> Энциклопедический словарь Гранат, страница 322 > Начнем наш обзор с астрономии

Начнем наш обзор с астрономии

Начнем наш обзор с астрономии, продолжавшей развиваться в течение XVIII в том математически-меха-ническом направлении, которое сообщил ей Ньютон, выразившемся на пороге следующ. века в появлении знаменитой „Mechanique celeste11 Лапласа (1799).Лаплас (1749—1827) исследуетвзаимные притяжения планет и вместе с Кантом высказывает гипотезу о развитии планетной системы(„Ехро8Шоп dn systeme du monde11, 1796). Гершель открывает Урана, изучает двойные звезды и туманности.!еесселб,Лагранж, Гаус вносят новые математические методы в изучение движений планет и комет. Блестящим, поразившим воображение даже в самых широких кругах, знаменьем точности астрономической Н. явилась возможность предсказания, на основании пертурбаций Урана, существования новой, неведомой планеты Нептуна (Леверье и Адамс, 1845), найденной затем на указанном месте Галем в Берлине. Фуко производит в парижском Пантеоне свой знаменитый опыт, доказывающий вращение земли (1851). Строение и вид поверхности планет приводит к новым открытиям. Максуэл доказывает, что кольца Сатурна должны состоять из отдельных твердых тел. Цёлнер обнаруживает, что Юпитер еще не остыл; Скиапарелли и позднее Лоуэль подробно изучают поверхность Марса, его загадочных каналов и смены времен года, указывающия на вероятное присутствие растительного покрова. С половины века физика обогащает астрономию двумя новыми методами исследования: фотографическим (около 1850) и спектроскопическим (1859). Трудами Гёгинза, Ло-киера, Целлера, Жансена создается совершенно новая Н., астрофизика. Фотография не только дала возмолшость более точного, свободного от элемента субъективности, изображения небесных тел (особенно туманностей, солнечных протуберанцев и поверхности солнца), но и, благодаря своей способности суммировать во времени слабия световия действия, дозволила увидать предметы,недоступные зрению,невооруженному или вооруженному. Спектральный анализ разрешил, казалось, недоступную задачу — определение химического состава солнца (Бунзен и Кирхгоф) и звезд (Гёгинз и др.). Применение акустического принципа Допплера к оптике превратило спектроскопию в средство обнаружения и измерения невидимых движений (вращательного и в направлении лучазрения). Наконец, применение принципа Зеемана дозволило показать присутствие в солнечных пятнах электромагнитных циклонов, для обнаруживания которых у человека не существует даже соответствующого органа (Гэль при помощи его колоссального спектро - гелиографа, 1909). Кометные хвосты разъясняются с точки зрения их состава (Бредихин) и их происхождения в зависимости от светового давления (предсказанного Максуэ-лом, экспериментально доказанного Лебедевым).

Физика. Едва ли какая Н. обнаружила в течение XIX в и начала XX такие колоссальные успехи, как в усовершенствовании своих орудий исследования, так и в объединении в одно стройное целое своих, в начале XIX в., еще разрозненных частей и, наконец, в экспериментальном подтверждении своих руководящих гипотез (существование атомов, эфира и так далее). Винер, в упомянутой выше речи, приводит длинный ряд примеров из различных областей физики, доказывающих, как изощряется, в каких громадных размерах увеличивается восприимчивость наших органов чувств путем закономерной замены явлений одной физической категории явлениями другой, причем делаются доступными тончайшему измерению и такие явления, для которых не существует даже органов непосредственного восприятия. Пример: зеркальный гальванометр, едва ли не самый чувствительный из современных измерительных инструментов. Несмотря на сравнительную недавность сведений, сообщаемых Винером (1901), приводимые им приборы уже значительно превзойдены; пример: весы Нернста, Рамзи. Сэр Джозеф Томсон обращает внимание, что анализ тел в наэлектризованном состоянии (новый, открытый им способ анализа) в тысячу раз чувствительнее самого чувствительного до этих пор анализа—спектрального.

