Письмо к Л. Эйлеру (Ломоносов)

Письмо к Л.Эйлеру
автор Михаил Васильевич Ломоносов

Дата создания: 5 июля 1748 г.. Источник: М. В. Ломоносов «Избранные философские произведения» //Госполитиздат, Москва, 1950 г. с.155-163.

Знаменитейшему и ученейшему мужу Леонарду Эйлеру, заслуженнейшему профессору и члену славной Берлинской Академии наук, а также императорской Петербургской Академии наук и Лондонского королевского общества, нижайший привет шлет Михаил Ломоносов.

Каждый, кто занимается наукой и встречает одобрение трудам своим со стороны великих людей, легко поймет, как я обрадовался, получив Ваше любезное письмо. Не меньше удовольствия доставляет мне и мысль о том, какую поддержку окажет мне в будущем Ваша дружба, снисходительно Вами предлагаемая. Очень Вам признателен, что не только побуждаете меня к объяснению рождения селитры Вашим советом, для меня особливо почетным, но и даете мне точку опоры для более ясного познания самого предмета, разработкой которого я занимаюсь со всей заботой и старанием. Я читаю, с большой пользою для себя, «Артиллерию» Робинса, снабженную Вами превосходнейшими замечаниями. В общем, я полагаю, что, узнав настоящую причину упругости воздуха, легче можно раскрыть силу, которая сгущает воздух в селитре; поэтому я счел целесообразным предпослать трактату о рождении селитры теорию упругой силы воздуха, которой начало я положил еще тогда, когда начал серьезно размышлять о мельчайших составных частях вещей; я вижу, что она уже и теперь совершенно согласуется с остальными моими представлениями, которые я себе составил о частных качествах тел и о химических операциях. Хотя все это, т. е. всю систему корпускулярной философии, мог бы я опубликовать, однако боюсь: может показаться, что даю ученому миру незрелый плод скороспелого ума, если я выскажу много нового, что по большей части противоположно взглядам, принятым великими мужами. Поэтому считаю необходимым последовать совету тех, чье суждение обострено постоянным занятием важными вопросами, авторитет же основывается на заслугах. Так как, муж снисходительнейший, кроме обоих этих качеств Вы еще, знаю, и благосклонны ко мне, то выслушайте благожелательно то, что я предлагаю Вашему просвещеннейшему суду, и, заметив пункты, недостаточно у меня обоснованные, не поставьте себе в труд откровенно, как всегда, указать мои ошибки. Прежде всего считаю необходимым сообщить то, что является основанием естественных наук.

