Вещество (Matière, Substance, Materie, Stoff, Matter) — противополагается по смыслу духу, силе, форме, явлению и пустоте. Такое отрицательное определение, происходящее из древности, не может служить основанием для каких-либо научных сведений о В. Наука же стремится достичь понятий, которые хотя и заключают известные допущения, но могут подвергаться опытной проверке, направляя пытливость в сторону неизвестного, скрытого и недоступного, во что и нельзя иначе проникнуть, как при помощи попыток гипотетического свойства. Две [1]) гипотезы с древних времен существуют в отношении к определению природы вещества: динамическая и атомическая (см. Атомы). Первая определяет В. как встречу сил или как результат их взаимодействия, т. е. придает веществам значение временного сочетания сил, так что категория (в философском смысле) вещества исчезает. Вторая же признает само В. в числе самостоятельных категорий (как, напр., дух, время и энергию или силу), т. е. говорит, что В. состоит из самобытных атомов и не может производиться игрой или сочетанием сил [2]). Ни одно из этих представлений о В. даже не пытались как-либо проверить в последствиях, подлежащих опыту, и против каждого из них приводились разнообразные софистические соображения. Так, напр., противу атомистического представления чаще всего (отчасти и поныне) выставлялось, что оно только сводит ощутимые свойства вещества, напр. непроницаемость, весомость, инерцию и т. п., на такие же свойства неизмеримо малых атомов, или неделимых частей того же В., иначе говоря — непонятные по существу свойства В. только переносятся на атомы, как на воображаемые последние грани делимости, или вместо видимого В. представляется невидимое.
Пока мысль упиралась в подобные логические сопоставления, понятие о В. не двигалось вперед и люди, снабженные всем запасом мудрости своего времени, не занимались особым изучением В. и не умели в отношении к нему делать никаких предсказаний. Коперника, Галилея и Ньютона (см. эти слова) должно считать первыми основателями господствующего ныне представления о В. уже потому, что они приписали В. всеобщую, во всем видимом мире, распространенность и те же самые основные свойства, какие принадлежат окружающему нас В. Тяготение, а потому и вес (см. эти сл.) со времен Ньютона стали признаваться столь общим свойством реальных веществ, что их обозначили названием весомого вещества. А так как инерцию должно считать также коренным свойством весомого В., то его иногда называют инертным, что заключает в себе уже некоторую гипотезу об отношении вещества к силам. Но еще долго само понятие о В. было настолько неопределенным, что сверх весомо-инертных В. признавали еще и существование многих различных невесомых веществ, напр. признавали флогистон (см. это сл.) для объяснения множества обыкновеннейших химических превращений, одну или две электрические жидкости и т. п. Такое допущение облегчало представление о ходе многих явлений в природе, потому что сводило их объяснение на простое переливание воображаемых жидкостей с надлежащими специальными свойствами из одних тел в другие. Эти представления по своему существу опирались на стремление до возможной крайности упростить понимание явлений и свести их на вещество или материю, а потому должны быть относимы к эпохе господства материализма в понимании всей природы. Но уже в XVII ст. явилось много естествоиспытателей, которые стремились ограничить понятие о веществе и придать ему некоторую определенность. Так, Майов в Англии и Мариотт во Франции принимали уже, что вещество как таковое и как нечто весомое не исчезает и не происходит ни в природе, ни в каких бы то ни было искусственных условиях, хотя это противоречило ходячим представлениям времени и кажущейся видимости. Эта последняя показывает, напр., что ничтожное, малое семя на каменистой почве дает иногда громадные деревья и что масса дерева при сгорании исчезает, оставляя ничтожное количество золы. В этих и множестве подобных примеров на первый раз кажется очевидной возможность образования и исчезания весомого В. Но в XVII столетии уже твердо была известна весомость воздуха и др. газов, а потому Майов и Мариотт уже могли представить кажущееся образование весомого вещества зависящим от происхождения твердого тела дерева из газов воздуха, что ныне несомненно доказано прямыми опытами, а кажущееся исчезание — переходом В. дерева в воздух. К тому же представлению о неизменной сохраняемости В. вели исходные положения древних атомистов, которых учение начало в XVII столетии распространяться в виде противовеса господствовавшим много столетий представлениям философской школы Аристотеля. Достаточно привести исходные положения Демокрита, считаемого лучшим выразителем атомистов древнего мира, чтобы убедиться в том, что учение атомистов всегда смотрело на В., как на нечто, сохраняющееся в своем первобытном количестве. Вот исходные пункты учения Демокрита: 1) Из ничего ничто произойти не может; ничто существующее не может быть уничтожено, и всякое изменение состоит лишь в соединении и разделении. 2) Ничто не случайно, на все есть причина и необходимость. 3) Кроме атомов и пустоты, все остальное есть только суждение, а не существование. 4) Атомы, бесконечные по числу и по форме, своим движением, столкновением и возникающим от того круговращением образуют видимый мир. 5) Различие предметов зависит только от различия числа, формы и порядка атомов, из которых они образованы, но не от качественного различия атомов, действующих друг на друга только давлением и ударами. 6) Дух, как и огонь, состоит из мелких, круглых, гладких, наиболее легко подвижных и легко всюду проникающих атомов, движение которых составляет явление жизни.
