«Невесомые»

(физ.) — чрезвычайно тонкие, мало плотные и потому неподверженные ощутительно притяжению, гипотетические виды вещества; такими веществами-жидкостями считались прежде теплород (caloricum), электричество, магнетизм, световое вещество, эфир (допускаемый и поныне). Понятие о Н. господствовало более столетия, считая до двадцатых годов XIX века, развиваясь постепенно после высказанных Ньютоном идей о всеобщем тяготении и о происхождении света, как результата выбрасывания светящимися телами тончайших и малейших частиц. Этот период имеет огромное значение в истории физики и оставил в физических теориях следы, до сих пор не изгладившиеся, например в учении о двух электричествах, двух магнетизмах и т. п. В физике древних, несколько разработанной в Средние века, большой переворот произвели работы Декарта (1596—1650), который устранил понятия древних о скрытых свойствах тел (по которым будто бы земные тела имели стремления двигаться по прямой, небесные тела — по кругам и т. п.) и построил теорию о повсюду разлитом сплошном веществе, разделившемся на частицы весьма разнообразной формы и величины, до тончайших и мельчайших частичек включительно. Допустив вихревые движения весьма тонкого вещества, образовавшегося таким образом, как основную причину всяких других движений (см.), в том числе и планетных, Декарт принимал при этом, что всякое движение может преобразоваться в другое, что кроме силы удара, свойственного движущимся телам, вовсе нет других сил и что вещество, находясь в состоянии движения, никакими, кроме косности и протяженности, свойствами не обладает. Предполагаемыми вихревыми движениями объяснялись главные свойства магнита (движением тонкого вещества в полосах железа), свет объяснялся давлением тонкой вихревой среды на глаз и т. п. По Декарту, не существует ни атомов, ни пустого пространства, и он не приписывает телам ни притягательных, ни отталкивательных сил. Сцепление между частями тела он объясняет только косностью материи, теплота есть дрожание мировых частиц, обусловленное ударами мировых шариков, существование которых, равно как и частиц другой формы, он допускал в сплошной материи, но не в значении атомистическом. Декартовы взгляды (они же и картезианские) имели большой успех, в особенности среди французов, однако же имели и противников. Гассенди (1592—1655), придерживаясь гипотез древних, развил их в чистую теорию электрических, магнитных и световых истечений. Для объявления тепловых явлений Гассенди допустил материю тепла и материю холода: атомы холода имеют форму тетраэдров, острые выступы которых производят известное колющее впечатление холода. Гук (1635—1703), современник Ньютона, объяснял в своей микрографии происхождение света от быстрого и короткого колебательного движения, происходящего по направлениям, перпендикулярным к линии распространения этого движения. Гораздо глубже и тверже обосновал эту гипотезу Гюйгенс (см.), настоящий основатель нынешней теории света; к 1678 г. относится его мемуар, в котором он решительно принимает колебательные движения тончайшего вещества — эфира — за основную причину всех оптических явлений. Но эти взгляды разделялись лишь немногими, и картезианские идеи начали встречать наибольшее противодействие лишь со времени распространения идеи о всеобщем тяготении. Сам Ньютон заявил только то, что тяготение происходит так, как будто бы все тела обладают способностью взаимного притяжения, но его ученики и последователи мало-помалу привыкли приписывать телам такую способность как одно из общих свойств тел (Котс, 1682—1716). Ньютон в учении об электричестве и магнетизме, которыми он, впрочем, мало занимался, придерживался в общем взглядов Декарта, но в своей гипотезе теории света он наделил световые частицы множеством специальных свойств, ученики же его еще более усложнили понятие о световых частицах. Это послужило началом присвоения материи новых многоразличных свойств. Картезианцы протестовали против существования действия сил на расстоянии и даже, по примеру Декарта, исключали всякие силы, кроме силы удара, но число их противников постепенно возрастало не только в ньютонианцах, но и в Лейбнице, который видел в силах истинную сущность материи. Что касается существования эфира, то и Ньютон склонен был допустить его как вещество чрезвычайно тонкое и всепроницающее; он даже готов был искать в нем причину всеобщего тяготения. Во всяком случае, он не настаивал на своих гипотезах и не развивал их, но другие физики обратили его догадки и сомнения в утверждения и даже постепенно пришли к необходимости допущения многих весьма тонких, различающихся между собой веществ для объяснения явлений столь разнообразных, каковы теплота, свет, электричество и магнетизм. Христиан фон Вольф (1679—1754) определительно говорит о теплоте, как особом веществе, переходящем из одного тела