При попытках привести к определенности основы химии и даже все вообще, что имеет широкое значение для углубленной физики, мне преграждает путь общепринятое мнение, считающееся у большинства аксиомой, что плотность связанной материи тел пропорциональна их весу. Для тел однородных это, конечно, несомненно; кто мог бы сомневаться, что в одном кубическом футе воды вес и вещество выражаются одной единицей, а в двух — двумя и что два кубических фута воздуха, сжатых на пространстве 1 кубического фута, имеют двойной вес и двойную плотность; не вижу, однако, чтобы это было достаточно доказано для тел разнородных. Говоря правду, я считаю это несоответствующим явлениям природы. Я вполне согласен со словами Ньютона: воздух удвоенной плотности в удвоенном пространстве делается четверным, в утроенном — шестерным; то же предполагаю для снега или порошков, уплотненных сжатием или приведением в жидкое состояние (Princ[ipia] Phil. nat. math. def. 1), но не могу согласиться со следующим общим заключением, что масса познается весом каждого тела. Нельзя обобщать то, что свойственно явлениям частным, и все, свойственное однородному, переносить на разнородное. Хотя (Там же, кн. II, разд. VI, предл. XXIV) имеется доказательство теоремы, утверждающей, что количество следует определять по весу, я все-таки не вижу, чтобы положение это было верным вообще. Вся сила этого доказательства зиждется на опытах со столкновением тел, падающих вертикально [?]. Я не сомневаюсь, что они проделаны со всею тщательностью; известно, однако, что для них брались или однородные тела разной величины, или же тела разнородные. В первом случае я согласился бы с полной истиной теоремы и с убедительностью доказательства, если бы определение тела давалось через определение его однородности; во втором же он определял количество вещества в разнородных телах, которые брались для опытов, по их весу, и принимал за истину то, что следовало доказать. Я согласен, что это не наносит никакого ущерба законам, определяющим силы тела по их скорости совместно с их сопротивлением; в механике всюду определения эти делаются по весу тел, и нечего бояться ошибок в определении сил крупных тел, так как здесь применяется всюду одно и то же измерение; но я считаю невозможным приложить теорему о пропорциональности массы и веса к мельчайшим единицам тел природы, если мы не хотим все время ошибаться. Так как в физике положение это принято как общее для всех явлений, то чего только не приходится придумывать тем, кто берется объяснять особые качества тел, исходя из природы мельчайших корпускул. Ученые мужи приписывают много противоречивых свойств одному и тому же телу; очень много у них такого, что далеко от остроумной простоты природы. Потратив много труда на изыскание фигуры корпускул, объясняющей частные свойства тела и не противоречащей приведенной физической теории, я понял, что не получу никаких плодов от своей прилежной работы. Долго было бы перечислять по отдельности все, что мешало мне признать неизменную пропорциональность между массой тел и их весом; я приведу здесь то, что мне кажется наиболее важным. Во-первых, имеются тела самого различного удельного веса, обладающие такими свойствами, из которых совершенно ясно, что плотность материи их почти одинакова. Таковы, например, золото и вода, если их сравнивать между собой, вода почти в 20 раз легче золота, однако по признакам совершенно ясным имеет такую же плотность материи; совершенно так же, как и золото, ее нельзя сжать в меньший объем, из чего следует и является почти несомненным, что частички связанной материи воды находятся в самом тесном соприкосновении (материя, находящаяся в промежутке между связанными частицами, уступает легчайшему давлению) и что они непосредственно соприкасаются друг с другом. Затем различная величина частичек и пор в разных телах не имеет никакого значения при сравнении разной плотности материи, если допустить, что в каждом теле фигура и расположение частичек одинаковы. Итак, приняв пропорциональность плотности тела весу его, остается прибегнуть к различию фигуры. В телах с самой плотной материей наиболее подходящей фигурой для корпускул будет кубическая; допустим, что частицы золота имеют подобную форму, хотя гибкость сего металла и не дозволяет признать это. Какую форму придумаем мы для частиц воды? Если допустить, что она состоит из твердых шариков (я думаю, что это самая подходящая форма для атомов не только воды, но и всех природных тел), то плотность материи в золоте будет больше раза в два, а не в 20. Если представить себе в каком-либо шарике полость, которая будет в 10 раз больше своей твердой оболочки, так что плотность полых и круглых корпускул воды и кубических твердых корпускул золота будет относиться друг к другу, как 1:20, то толщина оболочки водяных корпускул и диаметр полости будут относиться друг к другу примерно как 1:60. Такая, состоящая из крохотнейших шариков, вода едва ли будет оказывать сопротивление даже малому давлению, а между тем вода действует с огромной силой и скорее проникает в самые сжатые поры металлов, чем дает хоть сколько-нибудь сжать себя. Когда вода замерзает и воздух от холода собирается в ее порах в пузыри, то она приобретает такую упругость, что скорее разорвет прочнейшие бомбарды, чем уступит свое место. Я думаю, что природа ее, с такой силой оказывающая сопротивление, как следует позаботилась о ее мощи. Эта фигура полого шара не соответствует тому и другому свойству воды; также непригодны и другие фигуры, которые можно придумать в пользу положения, здесь оспариваемого, как не отвечающие прозрачности, легкой подвижности и другим свойствам воды. Итак, если мы примем, что частички воды, как обладающие несокрушимой крепостью, тверды и вследствие подвижности своей шарообразны, то мы заключим на основании вышеизложенного, что как в воде, так и в золоте они должны тесно прижиматься одна к другой. При таком представлении, конечно, нельзя отрицать, что плотность материи мало различается в золоте и воде. То же рассуждение можно приложить и ко многим другим телам, например к алмазу и ртути, сравнивая их крепость и удельный вес; перейду, однако, к более существенному.