Развитие этого классического учения, с которым много боролся Аристотель, составляет основу материализма, выросшего на почве, усеянной остатками идеалистической школы последователей Платона, Аристотеля и схоластиков, и связано исторически столь многими узами с современным представлением естествоиспытателей о природе В., что в обыденном обиходе понятий современная естественная философия смешивается с материализмом, ведущим начало от Демокрита и Эпикура. А между тем в основе дела различие здесь гораздо глубже, чем между учениями Сократа и Эпикура в отношении к В. Оба они, как Демокрит и Аристотель, поспешая достигнуть единства и метафизической цельности, стремились уменьшить число исходных категорий, а именно или силу выводили из В., или В. из силы; тогда как естественная философия нашего времени признает обе эти категории, поскольку они различаются в существующем представлении, как самостоятельные и независимые. Она не спешит проникнуть «начало всех начал», а старается, следуя по стопам Коперника, Галилея и Ньютона, из возможно точных измерений, из опыта и из наблюдений восходить при помощи допустимых гипотез, опытами, вновь по возможности проверяемыми, до понимания природы вещества и явлений, с ним совершающихся, вовсе не вдаваясь в построение ко всему приложимого метафизического учения и даже считая попытки этого рода выходящими из круга ныне познаваемого. Если принятая естествознанием та или иная гипотеза оказывается неудовлетворительной хотя бы для одного твердо установленного опытного или наблюдаемого сведения, то она самими естествоиспытателями отвергается, заменяясь новой, если это возможно, и основы науки сводятся вовсе не на эти гипотезы, а на утверждение несомненных, всегда и всюду действующих основных законов природы, вещества и явлений. Следовательно, сами приемы научного понимания В. ныне и в древности иные. Прежде неразрешимые веками основные научные разноречия, подобные разноречию атомистов и динамистов, клали в основу науки и из них выводили (дедукцией) сведения, относящиеся к В.; ныне же в основу познаний о В. кладут такие сведения о них, которые оказались после разнообразнейших испытаний несомненными. В классической методе различие исходных положений науки о веществе навек разделяло мнения последователей. Ныне же различие исходных гипотез о В. существует только до тех пор, пока предмет познания недостаточно изучен с опытной стороны и пока не найдено последователями разноречивых гипотез таких логических следствий принятых гипотез, которые могут быть проверены опытом и измерениями. А когда опыты этого рода находятся и производятся, то они решают судьбу одной из гипотез окончательно, так что на апелляции у опыта разноречия кончаются. Особо поучителен в этом отношении пример долго существовавшего разноречия гипотез о природе световых явлений (см. Свет), потому что опыт оправдал то следствие о различии скорости света в воде и воздухе, которое вытекает из гипотезы, объясняющей световые явления как особый вид колебательного движения, и отверг следствие, вытекавшее из учения об истечении световой жидкости из светящегося тела. В признаваемых выводах о природе В., как и в методе изучения, современное понятие естественной философии столь же глубоко отличается от представлений Демокрита, хотя оба носят одно и то же название «атомизма» и оба признают атомы. Атомы Демокрита были мысленной и абсолютной гранью механической делимости В., атомы же современных естествоиспытателей суть индивидуумы вещества, неделимые при химических изменениях, как частицы (молекулы, см. Частицы) неделимы при физических изменениях, совершающихся с В. Индивидуум, напр., известный человек, или данная звезда как таковые — неделимы, хотя механически, физически и химически делимы. Так, частицы В., напр. соли, неделимые при всех совершающихся с ними физических или механических превращениях, оказываются делимыми при химических превращениях. Таким образом, современное атомистическое учение естествоиспытателей о природе В. хотя находится в исторической связи с Демокритовым учением об атомах, но может быть рассматриваемо поныне, как пробный прием познавания В., настолько же пригодный для науки о нем, насколько пригодно представление о том, что сплошная кривая линия (наприм. круг, парабола и т. п.) состоит из ряда ломаных линий, как это постоянно для удобства и легкости изучения применяется в математике.
Так как современное представление естествоиспытателей о В. содержит в себе нечто совершенно иное, чем то, что имели в виду древние метафизики, то полезно в виде примера привести существенные черты учения Босковича, которого ныне повсюду считают в некотором смысле основателем современных представлений о В. [3]). Оно изложено им в 1758—1764 гг. в «Philosophiae naturalis theoria reducta ad unicam legem virium in natura existentium». Боскович считает В. состоящим из атомов, а атомы математическими точками или центрами сил (так звезды и планеты можно считать точками пространства), действующих между телами и их частями. Эти силы изменяются с расстоянием так, что за некоторым очень малым расстоянием все атомы, а следоват., и всякие их совокупности притягиваются по закону Ньютона, но на меньших расстояниях волнообразно сменяются сферы постепенно ослабляющегося притяжения и нарастающего (по мере приближения) отталкивания. Наконец, на наименьшем расстоянии остается только отталкивательное действие, потому атомы сливаться не могут. В силу сказанного атомы держатся на некотором расстоянии друг от друга; это ведет к тому, что они занимают пространство. Сферу отталкивания, окружающую атомы, Боскович уподобляет сфере действия выстрелов отряда солдат. Атомы, по его учению, неуничтожаемы и несливаемы, имеют массу, вечны и подвижны под влиянием сил, им присущих. Максвелл справедливо называет эту гипотезу «крайней» между существующими для В.; но в современных воззрениях на В. повторяется много сторон учения Босковича с тем основным различием, что вместо математической точки, снабженной свойствами массы, атомам приписывается телесность, как телесны звезды и планеты, которые можно при рассмотрении некоторых сторон их взаимодействия рассматривать как математические точки. Такое допущение телесности (не говоря — твердого или иного состояния) атомов есть не что иное, как признание за ними инертности и протяженности как коренных свойств В., доныне не объясняемых даже гипотетически.
Прежде чем излагать представление естествоиспытателей о природе В. в том виде, в котором, по моему мнению, оно ныне наиболее распространено, считаю полезным указать главнейшие данные из истории наук о В., служившие для сложения современного воззрения на В.
