Перевод Б. Н. Меншуткина
§ 1
§ 1
Postquam antliae pneumaticae usus innotuit, mirum quantum scientia naturalis cepit incrementum, ea potissimum parte, quae de natura aëris doctrinam complectitur. Proprietates enim illius, quae ante seculum prorsus ignotae fuerant, jam hodie non solum cognitas habemus, verum etiam mathematicis legibus definitas et in summo fere fastigio distinctae cognitionis constitutas miramur. Quamvis autem elastica ejus vis saepius, quam reliquae proprietates illius, Physicorum scriptis celebratur, et cuilibet forum scientiae naturalis ingredienti inter palmarias rerum naturalium qualitates sese offert; nihilo tamen minus causa illius nondum satis perspecta habetur, in eaque explicanda etiam celebrium naturae scrutatorum ingenia casso molimine torsa sunt. Unde scriptores Physici plerumque intacta elateris causa in solis effectibus illius describendis acquiescunt. Aut si qui causas assignant, eae tamen et invalido pede nituntur, et phaenomenis circa elaterem aëris observatis explicandis non sufficiunt. Plerumque autem eo ipso plane, nullae sunt, quod nihil, praeter quaestionem ipsam, verbis duntaxat mutatis, in se contineant.
После того, как сделалось известным применение воздушного насоса,1 естественные науки получили огромное развитие, особенно в части, трактующей о природе воздуха. Свойства последнего, совершенно неизвестные в прошлом веке, мы в настоящее время не только познали, но даже выразили математическими законами, и с восхищением видим, что они находятся почти на высшей ступени ясного познания. Но, хотя в физических сочинениях чаще, чем другие свойства воздуха, описывается упругость его и каждому, приступающему к изучению естественных наук, она представляется одним из главных факторов природных явлений, тем не менее причина ее еще недостаточно выяснена и для раскрытия ее даже прославленные испытатели природы напрасно напрягали свою изобретательность. Поэтому физики-исследователи по большей части не затрагивают причин упругости, но довольствуются лишь описанием действий ее. А если даже кто указывает причины, то последние и имеют под собою шаткую опору и недостаточны для объяснения явлений, вызываемых упругостью воздуха. А по большей части эти причины уже потому не имеют никакого значения, что не содержат в себе ничего кроме самого вопроса, только пересказанного в других выражениях.
§ 2
§ 2
Prae omnibus vero, quae hucusque ex Physicorum scriptis nobis innotuerunt, hypothesibus, ad explicandam vim aëris elasticam formatis plausibiliores esse videntur eae, quae legibus motuum centralium superstructae sunt. Non enim eadem quaestio variata phrasi involuta in illis pro causa ipsa affertur, aut quae proponuntur a motus regulis aliena sunt. Et nos suscepto hoc negotio actum equidem ageremus, si non quaedam adhuc desiderari, aut verius exundare in plaeclaro hoc invento videremus.
Из всех предложенных для объяснения упругости воздуха гипотез, которые до настоящего времени нам сделались известными из сочинений физиков, кажутся более правдоподобными исходящие из законов центральных движений, ибо в них не выдается за самую причину подлежащий решению вопрос в измененных выражениях и не предлагается нечто чуждое законам движения. И мы, взявшись за это дело, лишь повторяли бы уже сделанное, если бы не видели, что в этом выдающемся открытии до сих пор имеются некоторые недостатки или, вернее, избытки.
§ 3
§ 3
Superfluum nempe esse censemus, ut ad elateris aëris causam exponendam in auxilium vocetur ejusmodi peregrinum fluidum, qualia plerique consuetudine seculi, subtilium materiarum feracis, ducti justo saepius ad explicanda rerum naturalium phaenomena usurpare solent. Ipsius enim aëris subtilitate atque agilitate contenti, in propria ejus materia elateris causam quaerimus. Id autem non injuria facere nos aestimabit, quicunque meditationes nostras de caloris causa legit et, quae sequuntur, cum iisdem conferet.
Действительно, мы считаем излишним призывать на помощь для отыскания причины упругости воздуха блуждающую жидкость, подобную тем, какие многими — по обычаю века, изобилующего тонкими материями, — применяются обыкновенно для объяснения природных явлений.2 3 и сопоставит с ними последующее, согласится, что мы делаем это не без основания.