в другое, причем тепловое ощущение вызывалось именно движением этого вещества. Дюфе (1698—1739) стал различать два электричества, стеклянное и смоляное (впоследствии названные Симмером положительным и отрицательным), Франклин (1706—1790) объяснял электрические явления избытком или недостатком одного рода электричества, как переходящей жидкости, против нормального количества его, всегда содержащегося в телах нейтральных, не наэлектризованных. Подобным образом и в учении о магнетизме были допущены две жидкости — северного и южного магнетизма. Во второй половине XVIII в. уже почти все физики прямо или косвенно приняли существование многих различных тонких Н. жидкостей. Бозе (в сочинении 1738—49) прямыми опытами убедился в неизменности веса тел от электризования. Эпинус (1724—1802) много способствовал устранению из учения об электричестве картезианских взглядов, приложив к объяснению электрических явлений ньютоновское начало действия сил на расстояниях, и прямо говорит об электрических жидкостях. Магнитные явления, по его взгляду, происходят от особой жидкости, которая в избытке собирается на одном полюсе магнита и в недостатке — на другом. Эйлер — против ньютоновской теории истечении света и за декартовскую тонкую материю, которую он называет эфиром. Колебаниями эфира, согласно со взглядами Гюйгенса, он объясняет происхождение различных цветов и сложность белого света. Электрические явления он объясняет тем же эфиром: тело может наэлектризоваться положительно, когда эфир, в нем заключающийся, более плотен или упруг, чем эфир, находящийся вне тела, или отрицательно — при обратном расположении упругостей. Только для магнетизма Эйлер допускает особую жидкость и вихри почти по-картезиански. Но другие физики продолжают разрабатывать дуалистическую электрическую гипотезу и в числе их особенно Симмер (его соч. 1759 г.) и Вилке (его соч. 1762—63); первый установил понятия о положительной и отрицательной электрических жидкостях, второй — различием световых электрических явлений подтверждает различие самих электричеств. Теплота же, по Вилке, есть тонкая материя, частицы которой взаимно отталкиваются, но телами притягиваются в различной степени и количестве (теплоемкость), что зависит от состояния тел (сжатие и разрежение воздуха). Делюк считал теплоту веществом не только несравненно более легким, чем воздух, но даже невесомым, однако способным соединяться с весомой материей. Бойль, Бюффон, Марат [Деятель французской революции, убитый Шарлоттой Корде.] утверждали, на основании взвешиваний, что нагретые тела тяжелее холодных, Фордайс, Гюйтон де Морво убедились в противном; Румфорд показал, что и те, и другие опыты были ошибочны и что нагревание не изменяет веса тел. Однако и после того некоторые физики продолжали думать, что теплород (Calorique, как его назвали Лавуазье, Бертолле, Гюйтон де Морво, Фуркруа) имел вес только малый, неощущаемый весами. Труды Кавендиша и в особенности Кулона (см.), принявшего дуалистическую гипотезу как для электрических, так и для магнитных жидкостей, определившего законы электрических и магнитных действий на расстоянии и показавшего способы измерения количеств электричества, сделали возможным приложение математического анализа к учению об электричестве и магнетизме (Пуассон, 1781—1840), распределении электричества и магнетизма на телах различной формы. Опытами Кулон показал, что есть пределы намагничивания данного куска стали, или что он может быть насыщен магнетизмом, как чем то вещественным. К началу нынешнего столетия гипотезы о Н. веществах достигли большого развития, но не всеми в одинаковой мере были признаны: в особенности затрудняла ученых теплородная материя. Бенжамен Томпсон, впоследствии граф Румфорд (1753—1814), уже с 1778 г. наблюдал явления, трудно объяснимые вещественностью теплоты, но лишь через двадцать лет после того, изучая отделение теплоты в огромном количестве при сверлении металла, Румфорд пришел к решительному заключению, что все тепловые явления должны быть рассматриваемы как явления движения. Деви (1778—1829) подтвердил это заключение новыми опытами и высказал несколько предположений о роде движений вещества в разных состояниях тел. Томас Юнг, давший новую жизнь теории волнообразных движении эфира, полузабытую в период господства ньютоновой теории истечения, в начале нынешнего столетия (1807) считает возможным утверждать, что свет и теплота происходят от одного рода колебаний, различающихся лишь скоростью. Однако, все эти новые идеи вообще не поколебали еще в современных ученых идеи о материальности теплорода: теплоемкость и скрытая теплота, легко объяснимые по старой гипотезе, были почти необъяснимы по новой. Когда почти в тридцатых годах нашего столетия стали ясны некоторые соотношения между силами, принуждавшие отказаться от всех Н. жидкостей, за исключением эфира, то и тогда еще борьба мнений не вполне прекратилась. Пфафф в 1827 г. в обзоре гипотез приходит к заключению, что "в основе электрических явлений лежит особая материя, которую следует отнести к эфирным жидкостям... Что же касается до отношения обеих (электрических) эфирных жидкостей к прочим Н., особенно к тем, от которых зависит световая и тепловая деятельность, то следует признать, что они не тожественны с последними... Столь же несомненно, с другой стороны, что они стоят с названными Н. в тесном общении, которое, однако, не могло быть до сих пор вполне разъяснено" ["Очерк истории физики" Розенбергера, русский перевод под ред. И. М. Сеченова, III, 93.]