Важнейшие после открытий Ньютона моменты в науке о В. составляют два основных закона, относящиеся к вещественному миру: закон сохраняемости вещества, или вечности В., и закон сохранения энергии, или вечности сил. Исторически и по сущности дела для сведения о В. наибольшее значение имело открытие первого из этих законов, завершенное Лавуазье (см. это слово) в последней половине прошлого столетия. Закон этот, проверяемый всем опытом совокупности естествознания, можно формулировать следующим образом: количество весомого В. при всяких изменениях, происходящих в природе и доступных исследованию, остается тем же, т. е. В. не образуется и не исчезает, а сохраняется в данном количестве, или короче: вещество вечно, а наиболее конкретно: при всяких физиологических, физических, химических и механических изменениях, происходящих с ним, и когда возможно было взвешивать действующие и происходящие вещества, ни один раз не замечалось, чтобы сумма веса происходящих веществ отличалась от суммы веса действовавших веществ на величину большую, чем погрешность взвешиваний. Вещество плавится, испаряется, накаливается, вновь сгущается, движется, химически изменяется, вступает в организм и т. д., и всегда вес его остается тот же. Это легко выражается равенством, в первой части которого будет сумма веса веществ действующих, а во второй сумма веса В. происходящих. Очевидно, что, пользуясь этим законом, можно знать, не взвешивая, вес одного из числа входящих (действующих или происходящих) веществ, если известен вес всех остальных. Точным выражением, возможностью предугадывать действительность и полной свободой для сомневающихся производить проверку — должны обладать все формулы законов природы; сомнение и проверка их служат только к их укреплению. Совокупность таких законов, касающихся В., и составляет основу науки о нем, а из этой совокупности и могут рождаться гипотетические представления о природе В., которые должны по меньшей мере удовлетворять известным законам и давать их как следствие из основных положений гипотезы. Атомическая гипотеза даже в своем первоначальном виде, как у Демокрита, совершенно соответствует закону вечности вещества. Но не гипотеза вызвала закон вечности В., хотя появилась за много столетий ранее. Наоборот: лишь после утверждения закона вечности вещества, т. е. после Лавуазье, атомическое учение стало укрепляться в сознании и прилагаться в научных исследованиях о В.
Кроме этого закона, химия дала массу иных прямых и несомненных новых понятий, законов и обобщений, явно влиявших на все учение о В. Особенно здесь важны понятия о простых телах и элементах, об их соединении в кратных пропорциях, о неспособности их переходить друг в друга, о соединении их в частицы или молекулы, обладающие совершенно новой совокупностью свойств, о способности частиц сложных тел взаимодействовать или реагировать друг на друга, вступать в обменное разложение или замещение, соединяться и разлагаться, подвергаться так называемому изомерному превращению (изомерии), образовывать равновесные системы различной степени устойчивости и т. д. Эти сведения, составляющие преимущественно плод исследований химии в XIX стол., быстро развившейся после утверждения закона вечности вещества, поныне все подводятся под представление о химических атомах простых тел, как это развивается подробнее в статьях Химия, Простые тела, Элементы, Частицы, Диссоциация, Равновесие, Изомерия, Вода, Металлы, Растворы и др. Здесь упоминается об этом потому, что современное атомистическое представление о В. опирается главным образом на химические сведения, в которых имеют дело с глубокими внутренними переменами, происходящими в В.
Физические и механические сведения о В. не только дали множество общих понятий и законов, касающихся сил, действующих в веществах и при их посредстве, но и расширили понятие о самой природе В., потому что заставили признать во всяком В. существование невидимых движений, центр которых оказалось необходимым искать в атомах и частицах, признаваемых как атомистами, подобными Демокриту, так и химиками. Здесь особенно важными моментами должно считать учение об инерции, закон сохранения сил и кинетическую теорию газов. Но и во всех других частях физики и механики последовательной выработкой сведений значительно расширилось общее познание о В.; так, напр., упругость тел, переход их из одного состояния в другое, волосность, звук, свет, теплота и электричество разрабатывались совместно и очень часто при допущении атомного и частичного строения В. При исследовании же физических свойств определенных химических соединений, напр. их теплоемкости, светопреломляющей способности, удельных объемов, спектроскопических явлений, веса паров и т. п., стало очевидным, что В., нисколько не изменяющееся химически, представляет несомненные доказательства присутствия действующих в нем тех же самых элементов и их сочетаний (т. е. частиц), понятие о которых составилось через изучение превращений одного вещества в другое. Так, напр., зная химический состав В. и его происхождение из известных простых тел, можно предугадать светопреломляющую способность, ему свойственную, хотя во внешних свойствах В. и нельзя уловить даже никаких следов содержания составляющих его простых тел, как в поваренной соли не видны ни металлический натрий, ни газообразный и ядовитый хлор, своим соединением дающие соль. Пока этого не было найдено, можно было еще полагать, что при акте химического изменения В. проявляются совершенно особые силы, вовсе не действующие в не изменяющемся В. Ныне же необходимо признать, что в механическом, физическом или химическом покое и движении В. всегда подчиняется одним и тем же вечно действующим основным силам, а само вечно сохраняется в том неизменном виде, который мысленно необходимо приписать атомам по смыслу как Демокритова учения, так и химических сведений о неизменных и химически неделимых атомах индивидуальных простых тел. Так, например, при прохождении света через прозрачные вещества данного химического состава оказывается, что преломляющая способность сложного тела определяется по преломляющей способности простых тел и по их содержанию в сложном веществе; плотность паров всяких веществ прямо узнается по частичному их весу, а он зависит от состава и т. п.