§ 4
§ 4
Ut vero in suscepto hoc negotio justo ordine progrediamur, a clara notione elateris aëris incipimus: idcirco et definitionem tractationi huic praemittimus atque vim illam in conatu aëris quaqua versum sese expandendi consistere dicimus. Hinc autem concludimus particulas aëris insensibiles a se invicem recedere, quamprimum remotis obstaculis re ipsa expanditur. Ubi tandem duo consideranda veniunt, natura particularum ipsarum et vis, qua a se invicem removentur.
Чтобы приступить к этому делу в должном порядке, начнем с ясного представления об упругости воздуха; поэтому предпошлем этому рассуждению определение и скажем, что сила упругости состоит в стремлении воздуха распространяться во все стороны. Отсюда мы заключаем, что удаляются друг от друга нечувствительные частицы воздуха, когда он по устранении препятствий действительно расширяется. Итак, приходится рассмотреть две вещи: природу самих частиц и силу, которой они удаляются друг от друга.
§ 5
§ 5
Particulae aëris duplici modo concipi possunt, nimirum vel singulae ita sunt comparatae, ut vi compositionis alicujus organicaeve structurae partes suas, ex quibus constructae sunt, extendere nitantur, adeoque singulae in majus et minus spatium expandi contrahique possint; aut ab omni compositione physica organicaque structura alienae, non solitariae, sed in aggregato elasticam virtutem exerceant.
Частицы воздуха можно себе представить двояким образом: либо отдельные частицы сложены так, что, обладая известным составом и органическим строением, они стремятся распространить образующие их части, и таким образом каждая отдельная частица может расшириться в большее пространство и сжаться в меньшее; либо свойство упругости проявляют не единичные частицы, не имеющие какой-либо физической сложности и организованного строения, но производит совокупность их.
§ 6
§ 6
Prius praeter id, quod simplicissimo naturae ingenio sit maxime incongruum, etiam pelluciditatem et inconcussam aëris durabilitatem tollere videtur. In compositis enim et organicis dari debent partes, quae vi caloris ad excitandum majorem elaterem magis magisque exagitentur. Unde cum aër calore solis rarescit, fiat necesse est, ut radii illius quamlibet particulam penetrent. Quibus quoniam ex fluido aethereo ambiente (vel, si mavis, ex vacuo) in solidas particulas, quae in illo subsident, adeoque specifice graviores sunt, infinities transeundum erit; idcirco fieri id nequit, nisi in qualibet particula aëris in ingressu et egressu refractionem patiantur. Et quamvis in particulis ejusmodi refractio forte fiat infinite parva, a superficie tamen atmosphaerae ad tellurem usque ipsam in particulis numero infinitis refracta lux ita foret debilitata, ut nos sempiterna in nocte versari oporteret. Id autem simili exemplo confirmatur: particulae enim seu moleculae aquae, ex atomis ejus aggregatae, quae nubes constituunt, etiamsi leviter admodum lucem singulae refringunt et in spatio non nimis magno pelluciditati aëris non officiunt, densius tamen et altius congestae piceo colore coelum
obducunt et lucis meridianae usum fere omnem aliquando prohibere solent.
Первое предположение, будучи крайне несоответствующим величайшей простоте природы, представляется также несовместным с прозрачностью и нерушимой прочностью воздуха. Ибо во всем составном и организованном должны находиться части, которые теплотворной силою все больше и больше возбуждаются к проявлению более сильной упругости. Поэтому, когда воздух разрежается от солнечной теплоты, то лучи солнца должны непременно проникать в любую частицу. А так как при падении из окружающей эфирной среды (или, если угодно, из пустоты) лучам необходимо пройти через оседающие в ней и, следовательно, удельно гораздо более тяжелые твердые частицы бесконечное число раз, то это не может произойти без того, чтобы в любой частице воздуха они не претерпели преломление при входе и выходе. И хотя в частицах такого рода преломление может быть бесконечно мало, но преломившийся в бесчисленных частицах от поверхности атмосферы до самой земли свет был бы настолько ослаблен, что нам пришлось бы обретаться в вечной ночи. Это подтверждается сходным примером: частицы или молекулы воды, состоящие из совокупности ее атомов и образующие тучи, хотя и незначительно преломляют свет каждая в отдельности и в пространстве не очень большом не уничтожают прозрачности воздуха, но, собравшись более густо и глубоко, они затемняют небо чернотой, а иногда почти совершенно не позволяют пользоваться полуденным светом.
