный.
 Араго сразу же признал заслуги Френеля и вскоре стал приверженцем его теории. Он сказал Френелю, что Юнг опередил его в разработке общей теории, но многое ещё предстоит сделать, и предложил Френелю объединить усилия в проведении исследования. Френель был немало удивлён, узнав, что его
Его оригинальные идеи были разработаны другим учёным, когда он был ещё подростком, но он изящно принял эту ситуацию и продолжил работу с прежним рвением.

 Благодаря поддержке Араго волновая теория была представлена на рассмотрение Французского института, но этого было недостаточно для её всеобщего признания. Напротив, началась ожесточённая вражда, в которой
Против Араго выступили «Юпитер Олимпа Академии» Лаплас, единственный менее известный Пуассон и младший, но едва ли менее способный Био.  Вражда была настолько ожесточённой, что дружба между ними, длившаяся всю жизнь, прервалась.
Отношения между Араго и Био были разорваны навсегда. Оппозиции удалось отсрочить публикацию работ Френеля, но Араго продолжал бороться с присущими ему энтузиазмом и упорством, и наконец в 1823 году Академия уступила и приняла Френеля в свои ряды, тем самым косвенно признав ценность его работы.

Мысль о том, что подобные споры тормозят прогресс научной истины, унизительна.
Но, к счастью, у истории появления волновой теории есть и более приятная сторона.
В этом были замешаны три человека, великие как по характеру, так и по интеллекту.
Он настаивал на своих правах — Янг, Френель и Араго — и отношения этих людей не были омрачены мелочной завистью, которая так часто затмевает блеск великих имён. Френель открыто признавал
Юнг узнал о приоритете Френеля, как только ему сообщили об этом.
Юнг высоко оценил работу француза и помог ему советом в
применении волновой теории к проблемам поляризации света, которые
всё ещё требовали объяснения и которые в конце концов удалось решить
благодаря богатому экспериментальному опыту Френеля и глубине его
математических познаний.

После того как Френель был принят в Институт в 1823 году, сопротивление
ослабло, и постепенно философы осознали достоинства теории, на которую Юнг тщетно обращал их внимание целых
четверть века назад. Теперь, во многом благодаря Араго, и Юнг, и
Френель получили заслуженное признание. В 1825 году Френель получил медаль Румфорда от Королевского общества Англии, а два года спустя был избран одним из иностранных членов общества.
В свою очередь, Юнг был избран одним из восьми иностранных членов Французской академии.
Это стало достойным завершением главы о счастливых отношениях трёх друзей.
Юнгу, как иностранному секретарю Королевского общества,
было поручено уведомить Френеля о почестях, оказанных ему
представительным органом учёных Англии. В то же время Араго,
как бессменный секретарь Французского института, в том же году
передал Юнгу уведомление о том, что он был удостоен такой же чести
со стороны французских учёных.

 Несколько месяцев спустя Френель умер, а Юнг пережил его всего на два года. Оба умерли преждевременно, но их великая работа была завершена, и
мир всегда будет помнить и связывать воедино эти два имени в
связи с теорией, которая по своим последствиям и важности стоит
немногим ниже теории всемирного тяготения.




VII. СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И МАГНЕТИЗМА

ГАЛЬВАНИ И ВОЛЬТА

Возможно, важность исследований Юнга в области света была бы
признана раньше, если бы не тот факт, что в то время, когда они проводились, внимание философского сообщества было приковано к другой области.
какое-то время не терпел соперников. Как могло старое, знакомое явление, свет, заинтересовать кого-то, когда на горизонте замаячил новый агент, гальванизм?
С таким же успехом можно было бы просить кого-то сосредоточить внимание на звезде, пока по небу проносится метеорит.

 Гальванизм был назван так же, как позже был назван рентгеновский луч, — как безопасный способ избежать вопроса о природе этих явлений. Первым фактом в истории гальванизма стало открытие
Луиджи Гальвани (1737–1798), врача из Болоньи, в 1791 году.
Он обнаружил, что при контакте металлов с нервами лягушачьей лапки возникает электрический ток.
вызываются мышечные сокращения. Поскольку этот простой эксперимент в конечном счёте привёл к открытию гальванического электричества и изобретению гальванической батареи, его можно считать началом современной электротехники.

 Рассказывают, что Гальвани сделал своё открытие, когда готовил лягушачьи лапки для бульона своей больной жене. Как гласит история, он
снял кожу с ног нескольких лягушек, когда случайно коснулся обнажённых мышц скальпелем, который лежал в непосредственной близости от
электрической машины, что привело к резкому сокращению мышц.
Заинтересовавшись этим явлением, он начал серию экспериментов, которые в итоге привели к его великому открытию. Но независимо от того, правдива эта история или нет, известно, что Гальвани в течение нескольких лет экспериментировал с лягушачьими лапками, подвешенными на проводах и крючках, пока наконец не сконструировал свою дугу из двух разных металлов, которые, будучи расположены так, что один из них соприкасался с нервом, а другой — с мышцей, вызывали сильные сокращения.

Эти два куска металла составляют основу современной
гальванической батареи и напрямую связаны с изобретением Алессандро Вольта
его «вольтов столб», непосредственный предшественник современной гальванической батареи. Эксперименты Вольта проводились одновременно с экспериментами Гальвани, и его изобретение последовало сразу за открытием Гальвани новой формы электричества. Из-за этих фактов новую форму электричества иногда называли «гальванической», а иногда «вольтовой»
электричеством, но в последние годы термины «гальванизм» и «гальванический ток» почти полностью вытеснили термин «вольтов».

 Именно Вольта сообщил о замечательном открытии Гальвани
Лондонскому королевскому обществу, прочитано 31 января 1793 года. В этом письме он подробно описывает эксперименты Гальвани и отзывается о них с восторгом. Он называет это открытие одним из «самых прекрасных и важных открытий» и считает его зародышем или основой для других открытий. Предсказание полностью оправдалось, а главным первооткрывателем стал сам Вольта.

Следуя идеям, возникшим после открытия Гальвани, Вольта сконструировал
аппарат, состоящий из нескольких дисков двух разных типов
металл, например олово и серебро, расположенные поочерёдно, с прокладкой из какого-нибудь влажного пористого материала, например бумаги или войлока, между каждой парой дисков. С помощью этой «кучки», как её называли, вырабатывалось электричество, а если соединить несколько таких кучек, можно получить электрическую батарею.

 Это изобретение произвело фурор в мире. Ничего подобного тому энтузиазму, который это вызвало в философских кругах, не наблюдалось со времён изобретения лейденской банки, то есть более чем за полвека до этого. В течение нескольких недель после заявления Вольты были изготовлены батареи по его схеме.
с ним экспериментировали во всех крупных лабораториях Европы.

 К концу века половина философского сообщества рассуждала о том, является ли «гальваническое воздействие» новой невесомой субстанцией или всего лишь формой электричества; а другая половина с нетерпением ждала, какие новые чудеса может открыть батарея. Даже человек с самым скудным воображением мог понять,
что это изобретение станет эпохальным, но даже самый дальновидный мечтатель не мог даже смутно представить себе, насколько оно важно.


Было очевидно, что почти любая форма гальванического элемента,
Несмотря на недостатки, этот прибор был более подходящим для выработки электроэнергии, чем использовавшаяся до этого машина трения.
Преимущество заключалось в том, что силой тока в гальванической батарее можно было управлять практически по своему усмотрению, а сам прибор был недорогим и не требовал особого внимания.
Эти преимущества вскоре стали очевидны благодаря практическому применению электрического тока в различных областях.

Напомним, что, несмотря на энергичные усилия таких философов, как Уотсон, Франклин, Гальвани и многих других, в этой области
В конце XVIII века практическое применение электричества было весьма ограниченным. Конечно, громоотвод получил широкое распространение, и его ценность как изобретения трудно переоценить. Но хотя он и стал результатом обширных открытий в области электричества и является весьма практичным инструментом, его едва ли можно назвать устройством, которое использует электричество в практических целях. Он просто защищает от пагубного воздействия естественного проявления электричества. Однако изобретение имело все признаки механизма, который
Практическое применение электричества. Но с появлением нового вида электричества началась эпоха его практического применения.



ДЭВИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СВЕТ
 Прошло всего два месяца с тех пор, как Вольта объявил о создании своей батареи, когда два англичанина, господа Николсон и Карлайл, обнаружили, что ток от гальванической батареи оказывает определённое воздействие на некоторые химические вещества, в том числе разлагает воду на водород и кислород. 7 мая 1800 года эти исследователи соединили
концы двух медных проводов с полюсами вольтова столба,
Он состоял из чередующихся серебряных и цинковых пластин, так что ток, поступавший от батареи, проходил через небольшое количество «воды из Нью-Ривер».
«Из точки на нижнем проводе в трубке, которая соприкасалась с
серебром, сразу же начал вытекать тонкий поток мельчайших пузырьков, — писал Николсон, — а противоположная точка на верхнем проводе потускнела, сначала став тёмно-оранжевой, а затем чёрной...».
За два с половиной часа было получено две тридцатых кубического дюйма газа.
 «Затем его смешали с таким же количеством обычного воздуха», — продолжает
Николсон, "и взорвался от применения подожженной восковой нити".

Эта демонстрация стала началом очень важной науки
электрохимии.

Важность этого открытия была сразу же признана сэром Хамфри
Дэви, который немедленно начал экспериментировать в этой новой области. Он
сконструировал серию батарей в различных комбинациях, с помощью которых
он воздействовал на "фиксированные щелочи", состав которых тогда был
неизвестен. Очень скоро ему удалось разложить поташ на яркие металлические шарики, напоминающие ртуть. Это новое вещество он назвал
«Калий». Затем в быстрой последовательности были выделены такие элементарные вещества, как натрий, кальций, стронций и магний.

 Вскоре было обнаружено, что новое электричество, как и старое, при определённых условиях обладает нагревательной способностью, вплоть до плавления кусков проволоки. Это наблюдение, вероятно, впервые было сделано Фромсдорфом,
но оно было усовершенствовано Дэви, который сконструировал батарею из двух тысяч
ячеек, с помощью которой он получил яркий свет от угольных стержней —
прототип современной дуговой лампы. Он продемонстрировал это перед
в 1810 году члены Королевского института. Но практическая польза от такого источника света для освещения была ещё в будущем.
 Затраты на создание и обслуживание такой сложной батареи, а также быстрое внутреннее разрушение её пластин и постоянная поляризация делали невозможным её использование для практического освещения. Только после того, как был открыт другой способ получения электричества, демонстрацию Дэви можно было использовать на практике.

В своём отчёте об эксперименте Дэви пишет:

«Когда кусочки древесного угля длиной около дюйма и диаметром в одну шестую дюйма были поднесены друг к другу (на расстояние в одну тридцатую или одну сороковую дюйма), возникла яркая искра, и более половины объёма угля раскалилось добела. При отведении острий друг от друга через нагретый воздух на расстоянии не менее четырёх дюймов происходил постоянный разряд, создававший ярчайшую восходящую арку света, широкую и коническую в середине». Когда в эту арку попадало какое-либо вещество, она мгновенно
воспламенялся; платина плавилась в нём так же легко, как воск в обычной свече; кварц, сапфир, магнезия, известь — всё вступало в реакцию плавления;
фрагменты алмаза и частицы древесного угля и свинцовых белил, казалось, испарялись в нём, даже когда соединение осуществлялось в приёмнике воздушного насоса; но не было никаких признаков того, что они ранее подвергались плавлению. Когда связь между положительно и отрицательно заряженными точками была установлена в разреженном воздухе приёмника воздушного насоса, расстояние, на котором происходил разряд, увеличилось
По мере истощения атмосферы в сосуде давление в барометрическом
манометре упало до одной четвёртой дюйма ртутного столба.
Искры проскочили на расстояние почти в полдюйма, и при разведении
наконечников разряд прошёл через шесть или семь дюймов, вызвав
яркое свечение фиолетового цвета. Уголь сильно раскалился, а
присоединённая к нему платиновая проволока расплавилась с
яркими искрами и упала большими каплями на пластину насоса. Все явления
Эта комбинация с невероятной скоростью вызывала химическое разложение."(1)


Но этот эксперимент продемонстрировал не только возможность получения электрического света и химического разложения, но и тепловую энергию, которую может вырабатывать электрический ток. Таким образом,
эксперимент Дэви по плавлению веществ заложил основу для современных электрических печей, которые имеют первостепенное значение в ряде крупных коммерческих отраслей.

Хотя некоторые результаты, полученные с помощью батарей Дэви, были
практически такими же удовлетворительными, как и результаты, полученные с помощью современных гальванических элементов
Сами по себе гальванические элементы были далеки от идеала.
Они были дорогими, требовали постоянного ухода и внимания и, что было более важно, по крайней мере с экспериментальной точки зрения, не были стабильными в работе, за исключением очень короткого периода времени, когда ток быстро «садился».
Поэтому многие экспериментаторы занялись разработкой удовлетворительного гальванического элемента, и когда в 1836 году Джон Фредерик Даниэль создал элемент, названный в его честь, его изобретение стало эпохальным в истории развития электротехники. Королевское общество сочло это
Это открытие имело достаточное значение, чтобы изобретатель получил медаль Копли.
Его устройство является прямым предшественником всех современных гальванических элементов. С
появлением элемента Даниэля эксперименты с электричеством стали сравнительно простыми.
Однако в то же время было сделано ещё одно великое открытие.


 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
В течение многих лет росло подозрение, переросшее во многих случаях в уверенность, в том, что между электричеством и магнетизмом существует тесная связь. Однако до зимы 1815 года оставалось ещё
Это предположение было выдвинуто, но не доказано. Однако в том же году датскому учёному Жану Христиану Эрстеду пришла в голову идея пропустить электрический ток через провод, расположенный параллельно подвешенной магнитной стрелке, но не касающийся её. Стрелка мгновенно отклонилась и изменила своё положение.

«Первые эксперименты, связанные с темой, которую я собираюсь объяснить, — писал Эрстед, — были проведены во время лекций по электричеству и магнетизму, которые я читал прошлой зимой. Из этих экспериментов стало ясно, что магнитную стрелку можно перемещать
Я вывел его из этого состояния с помощью гальванической батареи с замкнутым гальваническим контуром. Поскольку, однако, эти эксперименты проводились с аппаратом небольшой мощности, я решил повторить их и увеличить мощность с помощью большой гальванической батареи.


"Предположим, что два противоположных конца гальванического аппарата соединены металлическим проводом. Для краткости я всегда буду называть его проводником. Поместите прямолинейный отрезок этого проводника в горизонтальном положении над обычной магнитной стрелкой так, чтобы он был параллелен ей. Магнитная стрелка придёт в движение и будет
отклоняется к западу под действием той части проводника, которая идёт от отрицательного полюса гальванического элемента. Если провод находится на расстоянии не более четырёх пятых дюйма от середины этой стрелки, то отклонение составит около сорока пяти градусов. При большем расстоянии угол отклонения уменьшается. Кроме того, отклонение зависит от силы тока в элементе. Проводник можно перемещать
в восточном или западном направлении, пока он остаётся параллельным стрелке,
без какого-либо другого результата, кроме уменьшения отклонения.

«Проводник может состоять из нескольких соединённых между собой проводов или металлических катушек.
Природа металла не влияет на результат, разве что делает его больше или меньше.
Мы использовали провода из платины, золота, серебра, латуни и железа, а также катушки из свинца, олова и ртути, и результат был одинаковым.
  Если проводник прерывается из-за попадания воды, эффект не пропадает, если только участок воды не превышает нескольких дюймов в длину.