Если же в относительном покое и во всех различных состояниях механического, физического и химического изменения, перемещения или движения оказалось возможным уловить сохранение одной и той же сущности В. простых тел или химических элементов, то их полезно и можно признать действительными элементами, образующими само вещество. Весьма важные указания справедливости и общности этого заключения доставили спектральные исследования небесных светил, а именно солнца, звезд и туманностей (см. эти слова), потому что они несомненно доказали, что В., образующие эти отдаленнейшие от нас тела вселенной, содержат те же самые химические элементы, какие мы встречаем всюду на земле. Вообще, астрономические исследования, начиная со времен Ньютона, весьма глубоко влияли на понятия естествоиспытателей о В., а в течение текущего столетия даже доставили, сверх того, как увидим далее, типический образ или схему, в которой наиболее просто представить само В., если уподобить звезды, планеты, туманности и системы небесных тел атомам и частицам, образующим своей совокупностью тела природы. Земля с другими планетами, солнцем, аэролитами и др. членами нашей системы несомненно образуют одну общую стойкую солнечную систему, которая входит как ничтожно малая доля в другую, большую звездную систему, края которой видимы нам в виде Млечного пути (см. это слово). Если бы представить наблюдателя удаленным от всей этой системы на расстояние, во много раз превосходящее расстояние земли от звезд Млечного пути, то вся эта система представилась бы светящимся туманным пятном небесного свода и в нем лишь с трудом можно было бы отличить наиболее яркие из наших звезд или солнц. Но такие пятна или туманности в различной степени и форме сгущения видны во множестве на видимом нами небесном своде, а потому необходимо допустить безграничное количество миров, взаимно уравновешенных, вещественных и в своей основе сходных с тем миром, среди которого мы действуем. При этом две стороны дела заслуживают особого внимания: устойчивость подвижного равновесия и единство плана мироздания. Развитие начал (аксиом или законов) механики, открытых или установленных Ньютоном, привело естествоиспытателей к реальному суждению (или доказательству) об устойчивости, или прочности, если можно так выразиться, солнечной системы, и часть следствий из этого развития оправдана точными наблюдениями (напр. периодичность изменения в наклонении оси вращения Земли к эклиптике или к плоскости движения Земли около Солнца), т. е. оправдывается вековыми наблюдениями. Эта же прочность, или устойчивость, движущихся систем отчасти проявляется в общеизвестных кольцах дыма (вихревые кольца, vortex, см. это слово), гироскопах (см. это слово) и волчках и приводит к понятию о консервативном движении или подвижном равновесии. Такие понятия показывают, что неизменной сохраняемостью может отличаться не только мертвое, недвижное и бездеятельное, но и то, что находится в состоянии присущего ему движения. Поэтому низменность демокритовских или еще ближе — химических атомов не принуждает вовсе к тому, чтобы признать их недвижимыми и недеятельными в их внутренней сущности, а потому есть возможность до некоторой степени примирить, как хотел Лейбниц, с гипотезой монад, динамистов и атомистов в коренном их разноречии, представив атомы в виде подвижно-равновесных систем. Такими и представляются химические атомы в тех строго механических попытках, которые Томсон (William Thomson) и Гельмгольц представили в последние десятилетия, не впадая, однако, в одностороннюю нетерпимость, свойственную метафизическим построениям древних и части современных философов. Во всяком же случае при каждом представлении как о самих атомах, так и о их системах или частицах, из сложения которых должно представить образование реальных тел, необходимо признать подвижное равновесие атомов, подобное тому прочному, подвижному равновесию, в котором пребывают планеты, спутники и Солнце в солнечной системе. Допустив неподвижное равновесие атомов в частицах, нельзя понять в смысле атомизма ни накопления потенциальной энергии внутри В., ни причины химического воздействия разнородных частиц друг на друга, ни особых свойств поверхностей, ограничивающих тела, ни многого другого, известного о В. из механики, физики и химии. Принимая же подвижное равновесие частиц или систем элементов, мы получаем достойное примечания единство плана мироздания, потому что в каждой частице по механической сущности дела должно признать подобие с системой Солнца и в малейшем — повторение того же, что существует в громаднейшем. Философскому же мировоззрению наиболее отвечает стремление отыскать скрытую от глаз единую сущность.
Сводя по возможности в одно целое совокупность господствующих в современном естествознании понятий об атомическом строении В., необходимо прежде всего указать на то, что ныне признается состав В. не из демокритовых, механически неделимых (а потому и не имеющих измерения) атомов, а из частиц или молекул, которые сами состоят из атомов, неделимых химически, т. е. целиком, без всякого рода изменений, переходящих при всевозможных, даже химических, изменениях из одних частиц в другие. Тела ли это определенной твердой формы, напр. шаровой или какой иной, вихревые ли это кольца, делимы ли они геометрически, динамические ли это системы или нет — в это не могут еще поныне проникать существующие индуктивные способы исследования и все попытки [4]), сюда направленные, доныне не дали никаких положительных выводов. Таким образом, признаваемые ныне атомы химических элементов составляют последние грани анализа, до которого простирается мысль естествоиспытателей. Так как эти грани признаются химически неделимыми, то по словопроизводству (см. Атомы) они и называются атомами; но, как выше упомянуто, наиболее соответствовало бы духу современных представлений называть их химическими индивидуумами. Хотя и это слово, как атом, значит «неделимый», но во всеобщем сознании оба слова относятся к различным понятиям (см. Индивидуум).
По природе своей такие химические атомы каждого элемента неизменны, и, сколько есть химических элементов (см. Простые тела и элементы), а именно около 70-ти, столько и признается сортов или родов атомов. Опять и здесь различие современности от Демокрита — очень глубоко. Всякие атомы данного элемента друг с другом совершенно одинаковы, хотя бы состояли в частицах весьма различных. Атомы, напр., кислорода в воздухе, в озоне, в воде, в бертолетовой соли, в камнях и всяких иных веществах совершенно тождественны, хотя и относятся химически весьма неодинаково, например в одних случаях легко и прямо поглощаются фосфором, а в других вовсе не реагируют с ним. Разность должно приписать только тому состоянию, положению, движению и вообще отношению атомов в частицах, от которых зависят свойства частиц.
Атомы весомы. Различие элементов друг от друга не ограничивается отрицательным (всегда недостаточным) признаком или невозможностью взаимного перехода атомов данного элемента в атомы другого элемента, но сосредотачивается при настоящем состоянии наших сведений на несомненном различии (относительного) веса атомов различных элементов. Этот положительный или реальный, прямо численный, выводимый из опыта, признак различия элементов (см. Вес атомов) доставляет поныне если не единственный, то важнейший и наиболее плодотворный источник или способ изучения различия элементарных атомов и уже привел к возможности предсказывать существование еще неизвестных элементов, как будет объяснено в статье Периодический закон. Атомы различных элементов отличаются, сверх того, друг от друга совокупностью самостоятельных признаков, напр. способностью образовывать частицы различного состава и свойств — при прочих равных условиях. Так, атомы кислорода О образуют с водородом частицу воды Н2О, а атомы хлора Cl с тем же водородом дают частицу солянокислого газа, или хлористого водорода, НСl, а химические и физические свойства тел, такими частицами образуемых, глубоко отличаются друг от друга. И в этом отношении различие элементов и их атомов подлежит реальному изучению и оказывается находящимся в простой зависимости от веса атомов, так что по весу атома есть возможность судить о способности элемента к образованию соединений этого или иного состава и свойств, и наоборот. Таким образом, хотя поныне сами атомы химических элементов остаются неизвестными в своей сущности и представляют только гипотезу, или известную форму отвлечения от наблюдаемых химических превращений и явлений, тем не менее, реальное познание о них постепенно накапливается, узнаются естественные законы, управляющие этими гипотетическими существами, рождается возможность предугадывания свойств неизвестных элементарных атомов, а по ним и свойств образуемых ими частиц и веществ. Ни одно из достоверно установленных явлений не указывает на недостаточность гипотезы о самостоятельном существовании весомых атомов, самостоятельных химических элементов. Всякая иная гипотеза, отрицающая существование самостоятельных химических атомов элементов, может тогда только получить некоторое право гражданства в естествознании, когда она даст познаниям о В. и о химических явлениях, с ним происходящих, более, чем может дать атомная гипотеза. Ни динамическая гипотеза, ни какая-либо другая из известных доныне даже не пытались заменить современную атомную гипотезу химии, а потому ныне атомическая гипотеза в том видоизменении, какое ей дано в химии, общепринята естествознанием, то есть философией природных явлений, совершающихся в В.