§ 7
§ 7
Denique ubi tantas aëris vicissitudines, rapidissimos motus, pernicissimas collisiones et fortissimas frictiones cum corporibus durissimis, premente integra atmosphaera, consideramus et Robervalii experimentum, qui per 15 annos aërem valide compressum detinuit et tandem elaterem ejus illibatum invenit, in mentem revocamus; tum singulas particulas aëris, tam subtiles, organicas aut compositas esse et multis partibus, stupendae exilitatis, summe mobilibus indeque levissime inter se connexis constare, ne concipere quidem possumus. Idcirco quod § 5 posterius est, amplectimur nullique dubitamus particulas aëris, nempe eas, , ab omni compositione physica atque organica structura liberas et, ut tantis vicissitudinibus ferendis stupendisque effectibus producendis pares sint, solidissimas atque nulli inflexioni obnoxias esse; adeoque jure atomos vocari debere. Quae quoniam in res corporeas naturaliter agunt, ipsae etiam sint corporeae atque extensae, necesse est.
Затем примем во внимание столь многочисленные изменения, претерпеваемые воздухом, крайне быстрые движения его, весьма сильные столкновения и сильнейшие трения с весьма твердыми телами, когда давит вся атмосфера, и припомним опыт Роберваля,4 который держал воздух сильно сжатым в течение 15 лет и в конце концов нашел упругость его неизменной; невозможно представить, чтобы отдельные частицы воздуха, столь тонкие, были организованы или составлены из многих частей непостижимой малости, весьма подвижных и поэтому очень непрочно связанных друг с другом. Поэтому мы принимаем второе предположение § 5 и нисколько не сомневаемся, что частицы воздуха — именно те, которые производят упругость, стремясь отойти друг от друга, — лишены всякого физического сложения и организованного строения и, чтобы быть способными переносить такие испытания и производить столь поразительные действия, должны быть крайне прочными и не подверженными каким-либо изменениям; поэтому их по справедливости следует назвать атомами. А так как они физически действуют на вещественные тела, то сами должны быть телесными и иметь протяжение.
§ 8
§ 8
Quod ad figuram atomorum aëris spectat, nullam equidem aliam agilitati, firmitati, simplicitati atque mollissimae aëris naturae magis convenire posse censemus, quam quae ad sphaericam proxime accedit; idque ex reflexione aëris in fornicibus ellipticis observata non obscure colligimus. Quoniam autem calidus aër frigida, quae ambit, corpora calefacit; atomi ergo illius particulas corporum contiguorum in gyratorium, qui calorem efficit,* motum excitant. Hoc tamen fieri non potest, quin oriatur inter illas frictio; oriri vero frictio non potest, nisi atomi aëreae sint asperae.
с полной ясностью мы выводим из наблюдений над отражением воздуха от эллиптических сводов. Так как, далее, горячий воздух нагревает находящиеся в нем холодные тела, то значит атомы его возбуждают в частицах соприкасающихся с ним тел вращательное движение,* которое и производит теплоту. А это может происходить лишь если между ними возникает трение; а трение может возникнуть только если воздушные атомы шероховаты.
§ 9
§ 9
Hoc autem rerum naturae maxime consentaneum est. Quippe in omnibus corporibus mundi, totalibus atque partialibus, ea figura, quam quodlibet peculiarem sibi habet, nuspiam tam adaequata reperitur, quin inaequalitates aliquas in se prodat. Quae quidem ita adsunt, ut ipsa figura, ob pusillam rationem illarum ad totum, servet suam speciem. Quemadmodum itaque natura telluris nostrae globum montibus et corpora illius partialia, etiam quo ad sensum laevissima et, si cum illa comparentur, perpusilla, ad usus suos inaequalitatibus aspera esse voluit; ita quoque aëreas atomos, licet ab omni compositione physica alienas, industria ejusdem naturae, in simpicitate quoque sua callidae, prominentiis subtilissimis firmissimisque ad effectus utilissimos instructas esse ex analogia colligitur.