«Проводник воздействует на магнитную стрелку через стекло, металлы, дерево, воду и смолу, через глиняные сосуды и камень, потому что, когда мы
Если между проводником и стрелкой поместить стеклянную пластину, металлическую пластину или доску, эффект не исчезнет. Даже если использовать все три предмета вместе, эффект едва ли ослабнет. То же самое происходит с глиняным сосудом, даже если он наполнен водой. Наши эксперименты также показали, что указанные эффекты не меняются, если использовать магнитную стрелку в латунном корпусе, наполненном водой.

«Когда проводник находится в горизонтальной плоскости под магнитной иглой, все описанные нами эффекты проявляются в точности так же, как и при
Точно так же, но в направлении, противоположном тому, которое имело место, когда проводник находился в горизонтальной плоскости над стрелкой.

"Если проводник перемещать в горизонтальной плоскости так, чтобы он постепенно
увеличивал угол с магнитным меридианом, то отклонение магнитной стрелки от магнитного меридиана будет увеличиваться, когда провод будет поворачиваться в сторону стрелки, и уменьшаться, когда он будет поворачиваться в противоположную сторону.

«Латунная стрелка, подвешенная так же, как и магнитная стрелка, не приходит в движение под воздействием проводника. Стрелка из
Стекло или резина также остаются неподвижными при проведении подобных экспериментов. Следовательно, электрический проводник воздействует только на магнитные части вещества.
 То, что электрический ток не ограничивается проводящим проводом, а сравнительно широко распространяется в окружающем пространстве,
достаточно наглядно продемонстрировано в предыдущих наблюдениях.
(2)


 Демонстрация Эрстеда почти непонятна. С её помощью была показана тесная связь между магнетизмом и электричеством. Это
открыло путь к созданию науки электродинамики;
хотя именно французский учёный Андре Мари Ампер (1775–1836)
создал эту науку, причём всего за неделю после того, как узнал об эксперименте Эрстеда по отклонению стрелки компаса. Ампер
впервые узнал об эксперименте Эрстеда 11 сентября 1820 года,
а 18-го числа того же месяца он представил Академии фундаментальные
принципы электродинамики — семь дней стремительного прогресса,
возможно, не имеющего аналогов в истории науки.

 Выдающийся соотечественник Ампера, Араго, несколько месяцев спустя
Стерджен завершил открытия Эрстеда и Ампера, убедительно продемонстрировав, что электричество не только влияет на магнит, но и при определённых обстоятельствах само создаёт магнетизм. Этот дополнительный факт крайне важен для практической механики.

 Примерно через четыре года после открытия Араго Стерджен создал первый «электромагнит», намотав на сердечник из мягкого железа проволоку, по которой проходил электрический ток. Этим исследованием электромагнитов занялся профессор Джозеф Генри из Олбани, штат Нью-Йорк, которому удалось
в создании магнитов с огромной подъёмной силой путём намотки железного сердечника
несколькими витками проволоки. Один из таких магнитов, возбуждаемый
одной гальванической ячейкой площадью менее половины квадратного фута и содержащей
всего полпинты разбавленных кислот, выдерживал вес в шестьсот пятьдесят фунтов.


Таким образом, благодаря великому открытию Эрстеда о тесной связи между магнетизмом и электричеством, а также дальнейшим разработкам и открытиям
Благодаря Амперу, Вольте и Генри, а также изобретению элемента Даниэля, был проложен путь к практическому применению электричества. Вскоре после этого
изобретение и совершенствование электромагнитного телеграфа и множества других, не менее важных устройств.



Фарадей и электромагнитная индукция
Благодаря этим великим открытиям и изобретениям электричество перестало быть
игрушкой или «забавой для философов» и приобрело огромное и постоянно растущее коммерческое значение. Тем не менее электричество, получаемое в результате химической реакции, даже в самом совершенном элементе, было слабым и дорогим, а кроме того, его можно было использовать только в сравнительно ограниченной области.  Прежде чем это стало возможным, потребовалось ещё одно важное научное открытие.
Такие вещи, как электрическая тяга и электрическое освещение в больших масштабах, должны были стать возможными.
Но это открытие вскоре сделал сэр Майкл Фарадей.

 Фарадей, сын кузнеца и переплётчика, заинтересовал сэра Гемфри Дэви своими замечательными заметками о четырёх лекциях Дэви, которые ему удалось посетить. Несмотря на то, что великий учёный посоветовал ему
«заниматься переплетным делом», а не наукой, Фарадей в возрасте двадцати двух лет стал ассистентом Дэви в Королевском институте.
Там он несколько лет посвятил
все свободное время он посвящал научным исследованиям и экспериментам, совершенствуя свои научные методы.

 Несколько лет спустя он, как и все учёные того времени, заинтересовался экспериментом Араго по вращению медного диска под подвешенной стрелкой компаса. Когда этот диск быстро вращался, стрелка отклонялась или даже поворачивалась вокруг своей оси совершенно необъяснимым образом. Фарадею сразу пришла в голову мысль, что причиной этого вращения является электричество, возникающее во вращающемся диске, а не только
Он не только сформулировал это, но и изложил свою веру в письменной форме. Однако в течение нескольких лет он не мог доказать истинность своего предположения, хотя и проводил повторные эксперименты. Но в 1831 году он начал серию экспериментов, которые навсегда подтвердили факт существования электромагнитной индукции.

В своей знаменитой статье, прочитанной в Королевском обществе в 1831 году, Фарадей
описывает метод, с помощью которого он впервые продемонстрировал
электромагнитную индукцию, а затем объяснил феномен вращающегося диска Араго.

"Около двадцати шести футов медной проволоки толщиной в одну двадцатую дюйма
«Проволока диаметром 0,07 дюйма была намотана на деревянный цилиндр в виде спирали, — сказал он, — так, чтобы разные витки не соприкасались друг с другом.  Эта спираль была покрыта ситцем, а затем таким же образом была намотана вторая проволока.  Таким образом, было наложено двенадцать спиралей, каждая из которых содержала проволоку длиной в среднем 27 футов, и все они были намотаны в одном направлении. Первая, третья, пятая, седьмая,
девятая и одиннадцатая из этих спиралей были соединены на концах
так, что образовали одну спираль; остальные были соединены в
Аналогичным образом были созданы две основные спирали, расположенные близко друг к другу, с одинаковым направлением, нигде не соприкасающиеся и каждая из которых содержала сто пятьдесят пять футов проволоки.

 Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, другая — с вольтовой батареей из десяти пар пластин площадью четыре дюйма каждая, с двойными медными контактами и хорошо заряженными. Однако ни малейшего заметного отклонения стрелки гальванометра не наблюдалось.

«Аналогичная составная спираль, состоящая из шести отрезков меди и шести
Была изготовлена спираль из мягкой железной проволоки. Получившаяся железная спираль имела
диаметр двести восемь футов, но неизвестно, было ли в ней течение.Когда желоб был пропущен через медную или железную спираль, на гальванометре не было заметно никакого воздействия на другой металл.

"В этих и многих других подобных экспериментах не было обнаружено никакой разницы в действии железа и других металлов.

«Двести три фута медной проволоки были намотаны на большой деревянный брусок; ещё двести три фута такой же проволоки были намотаны по спирали между витками первой проволоки, и металлический контакт был везде предотвращён с помощью бечёвки. Одна из этих спиралей была
Один провод был соединён с гальванометром, а другой — с батареей из ста пар пластин площадью четыре дюйма каждая, с двойными медными контактами и хорошо заряженных. При замыкании контакта на гальванометре возникал внезапный и очень слабый эффект, который также возникал при размыкании контакта с батареей. Но пока гальванический
ток продолжал проходить через одну спираль, никаких гальванометрических
признаков какого-либо эффекта, подобного индукции, на другой спирали не наблюдалось, хотя активная мощность батареи была доказана
Он велик тем, что нагревает всю свою спираль, и тем, как ярко он светится, когда проходит через древесный уголь.

«Повторение экспериментов с батареей из ста двадцати пар пластин не дало никаких других результатов. Однако и в этот раз, и в прошлый было установлено, что небольшое отклонение стрелки, возникающее в момент замыкания цепи, всегда происходит в одном направлении, а такое же небольшое отклонение, возникающее при размыкании цепи, — в другом. Кроме того, эти эффекты наблюдались при использовании первых спиралей».

«Результаты, которые я к тому времени получил с помощью магнитов,
заставили меня поверить в то, что ток от батареи, проходящий по одному проводу,
действительно индуцирует аналогичный ток в другом проводе, но этот ток
продолжается лишь мгновение и по своей природе больше похож на
электрическую волну, возникающую при ударе обычной лейденской
банки, чем на ток от вольтовой батареи, и, следовательно, может намагнитить
стальную иглу, хотя почти не влияет на гальванометр.

»«Это ожидание оправдалось: при замене небольшой полой части на
Спираль, намотанная вокруг стеклянной трубки, для гальванометра, с вставленной в неё стальной иглой, которая, как и прежде, соприкасалась с батареей и индукционным проводом, а затем была извлечена до того, как контакт с батареей был разорван, оказалась намагниченной.

"Когда контакт с батареей был впервые установлен, затем была вставлена ненамагниченная игла, и, наконец, контакт с батареей был разорван, игла оказалась намагниченной в той же степени, что и первая; но полюса были противоположными."(3)

Для Фарадея эти эксперименты стали объяснением феномена Араго
вращающийся диск, который индуцирует ток от магнита и, реагируя на него, отклоняет стрелку. Чтобы доказать это, он сконструировал диск, который вращался между полюсами электромагнита, соединив ось и край диска с гальванометром. «... «Медный диск диаметром двенадцать дюймов, закреплённый на латунной оси, — пишет он, — был установлен в рамах таким образом, чтобы его можно было вращать как вертикально, так и горизонтально, при этом его край находился более или менее между магнитными полюсами.  Край пластины был хорошо амальгамирован
для обеспечения хорошего, но подвижного контакта; аналогичным образом была подготовлена часть вокруг оси.

"Проводники или коллекторы из меди и свинца были сконструированы таким образом, чтобы
приходить в контакт с краем медного диска или с пластинами другой формы, которые будут описаны ниже. Эти проводники были около 10 см в длину, 8 мм в ширину и 16 мм в толщину;
На одном конце каждого из них была небольшая выемка для более точной подгонки под слегка выпуклый край пластин, после чего они были сплавлены. Медь
Провода толщиной в одну шестнадцатую дюйма были прикреплены обычным способом с помощью скруток к другим концам этих проводников и подсоединены к гальванометру.

"После того как все эти приспособления были установлены, медный диск был отрегулирован таким образом, чтобы маленькие магнитные полюса находились на расстоянии примерно в полдюйма друг от друга, а край пластины был вставлен между ними примерно на половину их ширины. Один из проводов гальванометра был дважды или трижды свободно намотан на латунную ось пластины, а другой был прикреплён к проводнику, который, в свою очередь, удерживался рукой в контакте с амальгамированным краем
диск в части, расположенной непосредственно между магнитными полюсами. При таких
обстоятельствах всё оставалось неподвижным, и гальванометр не
показывал никаких изменений. Но как только пластина начинала
двигаться, гальванометр реагировал, и при быстром вращении пластины
стрелка могла отклониться на девяносто градусов или больше.
(4)


 Этот вращающийся диск на самом деле был миниатюрной динамо-электрической машиной,
первой из когда-либо созданных, прямыми потомками которой являются
обычные динамо-машины. Мощность современных динамо-машин варьируется от небольших устройств,
для работы которых требуется лишь доля лошадиной силы, до огромных
Динамо-машины, приводящие в движение трамваи и освещающие города, работают по тому же принципу, что и вращающийся диск Фарадея. Благодаря этому открытию стало возможным использование электричества в качестве практичной и экономичной движущей силы.


 АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Когда открытия Фарадея в области электромагнитной индукции позволили легко генерировать электричество, следующим естественным шагом стало поиск способа его хранения или накопления. Однако это оказалось непростой задачей, и до сих пор не существует практичного накопителя или вторичной батареи, которая была бы не слишком громоздкой, не слишком хрупкой и не слишком
Слабая в своём действии батарея ещё не изобретена. Если бы удалось создать удовлетворительную аккумуляторную батарею, то, очевидно, её революционное воздействие было бы трудно переоценить. В единственной области, связанной с воздухоплаванием, она, вероятно, решила бы проблему воздушной навигации. Неудивительно, что изобретатели так стремились создать удовлетворительную аккумуляторную батарею. Ещё в 1803 году Риттер пытался создать такую вторичную батарею. В 1843 году Гроув также предпринял попытку. Но только в 1859 году, когда Гастон Планш представил своё изобретение,
Было создано что-то вроде достаточно удовлетворительной аккумуляторной батареи.
 Планш обнаружил, что свинцовые пластины, погружённые в разбавленную серную кислоту, очень хорошо подходят для создания поляризационных эффектов. Он
изготовил батарею из свинцовых пластин, погружённых в серную кислоту, и
после нескольких часов зарядки от элементов обычной
батареи Бунзена смог получить ток большой силы и значительной
продолжительности. Однако из-за того, что батарея была сделана из
свинца, она была тяжёлой и громоздкой. Фор несколько улучшил его
Он покрыл свинцовые пластины суриком, тем самым увеличив ёмкость элемента. Изобретение Фора дало новый толчок изобретательской мысли, и вскоре рынок был наводнён аккумуляторными батареями различных типов, большинство из которых представляли собой модификации батарей Планша или Фора. Однако пыл изобретателей-энтузиастов вскоре угас, поскольку все эти аккумуляторные батареи в конечном счёте оказались малопрактичными по сравнению с другими известными способами получения энергии.

Обычно используются три метода получения электроэнергии: статический или
электричество от трения вырабатывается "пластинчатыми" или "статическими" машинами.;
гальваническое, вырабатываемое батареями, основанными на открытии Вольты; и
индуцированное, или фарадическое, генерируемое химическим или механическим воздействием.
Существует еще один вид, термоэлектричество, которое может быть произведено
самым простым способом. В 1821 году Зеебек из Берлина обнаружил, что
при замыкании цепи из двух проводов, сделанных из разных металлов,
если на стыке этих двух металлов есть разница в температуре,
возникает электрический ток. Таким образом, тепло может
Энергия пара может быть преобразована непосредственно в энергию тока без участия парового двигателя. Батареи, сконструированные таким образом,
имеют низкое сопротивление, однако при последовательном соединении нескольких таких батарей можно получить ток значительной силы. Однако на данный момент они не имеют большого практического значения.

 Примерно в середине века Клерк-Максвелл выдвинул идею о том, что световые волны на самом деле являются электромагнитными волнами. Если бы это было правдой и
свет оказался бы просто одной из форм электрической энергии, то
Это справедливо и для лучистого тепла. Максвелл выдвинул эту теорию, но не смог подтвердить её экспериментально. Однако доктор Генрих
Герц несколько лет спустя с помощью серии экспериментов продемонстрировал правильность предположений Максвелла. То, что сейчас называют «волнами Герца»,
— это волны, по-видимому, идентичные световым, но с гораздо меньшей частотой или периодом. В своих экспериментах Герц показал, что при определённых условиях электрические искры между полированными шариками сопровождаются
эфирными волнами той же природы, что и световые, но с другой частотой
несколько миллионов колебаний в секунду. С этими волнами можно было бы работать
как со световыми волнами - отраженными, преломленными и поляризованными.
Это волны, которые используются в беспроводной телеграфии.


РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

В декабре 1895 года из Германии пришло известие о научном открытии
, которое потрясло мир. Сначала это был слух, в который мало кто верил; затем
— отчёт, который все услышали; и, наконец, демонстрация. В нём говорилось о новом
проявлении энергии, благодаря которому внутренняя часть непрозрачных
объектов становится видимой для человеческого глаза. Нужно было лишь заглянуть в трубку
содержащая экран определённого состава и направленная на
особый электрический аппарат, позволяющий обрести ясновидение,
более удивительное, чем дискредитировавшее себя второе зрение медиума.
Монеты в кошельке, гвозди в дереве, очки в кожаном футляре становились
хорошо различимыми под воздействием этой волшебной трубки.
А когда перед трубкой держали человеческую руку, её кости
проступали с пугающей простотой, как будто живая, трепещущая плоть
была всего лишь призрачной субстанцией.

Эти поразительные явления мог увидеть не только человеческий глаз, но и беспристрастные неодушевлённые химические вещества.
Это доказывало, что разум не питает иллюзий.  Фотоплёнка запечатлевала
то, что мог увидеть глаз, и множество призрачных изображений вскоре развеяли сомнения самых скептичных умов. В течение месяца после объявления об экспериментах профессора Рентгена комментарии о «рентгеновских лучах» и «новой фотографии» стали частью светской хроники всего христианского мира.

 Едва ли нужно говорить, что такая революционная вещь, как
Открытие процесса, в результате которого непрозрачные объекты становятся прозрачными или полупрозрачными, не было совершено в одночасье без промежуточных открытий. В 1859 году немецкий физик Юлиус Плюккер (1801–1868) заметил, что при прохождении электрического разряда через откачанную трубку при низком давлении на окружающих стенках трубки вблизи отрицательного полюса, или катода, появляется зеленоватая фосфоресценция. Это открытие вскоре начали изучать другие учёные, в том числе Хитторф, Гольдштейн и профессор (ныне сэр Уильям)
.Крукс. Объяснение этого явления, данное профессором Круксом,
касается нас в особенности, поскольку его взгляды не
совсем совпадали со взглядами двух других учёных, а его
исследования были напрямую связаны с открытием рентгеновских
лучей. Он считал, что тепло и фосфоресценция, возникающие в
трубке низкого давления, вызваны потоками частиц, вылетающих из
катода с огромной скоростью и ударяющихся о стенки стеклянной трубки.
Похоже, что состав стекла влияет на эту фосфоресценцию
Кроме того, в то время как свинцовое стекло давало синюю фосфоресценцию, натриево-известковое стекло давало желтовато-зелёную.
Состав стекла, по-видимому, менялся в результате длительного воздействия этих частиц, и со временем фосфоресценция теряла свой первоначальный блеск из-за того, что стекло «уставало», как сказал профессор Крукс. Таким образом, когда какое-либо непрозрачное вещество, например железо, помещается между катодом и стенками стеклянной трубки так, что на определённом участке стекла на короткое время появляется тень, при удалении непрозрачного вещества обнаруживается
Вещество или изменение его положения привели к тому, что область стекла, сначала покрытая тенью, стала реагировать на лучи иначе, чем окружающее стекло.

 Особые лучи, которые теперь известны как катодные лучи, не только отбрасывают тень, но и отклоняются магнитом, так что положение фосфоресценции по бокам трубки может меняться в зависимости от близости мощного магнита. Из этого можно сделать вывод, что лучи состоят из частиц, заряженных отрицательным электричеством.
Профессор Дж. Дж. Томсон модифицировал эксперимент Перрина, чтобы показать, что отрицательные
На самом деле электричество связано с лучами. Есть основания полагать, что катодные лучи — это быстро движущиеся заряды отрицательного электричества. Также можно определить скорость, с которой движутся эти частицы, измерив отклонение, вызванное магнитным полем.

 Из-за того, что непрозрачные вещества отбрасывают тень на эти лучи, сначала считалось, что все твёрдые тела абсолютно непрозрачны для них. Однако Герц обнаружил, что на стекле возникает небольшое свечение, даже когда на него наносятся такие непрозрачные вещества, как сусальное золото или алюминий
Между катодом и стенками трубки была помещена фольга.
 Вскоре после этого Ленард обнаружил, что катодные лучи можно заставить проходить из внутренней части разрядной трубки в наружный воздух. Для удобства эти лучи, проходящие вне трубки, с тех пор называют «лучами Ленарда».
В последние дни декабря 1895 года профессор Вильгельм Конрад
Рентген из Вюрцбурга объявил об открытии
замечательного эффекта, возникающего при воздействии катодных лучей, о котором говорилось выше. Он обнаружил, что если пластинку, покрытую фосфоресцирующим
Вещество помещают рядом с разрядной трубкой, настолько сильно разряженной, что катодные лучи вызывают зелёную фосфоресценцию. Эта пластина начинает светиться особым образом. Лучи, вызывающие это свечение, не являются катодными лучами, хотя, по-видимому, исходят от них. С тех пор их называют рентгеновскими лучами.

 Рентген обнаружил, что на экран падает тень от веществ, находящихся между ним и разряженной трубкой. Характер тени зависит от плотности вещества. Таким образом, металлы почти
полностью непрозрачны для лучей; такие вещества, как кость, — в меньшей степени, а обычная плоть — почти совсем. Если держать монету в руке, которая находится между трубкой и экраном, то на экране появится изображение монеты в виде чёрной тени; кости руки, отбрасывая чёткую тень, будут казаться заметно светлее, а мягкие ткани почти не будут отбрасывать тень. Ценность такого открытия была очевидна с самого начала.
Она ещё больше возросла после того, как вскоре было сделано открытие о том, что на фотопластинки влияет
Рентген открыл рентгеновские лучи, что позволило делать постоянные фотографические снимки того, что мы называем непрозрачными веществами.


Существенно повышает практическую ценность открытия Рентгена тот факт, что аппарат для получения рентгеновских лучей сейчас настолько прост и относительно недорог, что доступен даже учёным-любителям.
По сути, он состоит из индукционной катушки, подключённой либо к батареям, либо к розетке с переменным током для выработки электричества, фокусирующей трубки и фосфоресцирующего экрана. Эти фокальные трубки изготовлены в
Они бывают разных форм, но, пожалуй, самыми популярными являются стеклянные колбы, похожие на обычные маленькие бутылки для воды. Эта трубка закрыта и откачана, а два полюса (анод и катод)
впаяны в стеклянные стенки, но выступают с обоих концов для подключения к токопроводящим проводам от индукционной катушки. Эту трубку можно установить на подставке на удобной для манипуляций высоте.
Фосфоресцирующий экран обычно представляет собой пластину, покрытую цианидом платины, и устанавливается в конце коробки удобного размера.
Противоположный конец имеет такую форму, что повторяет контуры лица,
закрывая свет и позволяя глазам наблюдателя сфокусироваться
на экране в конце. Для проведения наблюдений оператору
нужно просто включить электричество и приложить экран к
глазам, направив его на светящуюся трубку, после чего на
фосфоресцирующей пластине появится тень любого предмета,
находящегося между трубкой и экраном.

Удивительные теневые изображения, возникающие на фосфоресцирующем экране или фотопластинке, кажутся созданными какой-то особой формой
Рентгеновские лучи — это разновидность света, но точная природа этих лучей до сих пор остаётся открытым вопросом.
 Являются ли рентгеновские лучи разновидностью света, то есть разновидностью «электромагнитных возмущений, распространяющихся в эфире», до конца не установлено. Для выяснения этого вопроса было проведено множество экспериментов, но пока не найдено никаких доказательств того, что рентгеновские лучи являются разновидностью света, хотя, судя по их свойствам, ничто не противоречит такому предположению. На данный момент большинство исследователей готовы
признать, что термин «рентген» фактически наводит на мысль о чём-то интимном
природа задействованной формы энергии.




VIII. СОХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ

Как мы уже видели, в 1831 году Фарадей открыл явление
магнитоэлектричества. Поменяв местами эксперименты своих предшественников, которые обнаружили, что электрический ток может генерировать магнетизм, он показал, что при определённых обстоятельствах магниты могут генерировать электричество; он доказал, что электричество и магнетизм взаимозаменяемы.
Затем он показал, что все тела в той или иной степени подвержены влиянию магнетизма и что даже свет может подвергаться влиянию магнетизма.
явления поляризации. Он полностью убедился в
истинном тождестве всех различных форм электричества и в
взаимозаменяемости электричества и химического воздействия.
Таким образом, он связал воедино свет, химическое сродство, магнетизм и электричество.
Более того, он прекрасно понимал, что ни одно из этих явлений не может быть получено в неограниченном количестве из другого. «Нигде, — говорит он, — нет чистого созидания или производства энергии без соответствующего истощения чего-то, что её питает».
 Когда Фарадей написал эти слова в 1840 году, он наступал на пятки
Он стремился к более глубокому обобщению, чем то, которое он сформулировал; более того, оно было ему вполне доступно. Он увидел великую истину, не осознав в полной мере её значения; другим, пришедшим к той же истине другим путём, предстояло указать на её полное значение.

Великое обобщение, которого так не хватало Фарадею, — это истина,
которая с тех пор стала известна как закон сохранения энергии,
закон, согласно которому при преобразовании энергии из одной формы
в другую мы никогда не можем получить больше, чем эквивалентное количество; что при
Короче говоря, «создать или уничтожить энергию так же невозможно, как создать или уничтожить материю; и все явления материальной вселенной состоят только в преобразованиях энергии».
Некоторые философы считают это величайшим обобщением, когда-либо сделанным человеческим разумом. Как бы то ни было, это, несомненно, одна из величайших интеллектуальных вех XIX века. Он стоит особняком, такой грандиозный и далеко идущий в своих последствиях, что поколение, которое впервые увидело этот закон в действии, не смогло в полной мере его оценить. Только сейчас, с высоты птичьего полёта, мы можем
Только спустя полвека мы начинаем видеть его в истинном свете.

 Такое масштабное обобщение никогда не возникает на пустом месте и обычно не рождается в голове одного человека. Всегда несколько умов приближаются к истине, прежде чем один из них полностью её постигает. Это в высшей степени справедливо в отношении учения о сохранении энергии. Не только Фарадей, но и ещё полдюжины разных учёных имели представление об этом ещё до того, как оно получило полное выражение.
Более того, каждый, кто отстаивал волновую теорию света и тепла, был близок к цели.
Учение Юнга и Френеля было подобно шоссе, ведущему прямо к широкой равнине сохранения. Явления электромагнетизма
представляли собой ещё одно такое шоссе. Но была и другая дорога, которая вела к той же цели так же уверенно и даже быстрее. Это была дорога,
проложенная явлениями тепла, и людям, которые шли по ней, было суждено опередить своих коллег, хотя, как мы видели, путники на других дорогах были уже на расстоянии оклика, когда лидеры миновали отметку.

Чтобы хотя бы приблизительно воздать должное людям, которые вошли в
Говоря о великом достижении, мы должны вспомнить, что как раз в конце XVIII века граф Румфорд и Гемфри Дэви независимо друг от друга показали, что труд может быть преобразован в тепло, и правильно интерпретировали этот факт как преобразование молекулярного движения в молярное. Едва ли можно сомневаться в том, что каждый из этих гениальных людей смутно осознавал, что между количеством молярного и молекулярного движения должна существовать тесная взаимосвязь, а значит, каждый из них был близок к открытию закона механического эквивалента теплоты. Но ни то, ни другое
ни один из них не уловил или не сформулировал в явном виде то, что каждый из них смутно ощущал; и в течение всего лишь четверти века никто даже не приблизился к их образу мыслей, не говоря уже о том, чтобы превзойти его.

Но затем, в 1824 году, французский философ Сади Карно пошёл в ногу с великими англичанами и сделал большой шаг вперёд, прямо заявив о своей вере в то, что определённое количество работы может быть преобразовано в определённое количество тепла, ни больше ни меньше. Карно действительно не смог прийти к однозначному мнению своих предшественников о природе тепла, поскольку
он по-прежнему считал её разновидностью «невесомых» жидкостей, но тем не менее ясно рассуждал о её взаимном превращении в механическую работу.
 Но какими бы важными ни казались его выводы сейчас, когда мы смотрим на них более ясным взглядом, они не произвели никакого впечатления на его современников. Работа Карно в этом направлении была единичным явлением, представляющим исторический интерес, но она не вписывалась в общую картину, как работы Рамфорда и Дэви.

Человек, который действительно продолжил дело Румфорда и Дэви
Он уронил его и вплел в готовую ткань, появившись на сцене в 1840 году. Он жил в Манчестере, Англия, и был промышленником. Он был другом и учеником великого доктора Дальтона.
 Его звали Джеймс Прескотт Джоуль. Когда потомки закончат своё последнее жонглирование именами XIX века, вполне вероятно, что имя этого манчестерского философа станет таким же нарицательным, как имена Аристотеля, Коперника и Ньютона.

 Ведь работа Джоуля была написана в пятом десятилетии века, которое
Джоуль доказал, что между механической работой и теплом существует точная и абсолютная эквивалентность; что в какой бы форме ни проявлялось движение молекул, оно может генерировать определённое и измеримое количество тепла, и не более того. Джоуль, например, обнаружил, что на уровне моря в Манчестере груз весом в один фунт, падающий с высоты в семьсот семьдесят два фута, может генерировать достаточно тепла, чтобы повысить температуру фунта воды на один градус по Фаренгейту. В этом не было ничего случайного, ничего произвольного; это было неотвратимо, как закон.
И сам Джоуль увидел то, что со временем увидели и другие: эта истина — всего лишь частный случай более общего закона. Если
тепло не может быть создано в каком-либо смысле, а лишь проявляется как
преобразование другого вида движения, то не должно ли то же самое
относиться ко всем остальным формам «силы» — свету, электричеству,
магнетизму, — которые, как было показано, так тесно связаны с теплом и
взаимопревращаемы с ним? Все аналогии, казалось, подтверждали истинность этого вывода; все эксперименты стремились его подтвердить. Закон
Таким образом, механический эквивалент теплоты стал краеугольным камнем более общего закона сохранения энергии.


Но пока эта цитата свежа в нашей памяти, мы должны со всей поспешностью обратить наше внимание на страну по ту сторону Ла-Манша — на Данию, если коротко, — и узнать, что, пока Джоуль экспериментировал с преобразованием теплоты, один философ из Копенгагена по имени Колдинг пришёл к той же идее и продвинулся далеко вперёд в её демонстрации. А затем, не останавливаясь, мы должны снова переключиться, на этот раз на Германию, и рассмотреть
Работа трёх других учёных, которые независимо друг от друга пришли к той же истине, заслуживает внимания.
Двое из них, надо признать, пришли к ней раньше, чем Джоуль или Колдинг, хотя ни один из них не смог так ясно её продемонстрировать.
Этих трёх немцев зовут Мор, Майер и Гельмгольц. Их вклад в создание великой теории сохранения энергии заслуживает нашего внимания.

Что касается Карла Фридриха Мора, то можно сказать, что его формулировка
учения предшествовала формулировкам его коллег, но в остальном она была, пожалуй, наименее значимой. В 1837 году этот вдумчивый немец уловил
главную истину и изложил её в статье, опубликованной в Zeitschrift fur Physik и т. д. Но статья не привлекла никакого внимания, даже со стороны соотечественников Мора. Тем не менее нельзя отрицать, что Мор заслужил звание человека, который независимо от других пришёл к великой истине и, возможно, увидел её раньше, чем кто-либо другой в мире, пусть даже он и не доказал её истинность.