Как же представить себе переход от воображаемых атомов химических элементов к реальным веществам? Ответ на это, с одной стороны, должен заключать всю космогонию естествознания в его совокупности, а она не может не содержать в себе множества пробелов, так как современная форма атомного учения о В., сложившаяся лишь в последние десятки лет усилиями громадной массы исследователей, ведет начало из древности, и еще множество капитальнейших вопросов этой космогонии остаются вовсе без ответов, потому что древние атомисты вовсе не задавались вышеуказанным вопросом. С другой стороны, и впредь, когда многие вопросы атомической космогонии получат хоть некоторое решение, в таком сложном деле, как переход от воображаемых атомов к реально наблюдаемому веществу, навсегда останется много субъективного, или личного, потому что воображаемые элементы просты и немногочисленны, а наблюдаемые вещества и предметы бесконечны в разнообразии своих свойств. Тем не менее, я вслед за сим пытаюсь выразить тот способ представления о сложении вещества из атомов, который в большей или меньшей мере разделяется преобладающим большинством современных естествоиспытателей, так как не имею оснований считать его принадлежащим ни мне лично, ни какому-либо иному естествоиспытателю, а встречаю отдельные его части рассеянными во многих писаниях естествоиспытателей, принимающих вслед за Босковичем атомическое учение.
Вещество состоит из атомов, как вселенная из небесных тел, их систем и отдельностей. Нередко предполагают, что атомы занимают в В. столь же малую долю пространства, как планеты и звезды во вселенной. Как отдельные миры во вселенной находятся в консервативно-прочном подвижном равновесии, так и атомы в частицах и частицы в телах. Необходимо допустить, что известное положение солнечной системы в среде других систем вселенной, как и положение отдельных планет в солнечной системе, определяется не только инерцией, но и промежуточной средой, проводящей свет и обладающей особым состоянием упругости, напоминающим твердые тела. Точно так же для сложения из атомов и образуемых ими частиц в реальное В. необходимо допустить участие не только инерции, но и той светопроницаемой мировой среды, которая потому только невесома, что все проникает; так воздух невесом в воздухе и оказывается реально весомым только тогда, когда находится возможность его удалить, мировую же среду удалить нельзя, то есть пустоту абсолютную, лишенную мировой среды, получить невозможно. Переход от В. к этой мировой среде, или к так называемому световому эфиру, доныне остается проблемой, к разрешению которой ведут пути отчасти уже намеченные, но еще далеко не выполненные исследованиями. Разреженные газы в их проявлениях и постепенном, до бесконечности, переходе в безвоздушное пространство, называемое пустотой (но содержащее упругую и светопроводящую среду небесного пространства), световые явления в такой среде и электрические состояния, несомненно зависящие, по Максвелловой теории, от той же всепроницающей среды, — составляют первые этапы на пути знакомства с веществом небесного пространства, преобладающим по объему во вселенной. Но поныне этот световой эфир не должен считаться между веществами, известными естествоиспытателям, а потому в космогоническом сложении В. из признаваемых химиками атомов нет возможности включать ныне этот световой эфир, хотя должно признавать его присутствие всюду, в каждом В., около и в среде атомов и частиц и, быть может, в нем же искать разрешение еще едва затронутого вопроса о причине всеобщего тяготения [5]). Доныне все (уже многочисленные) гипотезы об отношении между весомым В. и световым эфиром должно признавать произвольными и личными, потому что данных для твердого суждения поныне почти не имеется и они не могут подлежать ни систематизации, ни эмпирическим (опытным) законам, подобным тем, которые привели к признанию атомической гипотезы. Поэтому в понятии о сложении В. из атомов должно поныне упускать из виду световой эфир. Несмотря на этот пропуск, понятие о В. может существовать, подобно тому как при объяснении строения мира из отдельных планет и вообще небесных тел существует возможность достигать относительной ясности, упуская из внимания среду, в которую погружены небесные тела.
Сравнение сложения В. из атомов с тем несомненно доказанным и наглядным подвижным равновесием, в котором находятся тела небесного пространства, кроме всех прочих сторон и кроме удовлетворения требованию единства, представляет два реальных основания. 1) Небесные тела весомы, так как они обладают тяготением; но и атомы весомы, если главное, или основное, из познаваемых для них свойств есть их вес (атомный вес), и если вес частиц есть не что иное, как сумма веса атомов, в них содержащихся, и если вес В. — не что иное, как сумма веса частиц, его образующих. 2) Во взаимном отношении небесных тел, начиная с движений Луны около Земли или Земли около Солнца до движения, изучаемого в среде звезд и особенно очевидного в так называемых двойных звездах (см. это сл.), — необходимо признать отсутствие инерционного покоя и господство инерционного движения, определяющего условия самого существования небесных тел (ибо с прекращением сего движения, если бы то было возможно, наступил бы хаос всеобщего падения и всемирной диссоциации) и их подвижного равновесия, но точно так же и в кажущемся покое вещества неизбежно признать внутренние невидимые движения атомов и частиц (а также и эфира, среди них имеющегося). Для выражения этого последнего считаю возможным ограничиться словами, сказанными мной с кафедры Деви и Фарадея в Лондонском королевском институте (Royal Institution) 19 (31) мая 1889 г.