Но это в высшей степени согласно с природою вещей. Действительно, у всех тел мира — и взятых в целом, и в их частях — фигура, свойственная каждому, никогда не оказывается столь выровненной, чтобы не обнаруживать каких-либо неровностей. Но эти последние наличествуют лишь в такой мере, что, вследствие ничтожнейшего отношения их к целому, самая фигура сохраняет свой вид. Подобно тому как природа для своих надобностей наделила наш земной шар горами и сделала принадлежащие ему частичные тела, даже самые гладкие на ощупь и ничтожнейшие по размерам в сравнении с ним, шероховатыми вследствие неровностей, — так же по аналогии мы заключаем, что и воздушные атомы, хотя и не имеют никакого физического сложения, рачением той же природы, искусной в своей простоте, снабжены ничтожнейшими, но крепчайшими выступами для воспроизведения полезнейших действий.
§ 10
§ 10
Removentur autem atomi aëris elaterem exercentes a se invicem vel immediata quadam reciproca actione, aut mediante aliquo fluido inter illas diversante, adeoque multo subtilioribus particulis constante. Utrum horum in elatere producendo locum habeat, disquirendum nobis incumbit. Ad hoc autem inserviet nobis proprietatum virtutis elasticae primaria: scilicet, quod aër eo majore vi elastica gaudeat, quo magis vi externa condensatur, quoque propius atomi ejus ad se invicem accedunt.
Но атомы воздуха, проявляя упругость, отодвигаются друг от друга или каким-либо непосредственным взаимным действием, или через посредство какой-либо жидкости, обращающейся между ними и поэтому состоящей из гораздо ме́ньших частиц. Нам приходится рассудить, которая из этих двух возможностей имеет место при проявлении упругости. Для этого нам послужит главное из свойств упругости воздуха, а именно, что она тем значительнее, чем больше воздух сжат внешней силою и чем ближе атомы его подходят друг к другу.
§ 11
§ 11
Ponamus vero primum particulas aëris dispergi actione alicujus fluidi subtilissimi inter illas hospitantis. Quando igitur aër in vase aliquo solido in minus spatium urgetur, fluidum illud ipsum simul comprimitur aut non comprimitur. Si prius, erunt 1) latera vasis solidi subtilissimo illi fluido impervia, adeoque particulae ejus debebunt esse vix aut ne vix quidem aëris atomis subtiliores contra dicta § 10; 2) fluidum hoc aget ipsum in cohibentia vasa, adeoque non erit necessarium, ut particulae aëris fluido illi innatent, cum illud in effectus elateris in corpora exercendos solum sufficiat; 3) particulae illius conatum habebunt a se invicem recedendi, quare ratio hujus rei denuo reddenda erit, atque adeo proposita quaestio haud soluta manebit. Sin vero posterius, tum 1) dictum fluidum in parietes vasorum etiam solidissimos nullam fere vim exercebit, quare nec in tenuissimas aëris atomos, quamcumque vim levitate et volubilitate sua facile eludentes, agere quid poterit; 2) ubi aër in vase compressus condensabitur, fluidi, quod vasa jam facillime penetrat, eadem densitate manente, erit atomorum aëris quantitas in majore ratione ad quantitatem fluidi, quam fuit ante compressionem. Idcirco vis fluidi pro ratione quantitatis ejus minor erit, minores quoque in atomos aëris effectus exseret; atque adeo aëre vi externa in minus spatium compresso elastica ejus virtus decrescet.