. Это было высказано в 1827 г., несмотря на то, что еще в 1820 г. стало известным открытое Эрстедтом действие гальванического (следовательно, электрического) тока на магнитную стрелку, что положило начало электромагнетизму. Возникшая затем теория электродинамики Ампера (1822) устраняла гипотезу о магнитных жидкостях и тем не понравилась многим современным физикам, из которых Био усмотрел в идеях Ампера как бы возвращение к вихрям Декарта. Но в 1826 г. даже стали намагничивать железо посредством гальванического тока и таким образом еще резче обозначилась несостоятельность идеи об особенных магнитных жидкостях. Когда же в 1833 г. Фарадей открыл явления индукции, а именно возбуждения электричества посредством приведения стальных магнитов в движение механической силой, и затем мало-помалу стали открываться один за другим случаи обращения одних сил в другие, то объяснения этих явлений системами Н. жидкостей сделались решительно невозможными. Узнали, что теплотой можно произвести механическую работу, электричество (термоэлектричество), которым можно возбудить магнетизм; гальванический (электрический) ток производит теплоту и свет, слабые механические действия непосредственно, а через посредство электромагнетизма — и большую механическую работу, и множество других рядов преобразования сил. Наступило искание одного общего начала для всех сил, и теория истечения света становилась, как особо стоящая, ненужной. Последняя, впрочем, была сильно потрясена работами Френеля, независимо от соотношений между светом, теплом и другими физическими деятелями и держалась еще необычайно сильной защитой изобретательного, почти гениального Био, усилия которого были причиной, что в 1830 г. этой теории приписывали физическое значение, почти равное значению теории колебаний светового эфира. В 1833 г. Брюстер, один из последних последователей Ньютона, не решался отказаться от теории истечений, однако же с этого времени она быстро стала падать, и гипотеза светового эфира стала общепринятой, а потом мало-помалу начались попытки колебаниями эфира объяснять и другие явления. Закон сохранения сил при их превращениях одной в другую, предусмотренный для теплоты и механической работы Майером (1814—78) и определенный измерительными опытами Джоуля (см.) окончательно уничтожил идею о тепловой материи, но попытки построить механическую теорию явлений электрических еще долго были неудачны. Эдлунд, в 1871 г., указывая на то, что из всех принимавшихся доселе Н. только две электрические жидкости считаются еще необходимыми с теоретической точки зрения, представил в своей важной работе попытку объяснить все электрические явления одной тонкой и чрезвычайно упругой жидкостью, которая есть, вероятно, не что иное, как эфир. Однако, Нейман и Вебер восстали против единичности электрической жидкости. Ганкель (1865), принимая один эфир, счел необходимым приписать ему вихревые (бесконечно малые круговые) движения по двум противоположным направлениям, для замены двух электричеств. Максвелл, в своем знаменитом сочинении ("Treatise on Electricity and Magnatism", 1873), принимая, согласно взглядам Фарадея, что всякое наэлектризованное тело приводит окружающую его среду в состояние натяжения, вывел теоретически скорость распространения электромагнитных возмущений в непроводнике и указал на такие численные отношения между светом и электричеством, которые привели его прямо к заключению, что среда, в которой распространяются электрические действия, тожественна со световым эфиром. В ближайшее к нам время (см. Герца опыты) найдены средства производить электрические волны, измерять их длину, отражать и преломлять их. Теория тепловых движений, кинетическая теория газов, полное господство теории световых колебательных движений эфира в наше время — все это требовало полного исключения гипотез специальных Н. жидкостей. Однако, несмотря на то, что наука стремится к замене их только одним эфиром и старается объяснить его движениями самые разнородные явления, всё-таки научные приемы новейшей физики не могут обойтись вполне без прежней терминологии, содержащей в себе скрытое понятие о многих физических деятелях, как о веществах.

Ф. П.