«Мертвая природа древних ожила перед глазами современников. Убеждение во всеобщем распространении движения началось с видимого неба, кончилось невидимым миром частиц. Когда Земля сдвинулась со своих устоев и покатилась в пространстве, тогда пытались закрепить Солнце и звезды. Но астрономия показала, что Солнце неуклонно движется по звездным областям со скоростью около 50 метров в секунду. В самих звездах, названных неподвижными, усматриваются всякие перемены и разные виды движений. Свет, теплота, электричество — как звук — оказались видами движений, анализ которых составляет силу современного знания, столь блистательно возвещаемого с кафедр, унаследованных от Фарадея. Перед глазами исследователей, особенно перед Максвелем, как в Божественной Комедии перед Дантом, в невидимой массе газов стали столь очевидными быстрые движения, столкновения и удары газовых частиц, что оказалось почти возможным сосчитать эти удары и уловить многие особенности столкновений. Этот вид невидимых движений можно тотчас сделать очевидным, демонстрируя разность быстроты проникновения через пористые стенки легких, быстро несущихся частиц водорода и более тяжелых, медлительных частиц воздуха. Внутри жидкостей и твердых тел пришлось признать затем хоть ограниченные, но упорные движения частиц; иначе и нельзя понять, напр., хотя бы знаменитых опытов Грема над диффузией в жидкой и студенистой среде. Не будь уверенности нашего времени в движении, существующем в твердых телах, разве мог Спринг смешивать тщательно высушенные, не гигроскопические порошки калийной селитры и уксусно-натровой соли, чтобы убедиться в химическом воздействии этих тел, давших для убеждения недоверчивых через обмен металлов смесь двух гигроскопических твердых же солей: чилийской селитры и уксусно-калийной соли. В этом кажущемся хаосе всеобщего — от звезд до атомов — движения, однако, царствует стройный порядок, принимавший за неподвижность и зависящий от консервативных начал подвижного равновесия, постигнутых гением Ньютона и облеченных его наследниками в подробный анализ частных следствий величественнейшего образа — относительного покоя во всеобщем, живом движении».
Какой вид имеют движения атомов в частицах, о том не делается поныне [6]) даже гипотез, но движения этого рода признать необходимо по всей совокупности сведений механики, физики и химии, а сложение частиц из атомов есть не что иное, как простейшее выражение не только самой сущности химических сведений об изменении В., но и простое соответствие с тем реальным сведением, что вес частиц равен сумме веса входящих атомов. Совокупностью всех сведений об углероде С и кислороде О дознано, что во всех соединениях этих элементов должно приписать углероду атомный вес 12, а кислороду 16, если вес атома водорода принять = 1 (см. Вес атомов). Когда они, соединяясь, дают углекислый газ СО2, то вес происходящей частицы равняется сумме веса входящих атомов: 12 + 2 . 16 = 44. Прямой опыт показывает, действительно, что 44 весовые части углекислого газа выражают количество этого вещества, происходящего из других частиц (напр. из частицы мела) или вообще реагирующего на частицы других веществ (напр. на частицу едкого натра).
В изучении сложения частиц из атомов элементов состоит основной интерес современных химических познаний о В. Сколько атомов, какие, в какой последовательности, в какой степени прочности, в каком относительном расположении и т. п. — изучается и выражается химией, и здесь эта наука достигла уже высшей, чем в изучении самих атомов, степени обладания предметом, потому что не только успела систематизировать по сложению частиц все сколько-либо изученные В. и немногими чертами (выражаемыми химическими формулами) обозначить громадную совокупность химических их особенностей, не только успевает воспроизвести (синтезировать) громадное множество В., встречающихся в минеральной и органической природе, но и может уже во множестве случаев предсказывать существование или невозможность получения, степень прочности и многие свойства громадного множества веществ (см. слова: Строение, Химия, Изомерия, Гомология и др.), исходя из основных понятий об атомах и частицах, ими образуемых. Но и здесь, как во всем бесконечно сложном знании, еще много совершенно очевидных пробелов, и, заполнив одни, открывают новые, так что путь совершенствования понятия о частицах В. и об их взаимных отношениях должно считать — едва начавшимся. Тем не менее, помимо всего мировоззрения, даже сам язык химических сведений сложился под влиянием основного понятия о том, что частицы сложены из атомов, а В. сложено из частиц, и это мировоззрение поныне не привело к сомнению о справедливости такого представления, хотя и неоднократно являлись попытки вырваться из круга атомистических понятий о сложении В. Успехи, достигнутые в этом отношении химическими познаниями, составляют ныне важнейшую опору суждений об атомном строении В. потому именно, что химия изучает В. не в его внешних отношениях, как неизменное целое, а в его изменениях, когда само В. переменяется во всех внешних своих проявлениях. Отыскать же единое неизменное и общее в изменяемом и частном — составляет основную задачу познания, а по отношению к В. это неизменное оказывается по химическим сведениям в виде атомов элементов, и это единое и общее — в сложении атомов в частицы. Таким образом, вместо смутного предчувствия древних атомистов химия получила в понятии об атомном сложении В. реальное орудие для обладания им, то есть для постижения его природы и для пользования им в промышленном отношении.
Как современная техника стремится из непригодных отбросов получить полезное, так современная наука стремится из мыслей, брошенных древностью, извлечь ту меру пользы, которую они могут дать, хотя те мысли и не применяет в начальном их виде, отказываясь от гордой мысли сразу постичь «начало всех начал». При таком образе действия достигается неразрывность исторического развития, которая лежит в основе всякой эволюции. Таким образом, по моему мнению, современный атомизм естествознания, в корне глубоко отличаясь от древнего атомизма Демокрита, составляет в известной мере историческую уступку, подобную той, которая заставляла Коперника находить в древних авторах указание на начала возвещенной им системы мира.