Предположим сначала, что частицы воздуха расходятся в разные стороны от действия какой-то крайне тонкой жидкости, находящейся между ними. Когда воздух в каком-либо твердом сосуде сдавливается в меньшее пространство, то эта жидкость или сжимается вместе с ним, или не сжимается. В первом случае: 1) стенки твердого сосуда будут непроницаемы для этой тончайшей жидкости — и, следовательно, частицы ее будут едва меньше или вовсе не меньше воздушных атомов, что противоречит сказанному в § 10; 2) эта жидкость будет действовать сама на заключающие ее сосуды: тогда очевидно не требуется, чтобы в этой жидкости плавали частицы воздуха, так как ее одной достаточно для воспроизведения действий упругости по отношению к телам; 3) частицы ее будут обладать стремлением удалиться друг от друга, так что надо будет снова давать объяснение этого, и в конце концов рассматриваемый вопрос останется неразрешенным. Во втором же случае: 1) названная жидкость почти не будет производить какого-либо действия на стенки даже самых прочных сосудов, а следовательно и на тончайшие атомы воздуха, легко уклоняющиеся по своей легкости и подвижности от всякой действующей на них силы; 2) когда сжатый в сосуде воздух сгустится, а плотность жидкости, проходящей через стенки сосуда, будет оставаться той же самой, то количество атомов воздуха по отношению к количеству жидкости сделается больше, чем до сжатия. Поэтому упругость жидкости, количество которой сделалось меньше, м
§ 12
§ 12
Haec omnia evidentissime demonstrant vim aëris elasticam a fluido aliquo inter ejus particulas diversante proficisci non posse. Cumque dicta vis pro ratione densitatis materiae aëris propriae, caeteris paribus, crescere et decrescere soleat; dubitandum itaque non est illam ab immediata quadam mutuaque atomorum ejus actione proficisci.
увеличивается и уменьшается пропорционально плотности собственной материи воздуха, то нет сомнения, что она происходит от какого-то непосредственного взаимодействия его атомов.
§ 13
§ 13
Corpus unum in alterum immediate agere nequit, nisi ipsum contingat; atomi igitur aëris, ubi in se mutuo immediate agunt, in contactu sint, necesse est. Porro quoniam aër noster atmosphaericus vi externa adactus tricesies amplius minore spatio comprehendi potest; idcirco inter atomos ejus dantur interstitia, a propria materia ejus vacua, quibus plurimae ejusmodi atomi contineri possunt; unde illae in contactu non sunt. Duae istae apparenter contradictoriae, verissimae tamen, propositiones conciliari aliter nequeunt, nisi hi duo contrarii status atomorum aëris tempore distinguantur; nempe ut ipsae alternis vicibus illos subeant. Alternatio vero istiusmodi ita fiat necesse est, ut nec in omnibus atomis simul idem status contingat, nec sensibile aliquod tempus duret. Alterum enim stupendas in extensione mutationes saepius produceret, alterum vero efficeret, ut expansiones aëris tardae nimium et otiosae redderentur. Patet igitur atomos aëris singulas insensibilibus tempusculis cum aliis sibi vicinis confusa reciprocatione collidi, et cum aliae in contactu sunt, alias tum a se invicem resilire et in reliquas viciniores tandem incurrere, denuo resulturas, ita ut ejusmodi frequentissimis reciprocisque arietationibus a se invicem continuo pulsae seorsum dispergi nitantur.
Одно тело не может непосредственно действовать на другое, не соприкасаясь с ним; поэтому когда атомы воздуха непосредственно действуют друг на друга, то должны обязательно находиться в соприкосновении. Далее, так как наш атмосферный воздух под влиянием внешней силы может быть сжат в более чем тридцатикратно меньший объем, то между атомами его существуют промежутки, не наполненные собственной его материей, и в них может поместиться очень много таких атомов; следовательно атомы не находятся во взаимном соприкосновении. Эти два на первый взгляд противоречивые, но тем не менее вполне правильные положения нельзя иначе примирить, как расчленив эти два противоположных состояния атомов во времени так, чтобы атомы находились то в одном, то в другом поочередно. Чередование же такого рода должно по необходимости происходить так, чтобы не все атомы одновременно оказывались в одном и том же состоянии и чтобы данное состояние не длилось в течение какого-либо ощутимого времени. Ибо первое довольно часто вызвало бы разительные изменения в протяженности, а второе сделало бы расширение воздуха чрезмерно замедленным и вялым. Итак, очевидно, что отдельные атомы воздуха, в беспорядочном чередовании, сталкиваются с ближайшими через нечувствительные промежутки времени, и когда одни находятся в соприкосновении, иные друг от друга отскакивают и наталкиваются на ближайшие к ним, чтобы снова отскочить; таким образом, непрерывно отталкиваемые друг от друга частыми взаимными толчками, они стремятся рассеяться во все стороны.