Всего пять лет спустя, в 1842 году, доктор Юлиус Роберт Майер, практикующий врач из небольшого немецкого городка Хайльбронн, опубликовал
Статья в «Анналах Либиха» под названием «Силы неорганической природы», в которой изложена не только механическая теория тепла, но и вся доктрина сохранения энергии, изложена ясно, хотя и кратко.  Двумя годами ранее доктор Майер, будучи хирургом на голландском судне, курсирующем в тропиках, заметил, что венозная кровь пациента кажется более красной, чем обычно бывает венозная кровь в умеренном климате. Он
задумался над этим, казалось бы, незначительным фактом и в конце концов
пришёл к выводу, что причиной, должно быть, является меньшее количество окисляющегося материала
требуется для поддержания температуры тела в тропиках.
Эти размышления привели его к тому, что он стал рассматривать тело как машину, способность которой действовать зависит от внешних сил.
Так он вступил в новую область мысли, которая в конце концов привела его к независимому открытию механической теории тепла и к первому полному и всестороннему пониманию великого закона сохранения. Кровопускание, по мнению современного врача, как правило, приносило мало пользы пациенту.
Но по крайней мере один раз оно привело к удивительным результатам.
не настолько мала, чтобы не указать восприимчивому уму гения на новые и удивительные истины.


 СТАТЬЯ МАЙЕРА 1842 ГОДА
Статья, в которой Майер впервые изложил свои революционные идеи, называлась «Силы неорганической природы» и была опубликована в 1842 году. Это одна из жемчужин научной литературы, и, к счастью, она не слишком длинная, чтобы её можно было процитировать целиком. Редко, если вообще когда-либо, великая революционная доктрина излагалась в более сжатой форме:

"Что мы должны понимать под 'силами'? и как соотносятся между собой различные силы
связаны друг с другом? Термин «сила» по большей части передаёт идею чего-то неизвестного, непостижимого и гипотетического; в то время как термин «материя», с другой стороны, подразумевает, что рассматриваемый объект обладает такими определёнными свойствами, как вес и протяжённость.
Поэтому попытка сделать идею силы столь же точной, как и идею материи, должна приветствоваться всеми, кто хочет, чтобы их представления о природе были ясными и не обременёнными гипотезами.

«Силы — это причины, и, соответственно, мы можем в полной мере применить их в
Отношение причины к следствию определяется принципом causa aequat effectum. Если причина c вызывает следствие e, то c = e; если, в свою очередь, e является причиной второго следствия f, то e = f, и так далее: c = e = f... = c. В ряду причин и следствий ни одно из звеньев, как это следует из природы уравнения, не может быть равно нулю.
Это первое свойство всех причин мы называем их неуничтожимостью.

"Если данная причина c произвела эффект e, равный ей самой, то она в этом самом акте перестала существовать — c стала e. Если после производства
из e, c все еще оставалось полностью или частично, должны быть еще
дальнейшие следствия, соответствующие этой оставшейся причине: общее следствие
таким образом, c было бы > e, что противоречило бы предположению c =
e. Соответственно, поскольку c становится e, а e становится f и т.д., мы должны рассматривать
эти различные величины как различные формы, в которых проявляется один и тот же
объект. Эта способность принимать различные формы
является вторым существенным свойством всех причин. Если объединить эти два свойства, то можно сказать, что они приводят к НЕРАЗРУШИМОМУ в количественном отношении и
количественно ОБРАТИМЫЕ объекты.

"В природе существуют две причины, которые, по-видимому, никогда не переходят одна в другую," — сказал Майер. "Первый класс состоит из таких причин, которые
обладают свойствами веса и непроницаемости. Это виды материи.
Другой класс состоит из причин, которые не обладают только что упомянутыми свойствами, а именно из сил, называемых также невесомыми, из-за указанного отрицательного свойства. Таким образом, силы — это
НЕРАЗРУШАЕМЫЕ, ПРЕОБРАЗУЕМЫЕ, НЕПОДДАЮЩИЕСЯ ЗАЖИГАНИЮ ОБЪЕКТЫ.

"В качестве примера причинно-следственных связей возьмём материю: взрывоопасный газ, H + O,
вода и HO связаны друг с другом как причина и следствие; следовательно
H + O = HO. Но если H + O становится HO, появляется тепло, кал.
так же, как и вода; у этого тепла также должна быть причина, x, и мы имеем
следовательно, H + O + X = HO + кал. Однако может возникнуть вопрос, действительно ли H
+ O = HO, и x = cal. , а не, возможно, H + O = cal., и x =
НО, откуда можно вывести приведённое выше уравнение; и так во многих других случаях.
Химики-флогистики признали уравнение между cal. и x, или флогистоном, как они его называли, и тем самым сделали
Это был большой шаг вперёд, но они снова увязли в системе ошибок, подставив x вместо O. Таким образом, они получили H = HO +
x.

"Химия учит нас, что материя как причина порождает материю как следствие; но мы можем с таким же основанием сказать, что силе как причине соответствует сила как следствие. Поскольку c = e, а e = c, естественно
называть один член уравнения силой, а другой — действием силы,
или явлением, и придавать разные значения выражениям «сила» и «явление».
 Короче говоря, если причиной является материя, то следствием будет
Дело в том, что если причина — это сила, то и следствие — тоже сила.

"Причина, вызывающая поднятие груза, — это сила. Следовательно, следствием поднятого груза также является сила; или, выражаясь более обобщённо, РАЗДЕЛЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ ПОДДАЮЩИХСЯ ДЕЛЕНИЮ ОБЪЕКТОВ — ЭТО  СИЛА; и поскольку эта сила вызывает падение тел, мы называем её СИЛОЙ ПАДЕНИЯ. Сила тяжести и падение или, в более общем смысле, сила тяжести и движение — это силы, связанные друг с другом как причина и следствие.
Эти силы могут превращаться друг в друга — это две разные формы одного и того же
и тот же объект. Например, груз, лежащий на земле, не является
силой: он не является ни причиной движения, ни причиной поднятия другого
груза. Однако он становится силой по мере того, как поднимается над
землёй. Причина, то есть расстояние между грузом и землёй, и следствие,
или величина производимого движения, как показывает механика, находятся
в постоянной связи друг с другом.

«Поскольку гравитация считается причиной падения тел, говорят о гравитационной силе. Таким образом, возникают идеи СОБСТВЕННОСТИ и
Силы смешиваются друг с другом. Именно то, что является
сущностным атрибутом каждой силы, то есть ЕДИНСТВО
неразрушимости и обратимости, отсутствует в каждом свойстве:
 поэтому между свойством и силой, между гравитацией и движением невозможно установить уравнение, необходимое для правильного понимания причинно-следственной связи. Если гравитацию назвать силой, то предполагается наличие причины, которая производит эффект, не уменьшаясь при этом.
Тем самым создаются неверные представления о причинно-следственных связях между явлениями
воспитанный. Для того, чтобы тело могло упасть, так же необходимо, чтобы его
подняли, как и чтобы оно было тяжелым или обладало силой тяжести. Падение
тел, следовательно, не следует приписывать только их тяжести.
Задача механики состоит в разработке уравнений, которые существуют между
падающей силой и движением, движением и падающей силой, а также между
различными движениями. Вот конкретный пример: величина силы падения v прямо пропорциональна (при условии, что радиус Земли равен —oo)
величине массы m и высоте d, на которую она падает
возведена в степень, то есть v = md. Если высота d = l, на которую поднята масса m, преобразуется в конечную скорость c = l этой массы, то мы получаем v = mc; но из известных соотношений между d и c следует, что для других значений d или c мерой силы является mc в квадрате; соответственно, v = md = mcsquared. Таким образом, закон сохранения живой силы основан на общем законе неуничтожимости причин.

"Во многих случаях мы видим, что движение прекращается, не вызвав другого движения или поднятия груза. Но однажды возникшая сила не может исчезнуть.
Она не может быть уничтожена — она может только изменить свою форму. Поэтому возникает вопрос: какие ещё формы может принимать сила, с которой мы познакомились как с силой падения и движения? Только опыт может привести нас к выводу по этому вопросу. Чтобы мы могли проводить эксперименты с пользой, мы должны выбрать инструменты, которые не только вызывают реальную остановку движения, но и как можно меньше изменяются под воздействием исследуемых объектов. Например, если потереть две металлические пластины друг о друга, мы увидим, как исчезает движение, а тепло, наоборот, появляется.
остаётся только определить, является ли ДВИЖЕНИЕ причиной тепла.
 Чтобы принять решение по этому вопросу, мы должны обсудить,
не является ли в бесчисленных случаях, когда расход движения
сопровождается выделением тепла, движение чем-то большим, чем
выделение тепла, а тепло — чем-то большим, чем движение.

"Серьёзная попытка выяснить последствия прекращения движения никогда не предпринималась. Не желая исключать априори гипотезу, которую, возможно, удастся подтвердить, мы лишь отмечаем, что в качестве
Как правило, этот эффект нельзя объяснить изменением агрегатного состояния перемещающихся (то есть трущихся и т. д.) тел. Если мы предположим, что при превращении трущегося вещества m в n затрачивается определённое количество движения v, то мы получим m + v = n и n = m + v.
А когда n снова превращается в m, v должно появиться снова в той или иной форме.

«Трение двух металлических пластин, продолжающееся в течение очень долгого времени,
может постепенно привести к прекращению огромного количества движений;
но придёт ли нам когда-нибудь в голову искать хотя бы малейший след этого движения?»
сила, исчезнувшая в металлической пыли, которую мы могли бы собрать,
и попытаться восстановить её оттуда? Повторяем, движение не могло исчезнуть;
противоположные или положительные и отрицательные движения не могут
рассматриваться как = о, точно так же, как противоположные движения не могут возникнуть из ничего или вес не может подняться сам по себе.

"Без признания причинно-следственной связи между движением и теплом
так же трудно объяснить возникновение тепла, как и
дать какое-либо объяснение исчезновению движения. Тепло не может быть
получено в результате уменьшения объёма веществ, подвергающихся трению.
Хорошо известно, что два куска льда можно растопить, потерев их друг о друга в вакууме. Но пусть кто-нибудь попробует превратить лёд в воду под давлением, каким бы огромным оно ни было. Автор обнаружил, что при сильном встряхивании вода нагревается. Нагретая таким образом вода (от 12 до 13 градусов по Цельсию) после встряхивания становится более объёмной, чем до него. Откуда же берётся это количество тепла, которое
при многократном встряхивании может возникать в одном и том же аппарате
так часто, как нам заблагорассудится? Вибрационная гипотеза о тепле — это подход
Это согласуется с учением о том, что тепло является следствием движения, но не
способствует признанию этой причинно-следственной связи в её полной общности.
Скорее, основное внимание уделяется неустанным колебаниям.

«Если принять за данность, что во многих случаях нельзя обнаружить никакого другого следствия движения, кроме тепла, и что нельзя найти никакой другой причины производимого тепла, кроме движения, то мы предпочтём предположение о том, что тепло возникает в результате движения, предположению о причине без следствия и о следствии без причины. Точно так же, как химик,
вместо того чтобы допустить исчезновение кислорода и водорода без дальнейшего исследования и образование воды каким-то необъяснимым образом,
устанавливает связь между кислородом и водородом, с одной стороны,
и водой — с другой.

"Мы можем представить себе естественную связь, существующую между силой тяжести,
движением и теплом, следующим образом: мы знаем, что тепло возникает,
когда отдельные частицы тела приближаются друг к другу;
конденсация приводит к выделению тепла. И то, что применимо к мельчайшим частицам материи и мельчайшим интервалам между ними, должно применяться и к
большие массы и на измеримые расстояния. Падение груза — это уменьшение объёма Земли, и поэтому оно, без сомнения, должно быть связано с количеством выделяемого при этом тепла; это количество тепла должно быть пропорционально величине груза и расстоянию от него до земли. С этой точки зрения мы легко приходим к уже обсуждавшимся уравнениям между силой падения, движением и теплом.

«Но точно так же, как связь между силой тяжести и движением не позволяет сделать вывод о том, что суть силы тяжести заключается в движении,
Можно ли сделать такой же вывод в случае с теплом? Мы, напротив, скорее склонны считать, что прежде чем стать теплом, движение должно перестать существовать как движение, будь то простое движение или колебательное, как в случае со светом, лучистым теплом и т. д.

"Если сила падения и движение эквивалентны теплу, то и тепло, естественно, должно быть эквивалентно движению и силе падения. Точно так же, как тепло
возникает как следствие уменьшения объёма и прекращения движения,
оно исчезает как причина, когда его последствия проявляются в виде движения, расширения или увеличения веса.

«В водяных мельницах постоянное уменьшение объёма земли, происходящее из-за падения воды, приводит в движение механизм, который затем снова останавливается, непрерывно выделяя большое количество тепла. И наоборот, паровой двигатель служит для преобразования тепла в движение или подъём тяжестей». Локомотив с составом можно сравнить с дистиллятором.
Тепло, подаваемое под котёл, преобразуется в движение, а оно, в свою очередь, преобразуется в тепло на осях колёс.
Майер завершает свою статью следующим выводом: «Решение
Решение уравнений, связывающих силу падения и движение, требует
экспериментального определения расстояния, пройденного за
определённый промежуток времени, например за первую секунду.
Аналогичным образом решение уравнений, связывающих силу падения и
движение, с одной стороны, и теплоту — с другой, требует ответа на
вопрос:  «Каково количество теплоты, соответствующее
определённому количеству движения или силы падения?» Например,
мы должны выяснить, на какую высоту нужно поднять определённый
груз над землёй, чтобы он начал падать.
Сила падения может быть эквивалентна повышению температуры равного веса воды с 0 до 1 градуса по Цельсию.
Попытка показать, что такое уравнение является выражением физической
истины, может рассматриваться как суть вышеупомянутых замечаний.

«Применяя изложенные принципы к отношениям, существующим между температурой и объёмом газов, мы обнаруживаем, что опускание ртутного столба, с помощью которого сжимается газ, эквивалентно количеству теплоты, выделяющейся при сжатии.
Отсюда следует, что отношение между теплоёмкостью воздуха при постоянном давлении и его теплоёмкостью при постоянном объёме, равное  = 1,421, означает, что для нагревания определённого количества воды с 0 градусов до температуры, равной температуре воды на высоте около трёхсот шестидесяти пяти метров, потребуется такое же количество воздуха. Если мы сравним этот результат с работой наших лучших паровых двигателей, то увидим, что лишь малая часть тепла, подаваемого под котёл, действительно преобразуется в движение или подъём тяжестей.
Это может служить оправданием для попыток получить прибыль
производство движения каким-либо иным способом, кроме расходования химической энергии, возникающей при разнице в составе углерода и кислорода, — в частности, путём преобразования в движение электричества, полученного химическим путём. (1)


 Майер и Гельмгольц
Итак, этот малоизвестный немецкий врач, ведущий скучную жизнь сельского лекаря, видел то, чего не видел ни один человек в мире.

Великий принцип, который он открыл, стал главной мыслью его жизни и заполнял все его свободное время. Он применял его повсеместно,
среди всех явлений неорганического и органического мира.
Он узнал, что и растения, и животные — это машины, подчиняющиеся тем же законам, что и неорганическая материя, преобразующие энергию, но ничего не создающие.
Затем его разум устремился в космос и встретил вселенную, состоящую из вопросов.
Каждая звезда, которая подмигивала ему, когда он скакал в ответ на ночной зов, казалась вопрошающей точкой, которая спрашивала:
«Как я существую?» Почему я не сгорел ещё раньше, если ваша теория сохранения верна? До сих пор никто даже не пытался ответить на этот вопрос
Вопрос был поставлен; мало кто осознавал, что он требует ответа. Но врач из Хайльбронна понял вопрос и нашёл ответ.
 Его метеорическая гипотеза, опубликованная в 1848 году, впервые дала правдоподобное объяснение постоянному свету и теплу нашего Солнца и множества других звёзд — объяснение, к которому мы ещё вернёмся в другой связи.