Как и для чего пользуется химия атомизмом, постараемся показать в двух примерах. Изучение состава многих, особенно органических, или углеродистых, веществ показало, что очень часто два (или более) вещества оказываются глубоко различными по своим внешним (механическим, физическим) свойствам и по своим химическим превращениям, хотя содержат одни и те же элементы и в том же относительном количестве. Такой случай называется, вообще, изомерией (см. это сл.) и распадается на два других: изомерия собств. и полимерия. В случае изомерии в тесном смысле слова между физическими, а иногда и химическими свойствами изомеров различия невелики до того, что иногда и само различение и отделение изомеров очень затруднительны. Для примера укажем на изомеры валерьяновой кислоты (см. это сл.), или хотя бы бутиловых алкоголей (см. это слово), или на случай винной кислоты (см. это слово). Таких случаев множество. Другой случай изомерии называется полимерией (см. это слово); здесь различие физических свойств (напр. удельного веса, температуры кипения), а иногда и химических отношений (напр. растворимости, способности вступать в реакции и т. п.) часто очень велико. Примером полимерии может служить ряд углеводородов состава СН2; из них одни, напр. этилен (см. это слово) — газы, другие, напр. амилен (см. это слово) — жидкости, третьи, напр. церотент (см. это слово) — твердые тела. И этот род изомерии очень обыкновенный, как и первый. Атомизм, или сложение частиц из атомов, очень просто и последовательно объясняет оба явления. Одни и те же атомы, в том же числе взятые, могут давать различные частицы, если будут расположены различно и будут в различных друг к другу отношениях, напр. в различных состояниях движения. Это и есть случай изомерии в тесном смысле. Но в частице могут собираться одни и те же атомы в различном числе, и чем более их сложится в частицу или систему, тем частица будет тяжелее и свойства В., образуемого частицами разного веса, очевидно, должны изменяться так, как изменяются свойства полимеров. При сложении СН2 в частицу этилена С2Н4 вес ее будет = 28, а когда образуется более сложная частица амилена С5H10, то частичный вес увеличивается в 2½ раза (= 70), что и выражается плотностью паров этой жидкости, удельный вес которых в 2½ раза более, чем у этилена. Не через атомизм узнали химики изомерию — она открыта долгим путем опытного изучения; но изомерия, как и многое множество других хорошо изученных явлений, столь просто понимается с помощью атомизма и так трудно объяснима иным способом, что пока совокупность подобных известностей не будет понимаема иной гипотезой о природе В., нет никакого основания оставлять атомное учение.
Представляя В. сложенным из атомов, составляющих системы или частицы, естествоиспытатели должны ожидать случаи различной степени устойчивости этих систем, т. е. более или менее нестойких равновесий, способных при известной степени нарушения системы или ее потрясения переходить в более стойкие равновесия. Такой случай встречается не только тогда, когда имеется, как в порохе, смесь или сопоставление различных частиц, способных дать новые, более стойкие, но и в однородных телах, напр. в жидком хлористом азоте, взрывающемся даже от малейших влияний, напр. удара (см. Хлор), и дающем газообразно-упругие продукты, уже не изменяемые сильными влияниями. Даже есть целый ряд явлений, названных контактными (см. это слово и Возбуждение В.), в которых от одного прикосновения к некоторому третьему телу, известным образом нарушающему установившееся равновесие, совершаются глубокие химические изменения, ведущие к образованию веществ, более прежнего прочных. Подобные этим явления совершенно отчетливо объясняются и предугадываются в химии благодаря ясности тех образов, которые дает атомическое учение.
Если отнять от современной химии атомические представления о сложении В., то не будет никакого понимания множества твердо установленных сведений и наступит тот грубейший эмпиризм, в котором смешивается изучаемое с изучающим и теряется возможность обладания невидимым в такой же мере, в какой грубый эмпиризм останавливается лишь на видимом и чувственном. Гипотеза атомизма скрепляет отрывочное эмпирическое знание химических наук в такой же мере, как уверенность во всеобщности общих законов природы и в неисчезаемости В. перед глазами наблюдателя.
Но закончим образ современного представления о В., как он рисуется, по моему мнению, в умах преобладающего большинства современных естествоиспытателей.
Как из систем, подобных солнечной, слагается вся твердь небесная, так из частиц слагаются вещества природы. Взаимное сложение систем нельзя считать по существу различным от внутреннего сложения самих систем, хотя и существуют пространственные различия; так и сложение частиц в В. нельзя считать по существу своему отличающимся от сложения атомов в частицы. Но как нам гораздо более известно сложение солнечной системы и менее ясно отношение ее к другим системам мира, так и сложение В. из частиц, те отношения, в которых частицы стоят друг к другу, известны менее, чем сложение частиц из атомов. Здесь начинается область физики и, следовательно, прежде всего та область перемены состояний — твердого, жидкого и газообразного, при которых частицы остаются неизменными. А до какой степени частичные отношения сходны с атомными видно, во-первых, напр., из того, что исторически очень давно, в сущности даже до времени Жерара, твердо установившего понятие о частице, т. е. с середины текущего столетия, само различие частиц и атомов было смутно и в научном языке постоянно перепутывалось; во-вторых, из того, что диссоциация (см. это сл.) частиц или обратимое их распадение на составные части — с успехом сравнивалась Генр. Сен-Клер-Девиллем с испарением, когда частицы разъединяются или, отрываясь из взаимного сопоставления в жидкостях, свободно и самостоятельно начинают двигаться в пространстве. Из всех трех состояний В. наиболее изучено газообразное: его частичное строение, т. е. то состояние, в котором находятся его частицы, до сих пор наиболее поддалось полному изучению в смысле атомистического строения В. (см. Газы, Кинетическая теория). Переход от газообразного состояния к жидкому (см. Жидкости, Пары, Вальса формула, V т., 462), кристаллическое сложение твердых веществ (см. Кристаллы), теория упругости, учение о теплоте и многие другие отделы физических знаний о В. в своих крайних пределах теоретического построения исходят из представления о частичном строении В. настолько же, насколько химия исходит из представления о строении частиц из атомов. Для механики и физики обсуждаемые индивидуумы суть частицы, а тело есть их совокупность, в химии же первее всего принимаются во внимание элементарные атомы, как индивидуумы, дающие