§ 14
§ 14
His expositis demonstrandum restat, quonam pacto atomi aëreae in se mutuo ita agant, ut una alteram retorqueat. Ad hoc autem non aliud quid argumenta suggerere potest, quam ejusdem elastici aëris palmaria proprietas. Scilicet, quod notissimum est, crescente aëris calore, etiam elaterem ejus magis magisque invalescere, decrescente vero, eundem simul debiliorem reddi, ita ut, caeteris paribus, in summo quem novimus calore elater maximus, in minimo vero, seu frigore quod hunc usque in diem observatum est maximo, minimus constante lege deprehendatur. Unde patet, atomos aëreas pro ratione aucti vel diminuti caloris per mutuum contactum fortius aut remissius in se invicem agere, atque adeo calore, si unquam fieri potest, prorsus cessante, illas omni laudata actione destitui debere. Hinc autem sequitur mutuam actionem atomorum aëris a solo calore proficisci.
Установив все это, нам остается показать, каким образом атомы воздуха так взаимодействуют между собою, что один атом отталкивает другой. Данные для этого может представить не что иное, как важнейшее свойство того же упругого воздуха. А именно, каждому известно, что при возрастании теплоты воздуха и упругость его все более усиливается, а при уменьшении все более ослабевает. Таким образом, при прочих равных условиях, при наивысшем известном нам жаре наблюдается и наибольшая упругость, а при наименьшем, т. е. при наибольшем испытанном до сего дня холоде, наименьшая, согласно постоянному закону. Отсюда очевидно, что воздушные атомы действуют друг на друга взаимным соприкосновением сильнее или слабее в зависимости от увеличения или уменьшения степени теплоты, так что если было бы возможно, чтобы теплота воздуха вовсе исчезла, то атомы должны были бы вовсе лишиться указанного взаимодействия. А отсюда следует, что взаимодействие атомов воздуха обусловлено только теплотою.
§ 15
§ 15
Calor consistit in motu gyratorio particularum corporis calidi,* quidquid igitur calor efficit, a motu gyratorio particularum corporis calidi proficiscitur, atque adeo mutua atomorum aëris actio pendet a motu gyratorio earundem. Verum duo corpora sphaerica absolute laevia in contactu juxta se invicem posita et quam ocyssime in gyrum acta in se mutuo ita agere non possunt, ut a se invicem dissiliant. Demonstrata igitur superius § 8 veritas denuo confirmatur, et providae naturae ingenium elucet, quae unico eodemque medio varios effectus in corporibus saepissime producere solet, uti hic atomorum aëris asperitate et calorem ejus corporibus aliis communicat (§ 8) et elateri exercendo inservit.
Теплота состоит во вращательном движении частиц горячего тела;* поэтому все, что производит теплота, вызывается вращательным движением частиц нагретого тела, так что и взаимодействие атомов воздуха зависит от вращательного движения их. Но два шарообразные тела, совершенно гладкие, помещенные рядом друг с другом и приведенные в самое быстрое вращательное движение, не могут взаимодействовать так, чтобы отталкивать друг друга. Итак, здесь еще раз подтверждается доказанная выше (§ 8) истина и видна изобретательность предусмотрительной природы, которая очень часто одним и тем же средством производит в телах разные действия. Так, здесь шероховатость атомов воздуха служит как для передачи теплоты его другим телам (§ 8), так и для осуществления упругости.
* Meditationes de calore.
* Размышления о теплоте.6
§ 16
§ 16
Sint igitur duae atomi aëris A et B a se invicem distantes ita, ut A sit superior atomo B [fig. 1]. Utraque ocyssime moveatur in gyrum ita, ut pars superficiei atomi A, atomum B spectans, feratur secundum directionem contrariam ei, versus quam dirigitur pars superficiei atomi B, spectans atomum A, prout telorum signa indicant. Durante gyratorio motu, decidat vi gravitatis atomus A super atomum B; in contactu inaequalitates coincident ita, ut vel prominentia a atomi A incidat in cavitatem b atomi B, ut est in figura 2, vel premat etiam prominentiam d atomi B, quemadmodum figura 3 repraesentat. In casu priore prominentia a atomi A ex cavitate b ascensura prominentiam f superare debet [fig. 4], adeoque atomi A et B a se invicem recedent per distantias gf vel ab, eo tempusculo,
quo tendentes secundum contrarias directiones superficies atomorum A et B arcum ga percurrunt. In casu posteriore atomi in contactu eousque juxta se procedent, donec prominentia a atomi A inciderit in cavitatem e atomi B [fig. 3]. Deinde vero sequentur omnia, quae fieri debent in casu priore.