Всё это время наш изолированный философ, чей мозг пылал в огне творческого мышления, даже не подозревал, что кто-то ещё в мире
работает в том же направлении. И внешний мир был в равной степени
Он не обращал внимания на работы врача из Хайльбронна. У него не было друга, который мог бы вдохновить его и придать ему смелости, не было родственной души, которая могла бы откликнуться на этот гениальный, но одинокий ум. И это тем более примечательно, что в науке редко можно встретить гения-первопроходца, который не был бы учеником или другом другого гения-первопроходца.
Из тех, кого мы упомянули в связи с этим, Янг был другом и соратником Дэви; Дэви был протеже Рамфорда; Фарадей был учеником Дэви; Френель был коллегой Араго; Колдинг был соратником
Эрстед; Джоуль, ученик Дальтона. Но Майер — это уникальное явление, один из немногих выдающихся умов своего времени.
 Возможно, та оценка, которая называет его Галилеем XIX века, преувеличена, но, конечно, никакая сдержанная похвала не воздаст ему должное.

 Однако долгое время его работа не привлекала никакого внимания. В 1847 году
другой немецкий врач, Герман фон Гельмгольц, один из самых выдающихся
интеллектуалов своего времени, независимо от других пришёл к пониманию
доктрины сохранения энергии
и опубликовал свой трактат на эту тему, он почти ничего не знал о своём соотечественнике Майере. Однако, когда он узнал о нём, то поспешил
отказаться от всех притязаний на доктрину сохранения, хотя мир в целом признаёт его независимость, даже несмотря на то, что открытие было сделано позже.


 СТАТЬЯ ЖУЛЯ 1843 ГОДА

Тем временем в Англии Джоуль переходил от одной экспериментальной демонстрации к другой, не обращая внимания на своих немецких конкурентов и почти не замечаемый соотечественниками. Он прочитал свою первую докладную записку перед химической секцией Британской ассоциации содействия развитию науки.
В 1843 году была опубликована работа «О теплотворном действии магнетизма и механическом значении тепла», на которую никто не обратил внимания. Однако стоит рассмотреть её подробнее. Она называется «О теплотворном действии магнетизма и механическом значении тепла».
Полный текст, опубликованный в «Отчёте Британской ассоциации», выглядит следующим образом:

«Хотя уже давно было известно, что тонкая платиновая проволока может воспламеняться под действием магнитоэлектричества, всё ещё оставалось неясным, выделяется ли тепло в катушках, в которых генерируется магнитоэлектричество.
И действительно, было вполне разумно предположить, что выделяется холод
там, чтобы компенсировать тепло, выделяемое другой частью контура. Поэтому автор попытался прояснить эту неопределённость с помощью эксперимента. Его аппарат состоял из небольшого составного электромагнита, погружённого в воду и вращающегося между полюсами мощного стационарного магнита. Магнитоэлектричество, возникающее в катушках вращающегося электромагнита, измерялось с помощью точного гальванометра.
Температура воды измерялась до и после каждого эксперимента с помощью очень чувствительного термометра.  Влияние
Температура окружающего атмосферного воздуха не влияла на результаты эксперимента.
Этого удалось добиться, накрыв вращающуюся трубку фланелью и т. д., а также внедрив систему интерполяции. Проведя обширную серию экспериментов с вышеупомянутым аппаратом, автор смог доказать, что катушки магнитоэлектрической машины, как и любая другая часть цепи, выделяют тепло пропорционально сопротивлению проводника и квадрату силы тока. При сопоставимых условиях магнитоэлектричество обладает той же теплотворной способностью, что и гальваническое электричество.

«Профессор Якоби из Санкт-Петербурга показал, что движение электромагнитной машины генерирует магнитоэлектричество, противоположное гальваническому току батареи. Автор наблюдал тот же феномен, когда сконструировал свой аппарат как электромагнитную машину; но обнаружил, что из-за конфликта сил в катушке электромагнита не выделяется дополнительное тепло и что тепло, выделяемое катушкой, как и прежде, пропорционально квадрату силы тока». Опять же, поверните машину против часовой стрелки
Чтобы увеличить силу гальванического тока с помощью магнитоэлектричества, он обнаружил, что выделение тепла по-прежнему пропорционально квадрату силы тока.

 Таким образом, автор обнаружил, что количество тепла, выделяемого гальваническим током, неизменно пропорционально квадрату силы тока, независимо от того, как изменяется сила тока с помощью магнитной индукции.
 Но  доктор Фарадей показал, что химические эффекты тока зависят от его силы. Поэтому он пришёл к выводу, что в
В электромагнитном двигателе часть тепла, выделяемого в результате химических реакций в батарее, теряется в цепи и преобразуется в механическую энергию.
Когда электромагнитный двигатель вращается ПРОТИВ направления сил притяжения, в цепи выделяется большее количество тепла, чем в результате химических реакций в батарее.
Избыточное количество тепла образуется в результате преобразования механической силы, возникающей при вращении машины.  С помощью динамометрического прибора, подключённого к его машине, автор установил, что
во всех вышеперечисленных случаях количество теплоты, способное повысить температуру одного фунта воды на один градус по шкале Фаренгейта, равно механической силе, способной поднять груз весом около восьмисот тридцати фунтов на высоту одного фута."(2)


ДЖУЛЬ ИЛИ МАЙЕР?

Два года спустя Джоуль захотел прочитать ещё одну статью, но председательствующий намекнул, что время ограничено, и попросил его ограничиться кратким устным изложением результатов своих экспериментов. Если бы председательствующий знал, что он сокращает гораздо более важную статью
важнее всех остальных докладов, представленных на собрании, вместе взятых. Тем не менее
доклад был зачитан, и его услышал человек, которому хватило гениальности
оценить его важность. Это был Уильям Томсон, нынешний
лорд Кельвин, ныне известный всему миру как один из величайших натурфилософов,
но тогда ещё только начинающий свой путь в науке. Он пришёл
С помощью Джоуля он начал раздувать полемику и впоследствии присоединился к манчестерскому экспериментатору в его исследованиях.


Но тем временем признанные лидеры британской науки считали, что
искоса от новой доктрины. Фарадей, Брюстер, Гершель - это были великие люди.
имена в физике того времени, и никто из них не мог полностью принять
новые взгляды на энергию. В течение нескольких лет ни один физик постарше,
выступая с признанным авторитетом, не выступил в поддержку
доктрины сохранения. Эта кульминационная мысль первой половины
девятнадцатого века тихо пришла в мир, без предупреждения и
без сопротивления. В пятом десятилетии века эта концепция была разработана и в значительной степени реализована как минимум в трёх разных странах, однако
даже лидеры мысли не подозревали о его существовании.
 В 1853 году Уэвелл, историк индуктивных наук, опубликовал второе издание своей истории, и, как отметил Хаксли, он ни разу не упомянул о революционной идее, которой на тот момент было уже целое десятилетие.


Однако к этому времени битва уже назревала. Подрастающее поколение
видело важность закона, который не могли оценить их старшие, и
вскоре стало известно, что на честь первооткрывателя претендуют
несколько человек. В основном благодаря усилиям профессора Тиндаля,
Работа Майера стала известна британской общественности, и между сторонниками Майера и Джоуля разгорелась весьма прискорбная полемика.
Это была ожесточённая полемика, в которой не всегда учитывалось утверждение Дэви о том, что наука не знает границ, и которая оставила свой след в сердцах и умах великих людей, чьи личные интересы были затронуты.

И по сей день вопрос о том, кто является главным первооткрывателем закона
сохранения энергии, не имеет категоричного ответа, который удовлетворил бы всех философов. Принято считать, что первым
Выбор стоит между Джоулем и Майером. Профессор Тиндалл выразил
убеждение, что в будущем каждого из этих людей будут одинаково
помнить в связи с этой работой. Но история не даёт нам оснований
для такой надежды. В конечном счёте потомки всегда требуют,
чтобы их герои были одиноки. Кто сейчас помнит, что Роберт
Гук оспаривал у Ньютона открытие закона всемирного тяготения?
Суд потомков несправедлив, но неумолим. И поэтому мы можем не сомневаться
в том, что через сто лет одно имя будет упоминаться как
создатель великой доктрины сохранения энергии.
О человеке, которого так помнят, возможно, будут говорить как о Галилее,
Ньютоне девятнадцатого века; но будет ли это имя, удостоенное
окончательного вердикта истории, именем Колдинга, Мора, Майера,
Гельмгольца или Джоуля, ещё не решено.


 ЛОРД КЕЛЬВИН И РАСПАДАНИЕ ЭНЕРГИИ

Постепенное проникновение в эту область великой доктрины сохранения просто повторяло историю появления каждой новой и революционной мысли.  Старшее поколение неизбежно должно было
Все формы энергии, которые были невесомыми флюидами, должны были исчезнуть, прежде чем новая концепция смогла бы занять своё место. Даже слово «энергия», хотя  Юнг и ввёл его в 1807 году, вошло в обиход лишь спустя некоторое время после середина века. Для большинства философов
(слово «физик» в то время было ещё менее популярным) различные
формы энергии всё ещё были тонкими субстанциями, и никогда ещё
от идеи не отказывались с таким неохотой, как в этом случае. Эксперименты
Юнг и Френель убедили многих философов в том, что свет — это вибрация, а не субстанция.
Но такой авторитет, как Био, до конца своей жизни в 1862 году придерживался старой идеи излучения и имел своих последователей.


Тем временем группа блестящих молодых людей, которые только что
Они прошли обучение, когда на сцену вышла доктрина сохранения.
Они заняли авторитетные позиции и активно боролись за новые идеи.
Подтверждающие доказательства того, что энергия — это молекулярное движение, а не «невесомый» вид материи, накапливались день за днём.
Эксперименты двух французов, Ипполита Л. Физо и
Леон Фуко в конце концов убедил последних скептиков в том, что свет — это волна.
Тем самым он отнёс тепло к той же категории, поскольку Джеймс Дэвид Форбс, шотландский физик, показал
в 1837 году он обнаружил, что лучистое тепло подчиняется тем же законам поляризации и двойного лучепреломления, что и свет. Но, если уж на то пошло,
эксперименты, установившие механический эквивалент
тепла, едва ли оставляли место для сомнений в нематериальности
этого «невесомого». Сомневающиеся действительно выражали
скептицизм по поводу достоверности экспериментов Джоуля, но
дальнейшие исследования, экспериментальные и математические,
таких учёных, как Томсон (лорд Кельвин), Рэнкин и Тиндалл в Великобритании, Гельмгольц и Клаузиус в Германии,
Исследования Ренальо во Франции и Майера в Германии, посвящённые различным проявлениям тепла, сделали эти доказательства неуязвимыми для критики.


Из этих исследований, проведённых в середине века, к которым привели эксперименты Майера и Джоуля, выросла новая наука — термодинамика.
Из них же в сознании одного из исследователей выросло новое обобщение, уступающее по важности только самому закону сохранения.
Профессор Уильям Томсон (лорд Кельвин)
при изучении термодинамики он сразу обратил внимание на тот факт, что
в то время как любое движение молекул, вызванное трудом или гравитацией, может быть преобразовано в тепло, этот процесс не является полностью обратимым. Тепло действительно может быть преобразовано в движение молекул или работу, но при этом некоторое количество тепла излучается в пространство и теряется. То же самое происходит, когда любая другая форма энергии преобразуется в движение молекул. Действительно, любое преобразование энергии, независимо от её характера, сопровождается выделением тепла, часть которого теряется. Это наблюдение привело профессора Томсона к созданию его доктрины
Диссипация энергии, которую он сформулировал в 1852 году перед Королевским обществом Эдинбурга и в том же году опубликовал в журнале Philosophical Magazine под названием «О всеобщей тенденции в природе к диссипации механической энергии».

Из изложенного здесь принципа профессор Томсон сделал поразительный вывод:
«Поскольку любое восстановление этой механической энергии
без эквивалентного рассеивания невозможно», Вселенная, какой мы её знаем, должна находиться в состоянии машины, которая постепенно выходит из строя. В частности, мир, в котором мы живём,
в течение конечного времени была непригодна для проживания людей и снова станет таковой в течение конечного будущего. Эта мысль кажется настолько банальной
сегодня, что трудно представить, насколько поразительной она была полвека назад. Поколение, воспитанное, как и наше, на доктринах
сохранения и рассеивания энергии, которые являются основой
физической науки, может лишь с трудом понять образ мыслей
поколения, которое по большей части даже не задумывалось о том,
может ли Солнце продолжать излучать тепло и свет вечно. Но
те передовые мыслители, которые осознали важность закона сохранения,
могли сразу же оценить силу закона рассеяния Томсона и понять, что эти два
закона дополняют друг друга.

Время от времени такие мыслители, как Рэнкин, действительно пытались представить себе условия, при которых энергия, потерянная в результате диссипации, могла бы быть восстановлена.
Но ни одна из таких попыток не увенчалась успехом, и со временем обобщение профессора Томсона и его выводы о последствиях этого закона получили всеобщее признание.

Появление новых взглядов на природу энергии, как я уже говорил, шло тем же путём, что и появление любых других новых идей.
 Молодые люди с богатым воображением могли принять новую точку зрения; философы постарше, чьи умы были ограничены предубеждениями, не могли вписаться в новый контекст. Это настолько поразительно верно в данном конкретном случае, что стоит отметить возраст людей, проводивших революционные эксперименты, о которых шла речь.
Они были молоды, когда проводили свои революционные эксперименты, и их работы можно включить в схему эволюции идеи о том, что энергия — это просто
проявление материи в движении. Такой список расскажет историю.
лучше, чем том комментариев.

Заметьте, что Дэви провел свой эпохальный эксперимент по плавлению льда с помощью
трения, когда ему было двадцать лет. Молодая была не старше, когда он
сделал свои первые сообщения в Королевском обществе, и был в его
двадцать седьмой год, когда он впервые активно поддерживали волнообразное
теория. Френелю было двадцать шесть лет, когда он сделал свои первые важные открытия в той же области. Араго, который сразу же стал его защитником, был всего на два года старше.
Однако за десять лет он сделал гораздо больше.
Он был настолько знаменит, что невольно начинаешь думать, что он принадлежит к старшему поколению.

 Форбсу не было и тридцати, когда он открыл поляризацию тепла,
что указало Мору, которому тогда был 31 год, на механический эквивалент. Джоулю было 22 года в 1840 году, когда он приступил к своей великой работе.
Майеру, чьи открытия относятся к тому же году, было 26 лет.
В том же возрасте Гельмгольц опубликовал своё независимое открытие того же закона. Уильям Томсон был совсем юным, когда пришёл на помощь Джоулю перед британским
Общества, и всего на семь лет старше, когда он сформулировал свою собственную доктрину
о рассеивании энергии. Клаузиус и Рэнкин, которых обычно
упоминают вместе с Томсоном как великих разработчиков термодинамики, были
оба далеко продвинулись в своих новых исследованиях еще до того, как им исполнилось тридцать.
Имея в виду такой список, мы вполне можем согласиться с отцом индуктивной науки
, что "человек, который молод годами, может состариться за считанные часы".