С точки зрения обобщения ея основных принципов стоит напомнить, что физика вступила в это столетие с разрозненными и совершенно не связанными между собою отдельнымидисциплинами, сверх того отмеченными тем антропоморфизмом, на который, как упомянуто выше, недавно указывал Планк. Это были совершенно отдельные главы: механики, учения о теплоте, акустики, оптики, магнетизма, электричества с их подразделениями. Три состояния вещества были чем - то присущим, характеристичным для тех или других тел. Уже в последних годах предшествующого столетия и в первых XIX учение о теплоте начинает сближаться с механикой, т. е. теплота приурочивается к внутреннему молекулярному движению уже не на основании только общих соображений (как у Бойля и Ломоносова и еще ранее у Бэкона), а на основании точных опытов (Румфорд и Дэви), что в половине века привело к определению механического эквивалента теплоты (Р. Майер, Джауль), к термодинамике и кинетической теории материи (Карно, Клаузиус, Кельвин, Максуэл, Больцман). Акустика как с физической, так и с физиологической стороны в конечном выводе превращается в чистую механику (Рэлей, Гельмгольц). Оптика, развивающаяся в направлении, сообщенном ей Гейгенсом, в первых же годах столетия представлена гениальным Томасом Юнгом и, несмотря на выступающия новия усложнения, сводится на механическую теорию волнообразного движения (Юнг, Френель, Ма-люс, Фуко, Физо, Гамильтон, Кундт и др.), блестящим образом объясняющую сложные явления интерференции, поляризации, конической рефракции (предсказанные Гамильтоном), аномальной дисперсии и так далее Лучистая теплота (инфракрасные лучи) и актинохимические действия (ультрафиолетовые лучи) отождествляются со светом в одно общее представление лучистой энергии (Гершель, Меллони, Дрэпер, Десэн и Провотэ, Жамен, Тиндаль, Бунзен и Роско). Подобные же сближения осуществляются междуявлениями электрическими и магнитными (Ёрстед, Ампер и др.). M, наконец, оба параллельные движения сливаются в гениальном синтезе <Фарадэ и Мак-суэла — в электромагнитной теориипревратившей свет в частный случай этих явлений, экспериментально доказанных Герцем, Лебедевым и др. и так наглядно выраженных в лебедевской скале — электромагнитных волн в эфире. Параллельно с этим и благодаря почину того же Фарадэ растет и отрицание действия на расстоянии.

Средина века отмечена открытием двух самых общих законов природы, обнимающих всю совокупность естественных явлений. Первый из них — закон сохранения энергии (Роберт Майер, 1842—1845;Гельмгольц, 1847), „величайший закон, который в состоянии охватить наш умъ“ (Фарадэ), второй — открытый вслед за ним закон энтропии {Клаузиус, 1850) или „разсеяния энергии“, Томсон-Кельвин, 1851). Учение о сохранении энергии основывается на допущении двух ея форм, кинетической и потенциальной. Понятие потенциальной энергии, имеющее, по мнению творцов учения—Майера и Гельмгольца, аналога в флогистоне и, можно добавить, в скрытой теплоте (Блэк 1762), уже теперь многих не удовлетворяет своей метафизичностью (С. Джозеф Томсон, 1909), и, быть может, уже недалеко время, когда оно будет поглощено одной всеобщей категорией кинетической энергии, т. е. движения. Как кинетическая энергия движения видимых масс, превращаясь в теплоту, только переходит в кинетическую же энергию невидимого движения молекул, так и теплота, превращаясь, например, в потенциальную энергию химического сродства, быть может, только переходит в кинетическую же энергию невидимых движений связанного с молекулами эфира. В результате получилась бы одна единая энергия кинетическая в ея трояком проявлении—движении видимых масс, невидимых молекул и связанного с ними эфира. А если далее принять, что эфир „также материя, только более тонкая11 (Максуэл), или допустить, что „эфир, вместилище электромагнитного поля с его энергией и колебаниями, обладает известной долей субстанциальности, как бы она ни отличалась от обыкновенной материи11 (Лоренц,

1909), то в основе всех изучаемых физической Н. явлений получатся „дви-жение“ и „то, что двиэисется“ (материя, по определению Кирхгофа). Красноречивыми защитниками представления о механической основе всех физических явлений выступали оба Бьеркнеса (отец и сын) на основании своих блестящих опытов в открытой ими области Hydrodynamisehe Fernwirkung—гидродинамических действий на расстоянии. „Задача физики,— говорит Бьеркнес,—путем изучения раздельно доступных нашим чувствам явлений создать картину лежащого за ними связного мира явлений11, а в том, что это мир явлений механических, мы убеждаемся и объективно и субъективно. Объективно—из того факта, что всякая область наших чувственных восприятий становится предметом Н. тогда только, когда переходит из сферы ощущений в сферу внешних механических явлений. Так, ощущения тепла и холода заменяются измерением расширения тел; ощущение звуков заменяется измерением движений воздуха и так далеех). К тому же заключению приходим мы и субъективно, когда сознаем, что самым первичным нашим ощущением является мышечное чувство, лежащее в основе всех наших механических представлений и предшествующее всякому рассуждению. Планк очень наглядно выражает те же мысли: „Старая система физики представляла не картину, а целую картинную галлерею. Для каждого естественного явления служила своя кар-тина“. Современная физика освободилась от антропоморфных элементов старой и стремится к осуществлению одной „единой физической картины мира11. Только Мах и его фанатические поклонники в роде Петцольда, идя по стопам Берклея (в чем сам Мах и признается), доходят до признания, что истинные и единственные элементы мира—наши ощущения (Мах). Петцольд в своем фанатизме доходит до полного отрицания разли- )

) Может быть, то же окажется применимым и к трем основным цветам (Юнг, Гельмгольц). Может быть, удастся свести их к трем механическим факторам, лежащим в оспове ощущении слуха.