Итак, пусть два атома воздуха A и B отстоят друг от друга, причем A находится выше B [фиг. 1]. Пусть оба весьма быстро вращаются таким образом, что часть поверхности атома A, обращенная к атому B, передвигается в направлении, противоположном тому, в котором движется часть поверхности атома B, обращенная к атому A, как показывают стрелки. Пусть во время вращательного движения атом A B; при соприкосновении их неровности совпадут так, что либо выступ a атома A попадет во впадину b атома B, как на фиг. 2, либо будет давить на самый выступ d атома B, как показывает фиг. 3. В первом случае выступ a атома A должен при поднятии из впадины b перевалить выступ f [фиг. 4],
так что атомы A и B друг от друга отойдут на расстояния gf или ab за то ничтожное время, пока стремящиеся в противоположных направлениях поверхности атомов A и B пробегут дугу ga. Во втором случае атомы в месте соприкосновения будут продвигаться друг подле друга до тех пор, пока выступ a атома A не попадет во впадину e атома B
§ 17
§ 17
His ita comparatis, atomi aëris cum singulae sint graves, vi gravitatis ergo una supra alteram cadat necesse est. Quo facto tandem motu gyratorio celeriter rotatae post contactum statim seorsum repellentur, eo modo, ut paragrapho superiore explicavimus. Quoniam autem in tanta frequentia atomorum fieri non potest, ut quaelibet cadat in summum punctum superficiei inferioris atomi; idcirco actio earum repulsiva saepissime secundum lineas ad horizontem plus minusve inclinatas fieri debet, atque adeo vis aëris elastica versus omnes plagas sese exserere.
При этом расположении, так как отдельные атомы имеют вес, то силою тяготения один атом будет падать на другой. Находясь в быстром вращении, атомы после соприкосновения сейчас же оттолкнутся друг от друга — как мы это показали в предшествующем параграфе. Так как, однако, при огромном множестве атомов, не может случиться, чтобы каждый падал на верхнюю точку поверхности нижнего атома, то поэтому их отталкивательное действие будет чаще всего происходить по линиям, более или менее наклонным к горизонту, и таким образом сила упругости будет проявляться во все стороны.
§ 18
§ 18
Explicatam hactenus atomorum actionem ostendunt etiam turbines, quibus pueri super glacie ludere solent. Duo enim ejusmodi turbines, in gyrum celerrime acti, postquam tardo quidem passu in contactum admoti fuerint, rapidissime resilire solent; quae repercussio ab inaequalitate superficierum provenit. Eae enim quo sinuosiores sunt in contactu, eo pernicius turbines resiliunt. Id vero ter aut etiam quater inter duos turbines fieri potest, antequam gyratione cessante concidant, quod fit, ubi flagellis concitari desinunt.
Выясненное сейчас взаимодействие атомов показывают также волчки, которыми играют мальчики на льду. Действительно, два таких волчка, приведенные в очень быстрое вращение, после того как медленно приблизились один к другому, после соприкосновения очень быстро отскакивают друг от друга — это отражение происходит от неровностей их поверхностей. Чем более извилисты эти поверхности в месте соприкосновения, тем быстрее отскакивают волчки. Это может произойти между двумя волчками трижды или даже четырежды, прежде чем вращение их прекратится и они упадут; это происходит, если их перестают подгонять кнутом.
§ 19
§ 19
Quamvis proposita hic theoria non infirmis nititur argumentis, major tamen evidentia inde nobis elucescet, si proprietates aëris et phaenomena, quae in eo observari solent, per illam ita explicari potuerint, ut causae eorum clare, imo etiam distincte percipiantur. Optima namque illa theoria est, quae non solum cum nulla proprietate ejus rei, pro qua explicanda condita est, pugnat; verum etiam earum explicatione non secus ac firmissimis utitur argumentis ipsam corroborantibus, idcirco et nostram in sequentibus examinamus, primarias aëris proprietates variaque phaenomena excutientes.