своей совокупностью частицы. Но хотя таким образом во всем естествознании проводятся атомистические понятия о В., в его изучении путем опыта и наблюдения естествоиспытатели стараются по возможности избегать таких гипотетических представлений, которые не внушаются самой очевидностью, а потому пользуются понятиями о частичном и атомном составе В. преимущественно лишь для дедуктивных своих выводов. Индуктивное же содержание совокупности наук о В. принимает его таким, как оно представляется ощущению, и посредством измерений, производившихся при наблюдениях и опытах стремится узнать законы В., а развивая следствия из установленных законов, находит не только сумму прикладных, или полезных, сведений, увеличивающих возможность пользования природой, но и доходит до открытия новых свойств В. Таким образом, все современное познание о В. гораздо тверже стоит на реальном, удобопроверяемом в своих последствиях законе сохранения В. (вместе с параллельным ему законом сохранения энергии), чем на какой-либо гипотезе, напр. атомической. Ей пользуются как удобным орудием для дедукции или приемом для синтетических построений, касающихся В., но было бы совершенно неправильно считать современную совокупность сведений о В. развившейся из атомизма или чем-либо и как-либо связанной с его судьбой. Определять же отношение В. к другим категорическим понятиям, напр. к духу, воле, даже к силам или энергии, к форме или распределению, можно только в том смысле, что они представляются наблюдению и сознанию в связи по месту и времени с В., все же другие виды их отношения к В. подлежат самостоятельному исследованию, настолько же возможному и законному, как и изучение В. самого по себе. Но так как В. без движения, хотя бы скрытого, или без энергии мы не знаем, равно как и сила, движение, энергия ускользают от понимания и от какой-либо возможности индуктивного изучения без приложения к В., то и очевидно, что само понятие о В. не должно быть отрываемо от понятий о других основных категориях изучения. Это выражается в отношении, существующем, напр., между физикой и химией, которые друг без друга не мыслимы, хотя первая занимается преимущественно явлениями или силами, а вторая веществами или их частицами. Эта реальная и неустранимая связь В. с другими категориями, ему противополагаемыми, заставляет признавать, что изучение В. может подвигаться вперед лишь в связи с изучением всего иного доступного для изучения, и обратно: изучение В. содействует общему подъему познания.
- ↑ Третья гипотеза (Анаксагора и др.) — однородно-сплошного и легко от разных причин разрываемого (для объяснения проницаемости или скважности) и сжимаемого (для объяснения изменения объемов от тепла, давления и др. причин) вещества — живет рядом с двумя названными, но на ней я не останавливаюсь по той причине, что она ни разу не выступала смело для объяснения химических явлений, хотя при рассмотрении механических и физических явлений может прилагаться. Лично я полагаю, что, кроме успехов химических знаний о неизменности элементов, главную причину неудовлетворительности представления о сплошном строении вещества доставляют астрономические сведения, потому что вселенная, очевидно, несплошна: земля, луна, солнце, аэролиты и т. п. суть нарушители сплошности. Если на них смотреть лишь как на место сгущенной массы, то сущность такого представления не будет отличаться от современных форм атомизма, потому что он признает световой эфир всюду распространенным В. Дело в том, что однородной сплошности в В. до самых последних граней его делимости нельзя признать, не впадая в представления, лишенные каких-либо признаков состоятельности при современном запасе сведений. Если же представить части однородной массы, наполняющей все пространство, в виде вихревых колец (Гельмгольц, Томсон и др.), к делимости не способных, то неизбежно приходим к атомизму, усложненному представлением о причине образования атомов. Таким образом, по моему мнению, ныне нельзя признавать самостоятельного существования гипотезы об однородной сплошности веществ и должно считаться только с динамизмом и атомизмом да их различными комбинациями. Современное же учение о В. всего проще становится понятным, если взглянуть на него как на попытку примирить и согласовать динамизм с атомизмом. Вихревая гипотеза принадлежит, очевидно, к числу таких же попыток.
- ↑ В динамизме движется, так сказать, — «ничто». В атомизме древних (Демокрита, Лукреция и др.) это ничто есть само по себе твердое тело. Но если вообразить его жидкостью (как в гипотезе вихрей) или газом, даже эфиром — сущность дела останется той же. Она сводится, как мне кажется, во всяком случае к инерции и тяготению. Они не объясняются ни одной из гипотез о В., а должны быть приняты как основные свойства В. Ни метафизики, ни естествоиспытатели до этих начал не доходят, но последние и не впадают в самообман, т. е., занимаясь В., признают его как объект познания, изучают его отношение к силам, форме и т. п., но не впадают в предрассудочные решения о природе самого вещества.
- ↑ Подробности должно искать в издании Югославянской академии («Rad Jugoslavenske Academije znanosti i umjetnosti», kniga LXXXVII, LXXXVIII, XC, в Загребе, 1887—1888), один том которого целиком посвящен изложению жизни и учений Босковича, имя которого вместе с Коперником составляет справедливую гордость западных славян, потому что оба эти ученых патера стоят впереди своего времени и дали многое науке.
- ↑ Часть этих попыток, стремившихся доказать сложность химических элементов при помощи оправдания гипотезы Проута о кратности атомных весов, будет упомянута в статьях Вес атомов и Элементы.
- ↑ Пятый (сверх огня, воздуха, воды и земли, т. е. сочетаний из теплого или холодного с сухим или влажным) элемент, или квинтэссенцию (quinta essentia) древних (Пифагор, Аристотель), должно рассматривать как первообраз современного светового эфира, если на атомы Демокрита смотреть как на первообраз ныне признаваемых атомов (см. Элементы).
- ↑ За немногими изъятиями, стремящимися охватить физические и химические явления природы. Так, напр., Теплов, связывая наблюденные им электрические разряды с химическими превращениями В., предполагает в частицах непрерывное движение атомов по оси и спирально по периферии, что изложено им в «Жур. Русского физико-химич. общ.» в 80-х годах. Главную трудность дела, по моему мнению, должно видеть ныне не со стороны сложения атомов в частицы, а в отношении частиц между собой, когда они дают твердые и жидкие В. Особенно трудна теория жидкостей, но над этим предметом ныне работает много химиков и физиков, и если успех трудов этих увенчается достаточно полной теорией жидкостей, то гипотетическое представление о строении их и вообще В. облегчится и сделает много шагов вперед.