Однако мы не должны забывать, что у щита есть обратная сторона. Ибо не было
величайшего из наблюдательных астрономов, Гершеля, которому не было и тридцати пяти
Он когда-нибудь видел телескоп? И ему было за пятьдесят, когда он открыл тепловые лучи спектра? А разве Фарадей не достиг среднего возраста, прежде чем обратил особое внимание на электричество? Очевидно, что для полноты этой фразы Бэкон должен был добавить, что «человек, который стар годами, может быть молод воображением».«Однако здесь, даже в большей степени, чем в другом случае, — как ни жаль, — было бы уместно применить его уточняющее предложение: «Но такое случается редко».

ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ

На данный момент существует лишь несколько крупных обобщений
в одной области науки. Естественно, после того как крупное обобщение
нашло своё окончательное выражение, наступает период затишья перед
следующим шагом вперёд. В случае с теориями об энергии это затишье
длилось полвека. Действительно, на протяжении всего этого периода множество учёных трудились в этой области, и стороннему наблюдателю могло показаться, что их деятельность не знала границ, а практическое применение их идей — например, в телефоне, фонографе, электрическом освещении и так далее — было
Это было чуть ли не революционно. Тем не менее самый компетентный из ныне живущих авторитетов, лорд Кельвин, в 1895 году мог утверждать, что за пятьдесят лет он не узнал ничего нового о природе энергии.

 Однако это не следует понимать так, будто за эти два поколения мир стоял на месте. Скорее, это означает, что рядовые учёные двигались вперёд по пути, который уже прошли лидеры. Лишь немногие люди в мире обладали таким же кругозором в отношении новой теории энергии, как лорд Кельвин в середине
века. Немногие лидеры того времени достаточно ясно понимали, что если одна из форм энергии на самом деле является всего лишь волной или колебанием среди частиц «весомой» материи или эфира, то все остальные проявления энергии должны иметь ту же природу. Но рядовые члены общества ещё долго не могли осознать эту истину, даже после того, как частично постигли смысл закона сохранения. Когда в конце 1850-х годов этот удивительный молодой шотландец Джеймс Клерк Максвелл, сформулировав идею Фарадея другими словами, выразил свою веру
Идея о том, что электричество и магнетизм — это всего лишь проявления различных состояний напряжения и движения в эфирной среде (электричество — это смещение напряжения, магнетизм — это вихрь в эфире), не сразу стала популярной. И ещё менее благосклонно была встречена теория того же мыслителя, выдвинутая в 1863 году, о том, что эфирные колебания, вызывающие явление, которое мы называем светом, ничем не отличаются от пульсаций электромагнетизма, кроме длины волны.

Примерно в то же время Гельмгольц сформулировал похожую идею
Электромагнитная теория света; но даже вес этого совокупного авторитета не мог обеспечить этой доктрине популярность до самого недавнего времени, когда эксперименты Генриха Герца, ученика Гельмгольца, показали, что состояние электрического напряжения может быть преобразовано в волновую систему путём периодического изменения электрического состояния в генераторе и что такие волны распространяются в эфире со скоростью света. С тех пор электромагнитная теория света с энтузиазмом преподносится как величайшее обобщение
Это сооружение века; но здравомыслящий человек должен понимать, что на самом деле это всего лишь то, что сам Герц назвал «одной опорой под великой аркой сохранения». Это интересная архитектурная деталь, но часть не может быть равна по размеру целому.

 Более того, эта конкретная опора ещё далеко не самая прочная. Действительно, было доказано, что электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света, но до сих пор никому не удалось создать электрические волны, хотя бы отдалённо напоминающие по длине световые лучи. Поэтому самое большее, что можно утверждать с уверенностью, это
Дело в том, что все известные формы лучистой энергии — тепло, свет, электромагнетизм — распространяются в пространстве с одинаковой скоростью и состоят из поперечных колебаний — «боковых дрожи», как сказал Френель о свете, — которые, как известно, различаются по длине, но не по другим параметрам. Действительно, было высказано предположение, что новейшая форма лучистой энергии — знаменитый рентгеновский луч, открытый профессором Рентгеном, — представляет собой продольную вибрацию, но это всего лишь догадка. Как бы то ни было, теперь никто не сомневается в том, что все формы лучистой энергии
Какими бы ни были их точные свойства, они по сути своей представляют собой волновые движения одной однородной среды.

 Таким образом, целого столетия экспериментов, расчётов и споров оказалось достаточно, чтобы соотнести «невесомые жидкости» наших предков с проявлениями движения частиц материи.
 На первый взгляд это кажется огромной переменой во взглядах.  И всё же, если вдуматься, эта перемена в мышлении не так радикальна, как может показаться из-за смены формулировок. Для физика XIX века вытеснение «невесомых жидкостей» различных видов было...
Каждый из них — свет, тепло, электричество, магнетизм — был вынужден уступить место одной всепроникающей жидкости, чьи разнообразные колебания, волны, рябь, вихри или напряжения порождают явления, которые в просторечии называют формами силы. Эту всепроникающую жидкость физики называют эфиром и считают, что она не имеет веса. Таким образом, физик избавился от множества невесомых
вещей в пользу одной невесомой вещи — хотя слово «невесомый» было
изгнано из его лексикона. С этой точки зрения эфир, который, как считается
Эфир, как признанная научная величина, по сути, является открытием XIX века.
Это, пожалуй, самая интересная вещь во Вселенной.
 Подробнее о его свойствах, реальных или предполагаемых, мы поговорим, когда обратимся к обратной стороне физики, которая требует нашего внимания в следующей главе.




 IX. Эфир и сжимаемая материя


«Какие бы трудности мы ни испытывали при формировании целостного представления о строении эфира, не может быть никаких сомнений в том, что межпланетное и межзвёздное пространства не пусты, а заполнены материей
субстанция или тело, которое, безусловно, является самым большим и, вероятно, самым однородным телом, о котором нам что-либо известно.
Такой вердикт вынес около тридцати лет назад Джеймс
Клерк-Максвелл, один из величайших физиков XIX века, в отношении существования во Вселенной всеобъемлющей среды, в которой погружена каждая частица осязаемой материи.
Можно сказать, что этот вердикт отражает позицию всего философского мира нашего времени. Все без исключения авторитетные физики нашего времени принимают этот пленум как данность и рассуждают о
Они говорят об этом с той же уверенностью, с какой говорят о «весомой» материи или энергии. Правда, среди них есть те, кто склонен отрицать, что эта всеобъемлющая среда заслуживает названия «материя». Но все согласны с тем, что это нечто, и притом нечто чрезвычайно важное. Без него, утверждают они, мы бы ничего не знали о свете, тепловом излучении, электричестве или магнетизме; без него, вероятно, не было бы такого явления, как гравитация; более того, они даже намекают, что без этого странного нечто, эфира, не было бы такого явления, как
материя во Вселенной. Если эти утверждения современной физике
оправдано, тогда это нематериального эфира несравнимо самое главное
а также "крупнейший и наиболее однородное вещество или тело" в
Вселенная. Его открытие вполне можно рассматривать как одно из самых
важных достижений девятнадцатого века.

Для открытия того века это, безусловно, так, в том смысле, что все
известные свидетельства его существования были собраны в ту эпоху.
Истинные мечтатели всех времён по метафизическим причинам представляли себе существование неосязаемых жидкостей в космосе. Они действительно населяли
Как отмечает Максвелл, пространство неоднократно заполнялось различными видами эфира.
Но такие смутные представления не более чем мечта какого-нибудь доколумбового провидца о том, что за неведомыми водами может лежать земля, а не открытие Америки. Справедливости ради следует признать, что Гюйгенс, создатель волновой теории света в XVII веке,
получил представление об истинном эфире. Но его современники и восемь поколений его последователей были совершенно глухи к его заявлениям.
Он имеет практически такое же отношение к первооткрывателям эфира XIX века, как викинг к Колумбу.

 Настоящим Колумбом эфира был Томас Юнг. Его открытие было сделано в начале XIX века, когда он представил первые убедительные доказательства волновой теории света.
Сказать, что свет состоит из волн, — значит постулировать существование чего-то, что
колеблется; и этим чем-то не может быть воздух, поскольку воздух существует лишь в
бесконечно малом количестве, если вообще существует, в межзвёздном пространстве, через
в который свободно проникает свет. Но если это не воздух, то что же тогда? Очевидно,
что-то более неуловимое, чем воздух; что-то сверхчувственное, ускользающее от всех
прямых попыток его обнаружить, но при этом существующее повсюду в
кажущемся пустым пространстве, а также проникающее в субстанцию всех
прозрачных жидкостей и твёрдых тел, если не всех осязаемых веществ. Это
неуловимое нечто Янг переименовал в светоносный эфир.

В первые дни после своего открытия Юнг считал, что волны
которые производят свет и тепловое излучение, являются продольными — направленными вперёд
и обратная пульсация, соответствующая пульсации звука, — и поскольку
такие пульсации могут передаваться жидкой средой, обладающей свойствами
обычных жидкостей, он был вправе считать эфир похожим на жидкость по своим свойствам, за исключением его крайней неосязаемости.
Но примерно в 1818 году эксперименты Френеля и Араго с поляризацией света заставили усомниться в том, что теория продольных колебаний является достаточной.
Юнг предположил, а Френель независимо от него выдвинул и продемонстрировал гипотезу о том, что
светоносные волны не продольные, а поперечные; и все
более поздние эксперименты, как правило, подтверждают эту точку зрения. Но это
случается, что обычные жидкости - газы и неорганические соединения - не могут передавать поперечные
колебания; только твердые тела способны на такую вибрацию. Итак,
стало необходимым предположить, что светоносный эфир является телом
обладающим упругой жесткостью - знакомым свойством осязаемых твердых тел, но
совершенно неизвестным среди жидкостей.

Идея поперечных колебаний несла с собой еще одну загадку. Почему
эфир не приходит в движение вместе с вибрацией, которая даёт нам
Ощущение, которое мы называем светом, вызывает в его субстанции вторичные
колебания, направленные под прямым углом к исходному
колебанию? Похоже, что таких перпендикулярных колебаний не существует, иначе мы могли бы видеть за углом. Как объяснить их отсутствие? Физики могут предложить только один способ: они должны предположить, что эфир несжимаем.
 Он должен заполнять всё пространство — по крайней мере, всё пространство, с которым имеет дело человеческое знание, — абсолютно полностью.

Эти свойства эфира — несжимаемость и упругая жёсткость — вполне объяснимы сами по себе. Но возникают трудности с осмыслением
когда мы задумываемся о другом свойстве, которым эфир явно должен обладать, а именно о трение-независимости. Согласно гипотезе, это твёрдое, несжимаемое тело пронизывает всё пространство, заполняя каждую частицу осязаемой материи; однако оно, по-видимому, ни в малейшей степени не замедляет движение этой материи. Это, несомненно, самое сложное для понимания из предполагаемых свойств эфира. Физик
объясняет это идеальной эластичностью эфира, благодаря которой он
замыкается за движущейся частицей с силой, точно уравновешивающей
напряжение, необходимое для того, чтобы проникнуть в него спереди.

Человеку, не привыкшему думать о том, что кажущаяся твёрдой материя на самом деле состоит из частиц, находящихся на относительно большом расстоянии друг от друга, трудно понять утверждение о том, что эфир проникает в твёрдые тела, например в стекло, и, по выражению Юнга, которое мы уже цитировали, движется среди них так же свободно, как ветер в роще.  Однако эта мысль не вызывает особых затруднений у тех, кто привык к философским размышлениям. Но у Френеля рано возник вопрос о том, не подвергается ли эфир значительному воздействию
контакт с частицами твёрдых тел. Некоторые из его экспериментов привели его к
убеждению, что часть эфира, проникающая между молекулами
материальной субстанции, так сказать, удерживается в плену и движется вместе с этими частицами. Он называл такие части эфира «связанным»
эфиром, в отличие от основной массы «свободного» эфира. Спустя полвека после смерти Френеля, когда гипотеза об эфире стала общепринятой научной теорией, Физо во Франции и Клерк-Максвелл в Англии провели эксперименты, чтобы выяснить, существует ли эфир.
Часть эфира действительно связана с частицами материи, но результаты экспериментов были отрицательными, и вопрос до сих пор остаётся открытым.


Пока волновая теория света пробивала себе дорогу, Майкл Фарадей выдвинул ещё один аргумент в пользу существования эфира.
В ходе своих экспериментов по электрической и магнитной индукции он всё больше убеждался в том, что в среде, подверженной электромагнитному воздействию, существуют определённые линии или каналы силы.
Разум Фарадея, как и разум Ньютона и многих других философов,
Он отверг идею дальнодействия и был убеждён, что
явления магнетизма и электрической индукции убедительно доказывают
существование невидимой среды, заполняющей всё пространство, которая,
весьма вероятно, является той же средой, которая переносит световые и
тепловые волны.

 Затем, примерно в середине века, произошёл окончательный
переворот в представлениях о природе энергии, о котором мы уже упоминали
в предыдущей главе, и после этого существование эфира было признано
полностью доказанным. Идея о том, что энергия — это всего лишь «способ
«Движение» (если использовать привычную для Тиндаля формулировку) в сочетании с всеобщим неприятием идеи дальнодействия привело к тому, что признание существования сплошной среды во всём пространстве стало необходимостью — по крайней мере, так казалось большинству физиков в последние десятилетия. Доказательство того, что все известные формы лучистой энергии распространяются в пространстве с одинаковой скоростью, считается практически демонстрацией того, что в их передаче участвует только одна сплошная среда — один эфир. Профессор Дж. Оливер Лодж действительно выдвинул предварительное предположение о том, что
Существует два эфира, представляющих собой два противоположных вида электричества, но даже автор этой гипотезы вряд ли стал бы утверждать, что она обладает высокой степенью вероятности.


Последние исследования свойств эфира мало чем отличаются от ранних идей Юнга и Френеля.
Со всех сторон предполагается, что эфир — это непрерывное, несжимаемое тело, обладающее жёсткостью и упругостью. Лорд Кельвин даже рассчитал вероятную плотность этого эфира и его коэффициент жёсткости. Как и следовало ожидать, оно почти бесконечно тонкое
по сравнению с любым осязаемым твёрдым телом, а его жёсткость бесконечно мала по сравнению с жёсткостью стали. Одним словом, он сочетает в себе свойства осязаемой материи так, как не может ни одно осязаемое вещество. Поэтому мы не можем правильно представить себе его истинное состояние. По мнению лорда Кельвина, наиболее близкое к нему состояние можно описать как прозрачное желе. Конечно, это грубая и неточная аналогия.
Плотность и сопротивление желе, в частности, совершенно не
похожи на плотность и сопротивление эфира. Но когда желе дрожит,
Когда его встряхивают, он подвергается упругому натяжению, под которым находится, когда его масса скручивается. Это можно сравнить с колебаниями и напряжениями в эфире, которые, как считается, составляют основу лучистой энергии, магнетизма и электричества.