чия между „кажется-“ и „есть“ и утверждает, что, когда горы издали нам кажутся малыми, оне не кажутся, а действительно малы (в упомянутой выше статье Handworterbuch der Na-turwissenschaften, 1912). Таковы Геркулесовы столбы, до которых доходят необерклеянцы. Планк очень остроумно отвечает на приведенную выше формулу Маха: „Если мы сравним эти положения с тем, к чему приводит нас фактическое изучение истории развития физики, то мы необходимо приходим к выводу, что самой характерной особенностью этого развития является непрерывное и все разрастающееся устранение этих истинных и единственных элементов мира из нашей физической картины мира“.

Успехи, сделанные физикой в смысле обобщения и сближения отдельных ея частей, выразились не менее резко и в завоеваниях каждой из них в отдельности.

В области механики блистали имена Гауса, Пуансо, Пуассона, Бесселя, Вебера, Кирхгофа, Максуэла, Больцмана и др. Учение о газах сделало громадные успехи, начиная с Гей-Люссака („Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs“, 1802) и Реньо и кончая. работами Пикте, Кайте, Ан-дрьюса, Дьюара и Камерлинг-Онесса, окончательно уничтожившими прежнее представление о совершенных газах. Клаузиус, Максуэл, Больцман создали кинетическую теорию газов. Лежащее в основе ея атомистическое учение (отрицаемое Махом и Оствальдом) получает фактическое подтверждение в открытом Круксом спинтарископе и в дальнейших исследованиях Вильсона, показывающих траэкторию атомов, и,наконец, в исследованиях Перена, доказавшого, что брауновское движение видимых, взвешенных в жидкости частичек является видимым результатом невидимых движений молекул жидкости. Здесь кстати отметить ту роль, которую, особенно в половине века, сыграло, начиная с физики и до биологии, применение теории вероятностей (Максуэл, Больцман, Кэтле, Пирсон, Уэльдон, Мендель и др.).

Учение о теплоте делает громадныеуспехи в трудах Фурье, Сади-Карно, Дюлонга и Пти. Механическая теория тепла, начиная с первых шагов Румфорда и Дэви, привела к определению механического эквивалента теплоты (Майер, Джауль) и учению о теплоте, как явлении движения (Клаузиус, Томсон, Ранкин, Максуэл, Тиндаль). Меллони, пользуясь термомультипликатором Нобили, основывает учение о тождестве лучистой теплоты и света („La Thermochrose“, 1850), подтвердившееся во всех подробностях исследованиями Кноблоуха, Дессена, Тиндаля. Ланглей изобретает свой чувствительный боллометр, Лебедев совершенствует термоэлектрический прибор. В акустике нагляднее, чем в какой другой области, совершается тот переход, который Планк характеризует, как переход от субъективного,антропоморфного к объективному, механическому. Каньяр-Ла-тур и С авар изобретают свои сирены для измерения числа колебаний; Лиса-жу—прием наглядного изучения сложных колебаний при помощи двух камертонов с зеркальцами; Кёниг при-меняете с тем же успехом колебания пламени и графическое регистрирование звуков. Доплер открывает названный его именем закон изменения звуков движущихся источников, как уже сказано выше, получивший такое поразительное применение в оптике. Наконец, Гельмгольц создает физиологическую акустику—теорию слуховых ощущений („Die Lehre von den Tonempfindungen“, 1862). Совершенно независимо от общого течения акустических исследований Эдиссон делает свое блестящее изобретение фонографа.

Успехи оптики обнаружились с первых же годов столетия в торжестве волнообразной теории Гейгенсд над корпускулярной Ньютона, благодаря гениальным трудам Юнга („ On the theory of light and coulours“, 1802). Он положил основание учению об интерференции и теории трех основных цветов, позднее развитой Гельмгольцем. В 1818 г. Малюс открывает поляризацию света через отражение. Френель вводит понятие о попереч-ности колебаний и создает современ

Ную математическую теорию света, физо (1849) и Фуко определяют скорость распространения света. Стокс изучает явления флуоресценции (1853), а Эдмонд Беккерель и Лэнар—фосфоресценции (1857). В 1802 г. Вульстен открывает в солнечном спектре темные линии; тщательно изученные Фрау-энгофером, оне называются его именем. Средина века отмечена открытием спектрального анализа Бунзеном и Кирхгофом, отразившимся во всех областях естествознания, от астрономии до б олотш.Гитторф,Крукс,Герц, Лэнар открывают катодные лучи, а по их следам Рентген открывает прославившие его рентгеновы (1895).