Несомненно, что явления становятся яснее и понятнее, если мы знаем их причину; не следует поэтому сомневаться и в том, что, поняв причину тяжести, можно объяснить и разницу в удельном весе. Поэтому необходимо, насколько это требуется нашим вопросом, сказать кое-что и о причине тяжести. Я не согласен с теми, кто считает тяжесть тел существенным их признаком и не находит нужным исследовать ее причины; я считаю, что подобно тому как всякое движение тела есть стремление его по какому-либо направлению, так и тяжесть есть видовой признак, а не нарушимая сущность его, который может отсутствовать во всяком теле, как отсутствует движение, рождающееся от ускорений падающих тел. Так как должно быть достаточное основание, по которому чувствительные тела преимущественно направляются к центру земли, то следует поискать причину тяжести. Она, конечно, возникает или от толчка, или от чистого притяжения. Наиболее вероятно, что тела приходят в движение от толчка; чистое притяжение находится под вопросом, и есть всякие доказательства, его вообще отрицающие; я не сомневаюсь, муж ученейший, что они Вам достаточно известны, но считаю необходимым ради связности изложения привести некоторые из них: во-первых, при существовании чистого притяжения сила его должна быть врождена в телах движения их. Движение, однако, как это всем известно, производится и отталкиванием; итак, в природе имеются для одного действия две причины, при этом противоположные. Что в самом деле может быть противоположное чистому притяжению, чем чистое отталкивание? Никто, впрочем, не будет спорить, что противоположные явления бывают вызваны явлениями противоположными (пусть никто не приводит на первый взгляд противоречащих этому примеров, как то, что живые существа одинаково погибают от жары и холода. Здесь я подразумеваю не отдаленные причины, которых может быть множество, а ближайшую, которая для каждого действия одна; например, ближайшая причина смерти животных — прекращение движения крови). Если поэтому истинное притяжение производит движение в телах, то толчок будет причиною покоя; так как это — абсурд, ибо толчок в действительности вызывает движение, то, следовательно, притяжение не возбуждает движения и не существует. Положим, что в телах имеется сила истинного притяжения; тогда тело A притягивает другое тело B, т. е. движет его без всякого толчка. Для этого не нужно, чтобы A ударило B; нет надобности, чтобы A двигалось по направлению к нему, а так как остальные движения его в любом направлении не имеют никакого значения для приведения в движение тела B, то отсюда следует, что A, находящееся в абсолютном покое, будет двигать тело B. Это последнее будет двигаться к A, т. е. к нему прибавилось нечто новое, чего в нем раньше не было, именно движение к A. Но все изменения, совершающиеся в природе, происходят таким образом, что сколько к чему прибавилось, столько же отнимается от другого. Так, сколько к одному телу прибавится вещества, столько же отнимется от другого, сколько часов я употребляю на сон, столько же отнимаю от бдения, и т. д. Этот закон природы является настолько всеобщим, что простирается и на правила движения: тело, возбуждающее толчком к движению другое, столько же теряет своего движения, сколько отдает от себя этого движения другому телу. На основании этого закона движение, сообщаемое телу B, движущемуся к A, отнимается от тела, которым B приводится в движение, т. е. от A. Но ни от какого тела нельзя отнять то, чего в нем нет; необходимо, следовательно, чтобы тело A, если оно притягивает B, двигалось, поэтому, находясь в совершенном покое, тело A не может двигать другое тело B, что противоречит вышедоказанному. Поэтому или в природе не существует чистого притяжения, или не будет абсурдом одновременное существование и несуществование его. Я лично присоединяюсь к первому, и оставлю второе тем, которые любят объяснять все явления одним словом. Впрочем, если бы характер явления позволил проникнуть в самые источники, из которых притяжение распространяется на природу тел, то истина, здесь доказываемая, стала бы еще яснее. Я оставляю ото для специальной диссертации. Итак, чистого притяжения нет, и, следовательно, тяжесть тел происходит от толчка; должна поэтому существовать материя, побуждающая тела двигаться к центру земли. В тяжелых телах тяжелы мельчайшие частички; следовательно, она действует даже на малейшие частички, свободно проникает в самые узкие поры, и, следовательно, она очень тонка. Она может действовать на частички тела, только ударяя в них, что возможно только в том случае, если они оказывают ей сопротивление, т. е. противопоставляют бока свои, для нее непроницаемые; из этого следует, что должны существовать частички тяжелых тел, непроницаемые для материи тяжести, которая действует на их поверхность. Примем теперь, что тело A равно телу B протяженностью и плотностью материи и что корпускулы обоих, на поверхность которых действует материя тяжести, имеют одинаковую сферическую форму и одинаково расположены. Пусть диаметр каждой корпускулы тела А будет d, окружность ее р; тогда поверхность ее dp. Пусть далее диаметр корпускулы $B=d-e$ и поверхность ее $(d-e)^{2}p:d$. Пусть число корпускул в теле $A=a$; так как $A=B$ протяженностью и плотностью материи и корпускулы в обоих имеют ту же форму и расположение (по нашей гипотезе), то число корпускул тела A относится к числу корпускул тела B, как куб диаметра корпускулы тела В к кубу диаметра корпускулы тела А, то-есть, как $a:{\frac {ad^{3}}{(d-e)^{3}}}$, так что сумма поверхностей корпускул тела А к сумме поверхностей корпускул тела B относится как $adp:{\frac {ad^{3}}{(d-e)^{3}}}\times (d-e)^{2}p:d={\frac {a}{d}}:{\frac {a}{d-e}}$.