 Поскольку великие физики того времени были единодушны в вопросе о существовании этого вездесущего эфира, со стороны любого, кто не входил в их круг, было бы явным самонадеянством оспаривать столь прочно укоренившуюся веру. И действительно, в любом случае, кажется, что для такого вызова нет достаточных оснований.
Тем не менее, возможно, не будет лишним отметить, что
Современный физик уверен в существовании эфира не больше, чем его предшественник из XVIII века был уверен в существовании некоторых предполагаемых субстанций, которые он называл флогистоном, теплородом, корпускулами света, а также магнитными и электрическими жидкостями. Если до конца следующего столетия эфир займёт своё место рядом с этими отвергнутыми творениями научного воображения предыдущих поколений, это будет лишь повторением истории. Современный философ
совершенно уверен в существовании эфира; но когда он говорит, что
«Несомненно», он говорит о его существовании неосторожно и выходит за рамки доказательства. Он НЕ ЗНАЕТ, что действие не может происходить на расстоянии; он НЕ ЗНАЕТ, что само пустое пространство не может выполнять функции, которые он приписывает заполняющему пространство эфиру.

 Однако в то же время эфир, будь то субстанция или всего лишь плод воображения, служит прекрасной опорой для современной физики. Она оказалась бесценной не только для тех, кто изучает энергию, но и для тех, кто изучает саму материю. Из её гипотетического
Из тумана возникла наиболее правдоподобная теория о строении
материи, которая когда-либо была предложена, — или, по крайней мере,
та, которая станет окончательным ответом XIX века на эту «загадку веков».
Я имею в виду, конечно же, вихревую теорию атомов — эту глубокую и увлекательную доктрину, которая предполагает, что материя во всех её многообразных формах — это не что иное, как движущийся эфир.

 Автором этой замечательной концепции является лорд Кельвин. В его голове родилась идея
счастливого союза математических расчётов с
Конкретные эксперименты. Математические расчёты в значительной степени были выполнены Германом фон Гельмгольцем, который примерно в 1858 году взялся за решение некоторых уникальных задач, связанных с вихревыми движениями. Гельмгольц обнаружил, что вихревой поток, однажды возникший в среде без трения, теоретически должен сохраняться неизменным вечно. В ограниченной среде такой поток может иметь V-образную форму с концами на поверхности среды. Мы можем имитировать такой вихрь, быстро проведя ложкой по поверхности воды в стакане. Но в безграничной среде вихрь должен быть постоянным.
замкнутое кольцо, которое может иметь простую форму обруча или круга или
которое может быть бесконечно искривлённым, петлеобразным или, так сказать, узловатым.
 Независимо от того, простое оно или искривлённое, эта бесконечная цепь вращающейся материи (частицы, вращающиеся вокруг оси петли, как частицы струны, вращающиеся, когда струну перекатывают между пальцами) должна в среде без трения сохранять свою форму и вечно вращаться с неизменной скоростью.

Пока эти теоретические расчёты Гельмгольца были свежи в его памяти, лорд Кельвин (тогда ещё сэр Уильям Томсон) получил от профессора
П. Дж. Тейт из Эдинбурга сконструировал аппарат для создания вихревых колец в воздухе.
Этот аппарат, который может сделать каждый, состоит из простого ящика с отверстием в одной из стенок и куском брезента, натянутым на противоположной стенке вместо досок.
 Внутри ящика образуются пары хлорида аммония, которые делают воздух видимым. Если постучать лентой по холщовой стороне коробки, из неё вылетят вихревые кольца из застоявшегося воздуха, очень похожие на те кольца дыма, которые некоторые эксперты
Курильщики могут добиться этого, постучав по щекам, или с помощью более крупных частиц, которые мы иногда видим вылетающими из трубы локомотива.


Преимущество аппарата профессора Тейта заключается в его управляемости и
в том, с какой уверенностью можно добиться желаемого результата.  До лорда
К удивлению Кельвина, он выбрасывал кольца разного размера,
которые двигались прямо через комнату с разной скоростью,
в зависимости от начального импульса, и вели себя очень странно при
соприкосновении друг с другом. Если, например, быстро движущееся
Когда одно кольцо обогнало другое, движущееся по тому же пути, то, что было впереди, словно замерло и растянулось, как резинка, в то время как преследователь, казалось, сжался, пока не проскользнул в отверстие другого кольца, после чего каждое кольцо вернулось к своему первоначальному размеру и продолжило движение, как ни в чём не бывало. С другой стороны, когда два кольца, движущиеся в противоположных направлениях, приближались друг к другу, казалось, что они притягиваются. Но если они сталкивались, то отскакивали друг от друга, дрожа, как упругие твёрдые тела.  Если приложить усилие
Если попытаться схватить или разрезать одно из этих колец, тонкая субстанция сжималась от прикосновения и ускользала, как живая.


И всё это время тело, которое так себя вело, представляло собой просто
вихрь в воздухе, видимый, но не подверженный никакому другому
воздействию, кроме дыма. Вскоре трение об окружающий воздух
разъедало кольцо, и оно растворялось в общей атмосфере — но часто
только после того, как оно просуществовало много секунд и пролетело
через большую комнату. Очевидно, что если бы не было трения, то инерция кольца должна была бы
Это была постоянная структура. Не хватало только среды без трения, чтобы
выполнить все условия для неразрушимых вихрей Гельмгольца. И тут
лорду Кельвину пришло в голову, что физики уже начали признавать
существование среды без трения — вездесущего эфира. Что, если
запустить вихревые кольца в этом эфире, не будут ли они обладать
теми же свойствами, что и вихревые кольца в воздухе, — инерцией,
притяжением, эластичностью? А разве это не свойства обычной осязаемой материи? Разве не вероятно, что то, что мы называем материей
состоит лишь из совокупности бесконечно малых вихревых колец в эфире?


Так в сознании лорда Кельвина сформировалась вихревая теория атомов, и её выражение дало миру то, что многие философы нашего времени считают наиболее правдоподобной концепцией строения материи из всех сформулированных до сих пор.
Конечно, это всего лишь теория; её автор был бы последним, кто стал бы утверждать, что она окончательная. «Это всего лишь мечта», — сказал мне лорд Кельвин, когда я недавно упомянул об этом. Но она основана на математических расчётах и аналогическом эксперименте, каких нет других
Теория материи может претендовать на это, и у неё есть объединяющая или монистическая тенденция, которая делает её для философского ума не чем иным, как завораживающей. Правдива она или нет, но это окончательная теория материи двадцатого века.

Помимо вопроса о точном строении мельчайших частиц материи, в XIX веке большое внимание уделялось вопросам о распределении таких частиц, их взаимоотношениях, свойствах и действиях.
Хотя основы современных теорий были заложены в предыдущую эпоху.
популярное в восемнадцатом веке рассуждение о конечном строении
материи принадлежало ученому итальянскому священнику Роджеру Джозефу
Босковичу, опубликованному в 1758 году в его "Теории естественной философии".
"В этой теории, - согласно одному из ранних комментаторов, - предполагается, что вся масса, из
которой состоят тела Вселенной, состоит
из чрезвычайно большого, но конечного числа простых, неделимых,
нерастянутые атомы. Эти атомы наделены Творцом ОТТАЛКИВАЮЩИМИ и ПРИВЛЕКАЮЩИМИ силами, которые изменяются в зависимости от расстояния. На очень
На малых расстояниях частицы материи отталкиваются друг от друга; и эта сила отталкивания возрастает до бесконечности по мере уменьшения расстояния.
Следовательно, она всегда будет препятствовать фактическому контакту.  Когда частицы материи находятся на разумном расстоянии друг от друга, сила отталкивания сменяется силой притяжения, которая уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния и распространяется за пределы сфер самых удалённых комет.

Эта концепция атома как простого центра силы едва ли могла удовлетворить кого-либо, кроме метафизиков. Никто не стал
Однако заметных попыток усовершенствовать эту идею не предпринималось вплоть до конца века, когда Хамфри Дэви в ходе своих исследований тепла начал размышлять об изменениях, происходящих в глубинной структуре материи при изменении температуры.
 Дэви, как мы уже видели, рассматривал тепло как проявление движения частиц материи. Поскольку все тела, с которыми мы вступаем в контакт, имеют определённую температуру, Дэви сделал вывод, что мельчайшие частицы каждого вещества должны постоянно вибрировать.
Он считал, что вибрации создают «силу отталкивания», которая (как и у Босковича) удерживает частицы материи на расстоянии друг от друга.  Нагреть вещество — значит просто увеличить скорость колебаний его частиц, а значит, и силу отталкивания, и объём массы в целом. Если нагреть вещество до достаточной температуры, сила отталкивания может стать
достаточно большой, чтобы преодолеть силу притяжения, и частицы
разобьются и начнут разлетаться в разные стороны, а твёрдое вещество
превратится в газ.

Этим весьма многообещающим идеям Дэви не уделили особого внимания,
потому что они основывались на представлении о том, что тепло — это просто движение,
которое в то время отвергалось научным сообществом. Но полвека спустя,
когда появились новые теории энергии, произошло возрождение практически тех же идей о частицах материи (молекулах, как их теперь называли), которые отстаивал Дэви. Затем Клаузиус в
Германия и Клерк-Максвелл в Англии занялись исследованием того, что впоследствии стало известно как кинетическая теория газов.
Концепция, согласно которой все явления, происходящие с газами, обусловлены беспорядочным движением молекул, из которых они состоят.
Конкретная идея о том, что давление или «пружинность» газов обусловлены такими молекулярными столкновениями, принадлежит Даниэлю Борнелли, который выдвинул её в начале XVIII века. Эта идея, на которую тогда мало кто обращал внимание, была возрождена примерно столетие спустя Уильямом Хирепатом, а затем с некоторым успехом Дж. Дж. Уотерстоном из Бомбея примерно в 1846 году. Но она не получила широкого распространения, пока за неё не взялись Клаузиус в 1857 году и Клерк-Максвелл в 1859 году.

Соображения, которые побудили Клерка-Максвелла заняться вычислениями, можно изложить его собственными словами, сформулированными в статье «О движении и столкновениях идеально упругих сфер».

«Многие свойства материи, особенно в газообразном состоянии, — говорит он, — можно вывести из гипотезы о том, что её мельчайшие частицы находятся в быстром движении, скорость которого увеличивается с повышением температуры.
Точная природа этого движения становится предметом рационального любопытства.  Даниэль Борнелли, Хирепат, Джоуль, Крониг, Клаузиус и др.»
показали, что взаимосвязь между давлением, температурой и плотностью
идеального газа можно объяснить, предположив, что частицы движутся
с постоянной скоростью по прямым линиям, ударяясь о стенки сосуда,
в котором находится газ, и тем самым создавая давление. Необязательно
предполагать, что каждая частица проходит большое расстояние по одной
и той же прямой линии, поскольку давление будет создаваться в любом
случае, когда частицы ударяются друг о друга, так что описываемая
прямая линия может быть очень короткой. Г-н Клаузиус определил среднюю длину
Длина пути в среднем для частиц и расстояние между центрами двух частиц в момент столкновения.
В настоящее время у нас нет возможности определить ни одно из этих расстояний;
но некоторые явления, такие как внутреннее трение газов, теплопроводность газов и диффузия одного газа в другой, по-видимому, указывают на возможность точного определения средней длины пути, который проходит частица между двумя последовательными столкновениями. Чтобы заложить основу для таких исследований, необходимо
Руководствуясь строгими механическими принципами, я продемонстрирую законы движения
бесчисленного множества маленьких, твёрдых и абсолютно упругих сфер,
воздействующих друг на друга только во время удара. Если окажется, что
свойства такой системы тел соответствуют свойствам газов, будет установлена
важная физическая аналогия, которая может привести к более точному
пониманию свойств материи. Если эксперименты с газами не согласуются с
гипотезой, лежащей в основе этих утверждений, то наша теория, хотя и
непротиворечивая сама по себе, окажется неспособной объяснить
явления газов. В любом случае необходимо проследить за
этими следствиями гипотезы.

"Вместо того, чтобы говорить, что частицы твердые, сферические и эластичные,
мы можем, если пожелаем, сказать, что частицы являются центрами силы, от которых
действие незаметно, за исключением определенного очень малого расстояния, когда
она внезапно проявляется как отталкивающая сила очень большой интенсивности.
очевидно, что любое допущение приведет к одинаковым результатам. Чтобы не повторять длинную фразу об этих отталкивающих телах, я буду исходить из предположения, что они абсолютно эластичны
сферические тела. Если предположить, что эти агрегатные молекулы, движущиеся вместе, имеют не сферическую ограничивающую поверхность, то вращательное движение системы будет затрагивать определённую долю всей внутренней энергии, как показал Клаузиус, и таким образом мы можем объяснить, почему удельное тепловое сопротивление больше, чем при более простой гипотезе. (1)


Тщательные исследования Клерка-Максвелла не только подтвердили эту доктрину, но и пролили свет на всю область молекулярной динамики. Вскоре физики осознали, что
Они были уверены в существовании этих потоков летящих молекул, составляющих газ, как будто могли видеть и наблюдать за их отдельными действиями.
Изучая вязкость газов, то есть степень сопротивления, которое они оказывают движущемуся в них объекту или другому потоку газа, учёные с помощью математики пришли к идее о скорости, с которой движутся частицы газа, о количестве столкновений, которые должна испытать каждая частица за определённый промежуток времени, и о длине среднего свободного пробега.
Эти измерения были подтверждены изучением скорости диффузии, с которой смешиваются различные газы, а также скорости распространения тепла в газе. Оба этих явления в основном обусловлены беспорядочным движением молекул.

 Удивительно уже то, что такие измерения вообще были проведены, но удивление усиливается, когда узнаёшь результаты. Из расчётов Клерка-Максвелла следует, что средняя длина свободного пробега, или расстояние, которое проходят молекулы между столкновениями в
Толщина обычного воздуха составляет примерно полмиллиона тысячных дюйма, а скорость молекул такова, что каждая из них испытывает около восьми миллиардов столкновений в секунду! Пожалуй, трудно найти более наглядную иллюстрацию достижений современной физики, чем эта. Если, конечно, не считать таковым ещё один результат, напрямую вытекающий из этих расчётов, — измерение размера самих молекул. Клаузиус первым указал на то, как это можно сделать, зная длину свободного пробега.
Расчёты были сделаны Лошмидтом в Германии и лордом Кельвином в Англии независимо друг от друга.


Разумеется, это чисто математическая работа, но её результаты считаются неоспоримыми.
Лорд Кельвин даже говорит о том, что они абсолютно демонстративны в определённых пределах точности.
Однако это не означает, что они показывают точные размеры молекулы. Это означает, что они дают оценку пределов, в которых может находиться фактический размер молекулы. По оценкам лорда Кельвина, эти пределы составляют примерно
одну десятимиллионную часть сантиметра для максимального значения и
минимум — одна стомиллионная часть сантиметра. Такие цифры
не имеют особого значения для наших ограниченных органов чувств, но лорд Кельвин
привёл наглядную иллюстрацию, которая помогает воображению хотя бы смутно
представить себе немыслимую малость молекулы. По его оценкам, если бы шар, скажем, из воды или стекла, размером с футбольный мяч, был увеличен до размеров Земли, а каждая молекула, входящая в его состав, была бы увеличена в той же пропорции, то увеличенная структура была бы более крупнозернистой, чем куча дроби.
но, вероятно, не такой крупнозернистый, как куча футбольных мячей».
Для оценки размера молекул было использовано несколько других методов. Один из них основан на явлении контактного электричества, другой — на волновой теории света, а третий — на капиллярном притяжении, как показано на примере напряжённой плёнки мыльного пузыря! Ни один из этих методов не даёт более точных результатов, чем кинетическая теория газов, которую мы только что описали.
Но важно то, что результаты, полученные с помощью этих различных методов (все они принадлежат лорду
Кельвин) сходятся во мнении, что размеры молекулы находятся где-то в пределах, уже упомянутых выше. Таким образом, мы можем быть абсолютно уверены в том, что молекулы материи не являются бесформенными точками, как считал Боскович и его последователи в XVIII веке. Но следует помнить, что всё это относится к молекуле, а не к мельчайшей частице материи, о которой мы поговорим в другой раз. Как ни странно, мы обнаружим, что последние теории относительно последнего члена ряда
не так уж далеко от мечтаний философов XVIII века
электрон Дж. Дж. Томсона во многом схож с бесформенным центром Босковича.