Так как тяжелые тела, заключенные в толстые стены и помещенные в каменные погреба, ничуть не теряют в весе, то ясно, что материя тяжести не задерживается порами тел, всегда двигается с одинаковой скоростью и действует на отдельные корпускулы с той же стремительностью. В телах A и B количество материи одинаково (по нашей гипотезе), одинакова и инерция их; поэтому разнообразие действия вещества тяжести будет зависеть от поверхностей, на которые оно действует. Но выше показано, что сумма поверхностей корпускул тела А меньше суммы поверхностей корпускул тела В, следовательно, вещество тяжести будет действовать с меньшей силой на тело А, чем на тело В, т. е. В будет удельно тяжелее тела A. Плотность же материи A и B (по гипотезе) одинакова, следовательно, плотность не пропорциональна тяжести. Мы вывели это из различной массы корпускул, но то же будет и при различной фигуре корпускул. Итак, если принять тяжесть тел всюду пропорциональной плотности их, то или мы должны допустить одинаковость фигуры и массы непроницаемых для вещества тяжести частиц тела, или отказаться от вещества тяжести. Первому противоречит удивительное разнообразие тел природы, второе противоречит здравому смыслу и побуждает к мысли о существовании таинственных свойств. Кроме того, если принять весь видимый мир полным материи, то мы должны допустить и существование материи, лишенной силы тяжести, — иначе ни одно тело не может ни подниматься, ни опускаться силою тяжести в эфире; если же допустить такую материю, лишенную тяжести, то по аналогии придется допустить и другие материи, значительно различающиеся величиною удельной тяжести по аналогии с другими свойствами чувственных тел; свет, в том случае когда его можно отнимать у тела, различается степенью интенсивности; то же известно и о звуке, об упругости, вкусе и пр.

Если же решим, что удельный вес тела различается по величине поверхностей, противопоставляемых корпускулами веществу тяжести, то не только уничтожатся все эти вьшеупомянутые трудности, но и откроется широкий простор для лучшего объяснения многих явлений, а также для исследования природы мельчайших корпускул. Если, по сказанному выше, допустить, что сумма поверхностей корпускул золота почти в 20 раз больше, чем сумма поверхностей корпускул воды в том же объеме, то золото будет, при той же плотности материи, в 20 раз тяжелее воды. Пусть мне не возражают, что поры золота вследствие малости корпускул его должны быть так узки, что в них не могут проникнуть корпускулы воды (большие, вследствие своего меньшего веса) и даже частички царской водки; я говорю, что царская водка входит лишь в те поры золота, которые находятся между его смешанными корпускулами, т.е. составленными из разнородных начал, в которые водка не проникает — иначе она растворила бы составные части золота и разрушила бы его. Затем при помощи этой теории совершенно устраняется мнение об огне, оставшемся в обожженных телах. Нет никакого сомнения, что частички воздуха, непрерывно текущего над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают вес его. Если же при этом ссылаются на опыты, где сожжение тела в замкнутом сосуде все-таки сопровождается увеличением веса, то эти опыты можно было бы объяснить так, что по уничтожении сцепления частичек от нагревания бока их, ранее находившиеся по взаимном прикосновении, теперь вполне открыты действию вещества тяжести и потому сильнее придавливаются к центру земли. Потом, вероятно, полезна будет эта теория и для определения отношения величины частичек разного рода тел, когда только сделаются всесторонне известными их состав, положение и фигура. Я говорю это только ради примера. И сказал бы и больше, но считаю, что и так я слишком распространился. Добавлю лишь, что согласно всему сказанному воздух должен быть тяжелее воды, если только его корпускулы находятся в самом тесном положении. Они меньше частичек воды, ибо входят в поры ее.

Вот, знаменитейший муж, что я обдумываю уже несколько лет и что мне препятствует привести все результаты моих исследований причин частных качеств в единую систему и опубликовать их. Не сомневаюсь, что Ваше острое суждение извлечет меня из этого лабиринта. Примите, несравненный муж, эти мои размышления со свойственным Вам беспристрастием и продолжайте покровительствовать мне. До свиданья. Петербург. 5 июля ст. ст. 1748 г.