 Какова бы ни была точная форма молекулы, её очертания постоянно меняются,
поскольку в молекулярной науке нет ничего более устоявшегося, чем
тот факт, что молекула при любых обычных обстоятельствах находится в состоянии интенсивных, но изменчивых колебаний. Например, вся энергия молекулы газа измеряется не её импульсом, а импульсом плюс энергией колебаний и вращения, обусловленной
к уже упомянутым столкновениям. Клаузиус даже оценил
относительную важность этих двух величин, показав, что
на поступательное движение молекулы газа приходится лишь три пятых
её кинетической энергии. Полная энергия молекулы (которую мы
называем «теплом») включает в себя ещё один фактор, а именно
потенциальную энергию, или энергию положения, обусловленную
работой, которая была проделана при расширении, преодолении
внешнего давления и внутреннего притяжения между самими молекулами. Эта потенциальная энергия (которая будет восстановлена
когда газ сжимается) — это «скрытая теплота» Блэка, которая так долго ставила в тупик философов. Она является скрытой в том же смысле, в каком энергия
подброшенного в воздух мяча является скрытой в тот момент, когда мяч
замирает на наибольшей высоте перед тем, как начать падать.

 Таким образом, оказывается, что в возникновении состояния, которое мы называем теплом, участвует множество движений, реальных и потенциальных. Однако именно поступательное движение можно измерить как температуру;
и именно оно наиболее явно определяет физическое состояние
Вещество, которое в совокупности образуют молекулы, — независимо от того, будет ли оно восприниматься нашим грубым восприятием как газ, жидкость или твёрдое тело, — представляет собой совокупность этих молекул. В газообразном состоянии, как мы видели, поступательное движение молекул относительно велико, а сами молекулы находятся на большом расстоянии друг от друга. Из этого не следует, как мы раньше предполагали, что между молекулами действует сила отталкивания. Современные физики во главе с лордом Кельвином отказываются признавать существование такой силы. Они утверждают, что молекулы газа движутся по прямым линиям
в силу своей инерции они движутся совершенно независимо друг от друга, за исключением
моментов столкновения, после которых они отскакивают в силу своей
упругости; или при приближении к столкновению, в последнем случае,
оказавшись в зоне взаимного притяжения, две молекулы могут
вращаться вокруг друг друга, как комета вращается вокруг Солнца,
а затем снова разлетаться, как комета разлетается от Солнца.

Очевидно, что длина свободного пробега молекул газа может быть увеличена до бесконечности за счёт уменьшения количества самих молекул в ограниченном пространстве. Это было доказано
Профессора Тейт и Дьюар утверждают, что можно искусственно создать вакуум такой степени разрежения, что длина свободного пробега оставшихся молекул будет измеряться в дюймах. Расчёт основан на экспериментах с радиометром профессора Крукса — прибором, который сам по себе доказывает истинность кинетической теории газов. Профессор Крукс считает, что такой разреженный газ представляет собой четвёртое состояние вещества, которое он называет сверхгазообразным.

С другой стороны, если газ подвергается воздействию давления, его молекулы
Молекулы сближаются, и длина их свободного пробега уменьшается.  В конечном счёте, при достаточном давлении, молекулы практически постоянно находятся в контакте.  Тем временем из-за огромного количества столкновений молекулы начинают вибрировать всё активнее, и температура газа повышается, что, по сути, неизбежно в соответствии с законом сохранения энергии.  Таким образом, одного давления недостаточно, чтобы перевести газ в жидкое состояние. Считается, что даже в центре
На Солнце, где давление почти невообразимо велико, вся материя находится в газообразном состоянии, хотя молекулы должны быть настолько плотно упакованы, что по консистенции вещество, вероятно, больше похоже на твёрдое тело.


Однако если одновременно с воздействием давления предоставить возможность для отвода избыточного тепла в более холодную окружающую среду, молекулы, отдавая избыток энергии, становятся относительно спокойными, и на определённом этапе газ превращается в жидкость.
Однако точная точка, в которой происходит это преобразование, отличается
Для разных веществ она сильно различается. Например, для воды это температура более 400 градусов по Цельсию выше нуля.
Для атмосферного воздуха это 194 градуса по Цельсию ниже нуля, или более 150 градусов ниже точки замерзания ртути.


Независимо от того, высокая это температура или низкая, температура, при которой любое вещество всегда находится в газообразном состоянии, независимо от давления, называется критической температурой или абсолютной температурой кипения этого вещества. Однако из этого не следует, что
ниже этой точки вещество обязательно находится в жидком состоянии. Это
зависит от внешних условий давления. Даже при температуре намного ниже критической молекулы обладают огромной активностью и стремятся разлететься в разные стороны, сохраняя то, что кажется газообразным, но технически называется парообразным состоянием.
Разница в том, что одного давления достаточно, чтобы перевести пар в жидкое состояние. Таким образом, вода может переходить из газообразного состояния в жидкое при температуре 400 градусов выше нуля, но только в определённых условиях
При обычном атмосферном давлении это происходит только при понижении температуры ещё на триста градусов. Однако при температуре ниже четырёхсот градусов вода технически является паром, а не газом; но, как вы понимаете, единственная разница заключается в степени молекулярной активности.

 Таким образом, оказалось, что преобладание воды в парообразном и жидком состоянии, а не в «постоянно» газообразном, на нашей планете — это всего лишь случайность тектонической эволюции. Не менее случайным является тот факт, что воздух, которым мы дышим, «постоянно» находится в газообразном состоянии, а не в жидком или твёрдом.
как это могло бы произойти, если бы температура поверхности Земли снизилась до
уровня, который в целом можно считать незначительным. Между
температурой атмосферы в тропических и арктических регионах часто
разница составляет более ста градусов; если бы температура снизилась еще на сто градусов, то была бы достигнута точка, при которой газообразный кислород превращается в пар, а при повышенном давлении — в жидкость.
 Еще тридцать семь градусов — и мы достигнем критической температуры азота.

И это не просто теоретическое предположение, это констатация факта
экспериментальная наука, совершенно не зависящая от теории. Физик в лаборатории создал искусственные температурные условия, позволяющие ему изменять состояние самых стойких газов. Около пятидесяти лет назад, когда кинетическая теория только зарождалась, Фарадей, среди прочих, получил сжиженный углекислый газ, и эти эксперименты были продолжены многими более поздними исследователями, в частности Кайете в Швейцарии, Пикте во Франции и доктором Томасом.
Эндрюс и профессор Джеймс Дьюар в Англии. В ходе этих
В ходе экспериментов был сжижен не только воздух, но и водород, самый летучий из газов.
И он стал болееСтановится всё более очевидным, что газ и жидкость, как давно утверждал Эндрюс, «являются лишь отдалёнными стадиями длительного ряда непрерывных физических изменений».
Конечно, если понизить температуру ещё больше, жидкость станет твёрдой.
Это изменение также произошло с некоторыми из наиболее «постоянных» газов, включая воздух.

Степень холода — то есть отсутствия тепла — при этом огромна по сравнению со всем, с чем мы сталкиваемся в природе.
Здесь, на Земле, сейчас молекулы затвердевшего воздуха, по крайней мере,
Например, они не находятся в абсолютно спокойном состоянии. Другими словами, у них всё ещё есть температура, хотя и очень низкая. Но вполне возможно, что может быть достигнута стадия, на которой молекулы станут абсолютно неподвижными как в поступательном, так и в колебательном движении. К такому состоянию без тепла приблизились, но пока не достигли его в лабораторных экспериментах. Это называется абсолютным нулём температуры.
По оценкам, он эквивалентен двумстам семидесяти трём градусам по
Цельсию ниже точки замерзания воды, или обычного нуля.

Считается, что температура (или отсутствие температуры), близкая к этой,
наблюдается в эфирном океане межпланетного и межзвёздного пространства,
который пропускает, но, как считается, не поглощает лучистую энергию.
Мы, живущие на поверхности Земли, защищены от воздействия этого
холода, который почти мгновенно лишил бы жизни любое органическое
существо, лишь тонким слоем атмосферы, покрывающим планету. Казалось бы, эта атмосфера, подверженная воздействию такой температуры на своей поверхности, должна постоянно
Он сжижается и, подобно дождю, возвращается в газообразное состояние,
находясь при этом на высоте многих миль над поверхностью Земли.
Возможно, именно поэтому его быстро движущиеся молекулы не улетели в космос
и не оставили мир без защиты.

Но независимо от того, происходит ли сейчас такое сжижение воздуха в нашей внешней атмосфере, не может быть никаких сомнений в том, что должно произойти во всей её толще, если мы навсегда окажемся отрезанными от согревающего влияния Солнца, как предполагают астрономы.
Каждая молекула, не только в атмосфере, но и во всей земной коре, поддерживается в живом состоянии энергией, которую она получает или получила прямо или косвенно от Солнца.  Если бы каждая молекула была предоставлена сама себе, она бы растратила свою энергию и рассеяла её в окружающем пространстве, в конечном счёте полностью разрядившись, как и любая машина, созданная человеком, энергия которой не восстанавливается время от времени. Если
в какой-то момент в будущем солнечные лучи перестанут нас согревать, температура на планете должна будет постепенно снижаться.
абсолютный ноль. То есть молекулы газа, которые сейчас движутся с такой немыслимой скоростью, должны беспомощно упасть на землю; жидкости, в свою очередь, должны стать твёрдыми; а сами твёрдые тела, их молекулярные колебания, полностью прекратившиеся, возможно, приобретут свойства, природу которых мы не можем предугадать.


Но даже в этом случае, согласно современной гипотезе, безжизненная молекула всё равно будет обладать жизнью. Его вихревой поток будет
продолжать вращаться, не обращая внимания на угасание тех второстепенных колебаний,
которые вызвали преходящий эффект, который мы называем температурой. Для тех
Преходящие колебания, хотя и определяющие физическое состояние материи, измеряемое нашими грубыми органами чувств, были не более чем несущественными явлениями. Но вихревой поток — это суть самой материи. Некоторые оценки точного характера этого внутримолекулярного движения, а также недавние теории о реальной структуре молекулы будут рассмотрены в следующем томе. В другом контексте нам также предстоит более подробно изучить явления, связанные с низкими температурами.




 ПРИЛОЖЕНИЕ

 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 ГЛАВА I

 ПРЕЕМНИКИ Ньютона в астрономии (1) (стр. 10). Описание нескольких
 необычных метеоров, или небесных светил, доктором Эдмундом Галлеем. Phil.
 Trans. Лондонского королевского общества, том. XXIX, стр. 159–162. Зачитано перед
 Королевским обществом осенью 1714 года. (2) (стр. 13). Phil. Trans.
 Лондонского королевского общества за 1748 год, том XLV, стр. 8, 9. Из письма достопочтенному Джорджу, графу Маклсфилду, о видимом
 движении некоторых неподвижных звёзд, написанное Джеймсом Брэдли, доктором богословия, королевским астрономом и членом Лондонского королевского общества.

 ГЛАВА II

 ПРОГРЕСС СОВРЕМЕННОЙ АСТРОНОМИИ

 (1) (стр. 25). Уильям Гершель, «Философские труды» за 1783 год, том LXXIII. (2)
(стр. 30). «Космогония» Канта, изд. и пер. У. Харти, доктора богословия, Глазго,
900, стр. 74–81. (3) (стр. 39). «Изложение системы мира» (входит в «Полное собрание сочинений») маркиза де Лапласа, том VI, стр. 498. (4)
(стр. 48). Из «Научных трудов Дж. Клерка-Максвелла» под редакцией У.
Д. Невина, магистра искусств (2 тома), том I, стр. 372–374. Это перепечатка
премиальной статьи Клерка-Максвелла 1859 года.

 ГЛАВА III

 НОВАЯ НАУКА ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

 (1) (стр. 81). Барон де Кювье, «Теория Земли», Нью-Йорк, 1818, стр.
 98. (2) (стр. 88). Чарльз Лайель, «Основы геологии» (4 тома), Лондон, 1834. (стр. 92). Там же, том III, стр. 596–598. (4) (стр. 100). Хью
 Фальконер, «Палеонтологические мемуары», том II, стр. 596. (5) (стр. 101).
 Там же, стр. 598. (6) (стр. 102). Там же, стр. 599. (7) (стр. 111). Ископаемые лошади
 в Америке (перепечатано из журнала American Naturalist, том VIII., май 1874 г.),
 О. К. Марш, стр. 288, 289.

 ГЛАВА IV

 ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ ГЕОЛОГИИ

 (1) (стр. 123). Джеймс Хаттон, из «Трудов Королевского общества»
 Эдинбург, 1788, т. I, с. 214. Доклад «О теории Земли»
 зачитан перед Обществом в 1781 году. (2) (с. 128). Там же, с. 216. (3)
(с. 139). Рассуждение о вулканах Дж. Пулетта Скроупа, эсквайра, стр.
 228–234. (4) (стр. 153). Л. Агассис, «Исследования ледников», Нёфшатель, 1840, стр. 240.

 ГЛАВА V

 НОВАЯ НАУКА — МЕТЕОРОЛОГИЯ

 (1) (стр. 182). «Теория дождя» Джеймса Хаттона, «Труды Королевского общества Эдинбурга», 1788, том 1, стр. 53–56. (2) (стр. 191). «Очерк о росе» У. К. Уэллса, доктора медицины, члена Королевского общества, Лондон, 1818, стр. 124 и далее.

 ГЛАВА VI

 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ ТЕПЛА И СВЕТА
 (1) (стр. 215). «Политические, экономические и философские очерки» Бенджамина Томпсона, графа Румфорда (2 тома), том II, стр. 470–493, Лондон; Т. Каделл-младший и У. Дэвис, 1797. (2) (стр. 220). Томас Янг, философ. Trans., 1802, с. 35. (3) (с. 223). Там же, с. 36.

 ГЛАВА VII

 СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МАГНИТОТЕХНИКИ

 (1) (с. 235). Доклад Дэви в Королевском институте, 1810. (2) (с. 238).
 Ганс Христиан Эрстед, «Опыты по воздействию электрического  тока на магнитную стрелку», 1815 г. (3) (стр. 243). О наведении
 «Об электрических токах» Майкла Фарадея, члена Королевского общества, Phil. Trans. Королевского
 общества в Лондоне за 1832 год, стр. 126–128. (4) (стр. 245). Объяснение
магнитных явлений Араго, Майкла Фарадея, члена Королевского общества, Phil. Trans.
 Королевского общества в Лондоне за 1832 год, стр. 146–149.

 ГЛАВА VIII

 СОХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ

 (1) (стр. 267). «Силы неорганической природы», статья доктора Юлиуса
 Роберта Майера, «Анналы Либиха», 1842. (2) (стр. 272). О теплотворной способности
 «Влияние магнитоэлектричества и механическая ценность тепла» Дж. П. Джоуля, доклад Британской ассоциации содействия развитию науки
 Наука, том XII, стр. 33.

 ГЛАВА IX

 ЭФИР И РАЗЖИЖАЕМАЯ МАТЕРИЯ

 (1) (стр. 297). Джеймс Клерк-Максвелл, «Философский журнал» за январь и июль 1860 года.

 КОНЕЦ ТОМА III