Хотя предложенная нами теория подкрепляется достаточно твердыми доводами, но еще бо́льшая ее очевидность раскроется нам, если при помощи ее свойства воздуха и наблюдаемые в нем явления будут так объяснены, что представятся ясно и даже с полной отчетливостью их причины. Ведь та теория наилучшая, которая не только не противоречит ни одному свойству той вещи, для объяснения которой она предложена, но объяснением этих свойств пользуется как самыми убедительными доказательствами, подтверждающими ее. Поэтому и мы в дальнейшем исследуем нашу теорию, разбирая важнейшие свойства воздуха и различные происходящие с ним явления.
§ 20
§ 20
ëris, quarum inferiores repellunt superincumbentes atomos sursum versus tantum, quantum omnes reliquae ad summam usque superficiem atmosphaerae superingestae cedunt. Atomi reliquae, quo longius a terra distant, eo minorem contra vim arietantium et gravium atomorum nituntur, ita ut supremae ipsam superficiem atmosphaerae occupantes propria tantum gravitate sua deorsum premantur, atque a proxime inferioribus repercussae, tamdiu in sublime ferantur, quamdiu impetus a repercussione impressi gravitatem earum superant. Qua tandem praevalente deorsum labuntur ab inferioribus rursus repercutiendae. Hinc autem sequitur 1) aërem atmosphaerae eo rariorem esse debere, quo remotior est a centro telluris, 2) aërem in infinitum expandi non posse: dari enim debet terminus, ubi gravitatio atomorum aëris supremarum vim, mutua collisione ipsis impressam, superet.
Атмосфера состоит из бесконечного числа атомов воздуха, из коих нижние отталкивают те, которые на них лежат, вверх — настолько, насколько это позволяют им все остальные атомы, нагроможденные над ними, вплоть до верхней поверхности атмосферы. Чем дальше от земли отстоят остальные атомы, тем меньшую массу толкающих и тяготеющих атомов встречают они в своем стремлении вверх; так что верхние атомы, занимающие самую поверхность атмосферы, только своей собственной тяжестью увлекаются вниз и, оттолкнувшись от ближайших нижних, до тех пор несутся вверх, пока полученные ими от столкновения импульсы превышают их вес. Но как только последний возьмет верх, они снова падают вниз, чтобы снова быть отраженными находящимися ниже. Отсюда следует: 1) что атмосферный воздух должен быть тем реже, чем более он отделен от центра земли; 2) что воздух не может бесконечно расширяться, ибо должен существовать предел, где сила тяжести верхних атомов воздуха превысит силу, воспринятую ими от взаимного столкновения.
§ 21
§ 21
Superficies atomorum aëris A et B ag [fig. 4], eo ocyus atomi ipsae absolvunt distantiam ab vel fg a se invicem recedendo, adeoque majorem celeritatem per repercussionem acquirunt, fortius in obstantia corpora agunt, iisque remotis longius a se invicem dissiliunt. Quoniam autem, motis celerius superficiebus, etiam atomi aëris celerius rotantur, gyratorio autem motu accelerato, etiam calor increscit,* unde mirum non est aëra calidiorem majorem vim elasticam habere.
Чем скорее пробегают дугу ag [фиг. 4] поверхности атомов воздуха A и Bab или fg, удаляясь друг от друга, и поэтому приобретают бо́льшую скорость при отражении, сильнее действуют на оказывающие сопротивление тела́, а по их удалении дальше отскакивают друг от друга. И так как чем быстрее движутся поверхности, тем быстрее вращаются и сами атомы воздуха, а вместе с ускорением вращательного движения растет и теплота,* то поэтому не удивительно, что более теплый воздух имеет бо́льшую упругость.
§ 22
§ 22
Denique experientia docuit, summum, qui in exteris ad hybernum occasum solis sitis regionibus observatur, frigoris gradum superari rigore hyemis hujus nostrae regionis, qui tandem saevissimo gelu in Jacutarum regione omnia fere fluida praeter aërem constringenti multum cedit. Ratione autem consequimur (ut in meditationibus nostris de causa caloris et frigoris ostenditur), nullibi in hoc telluris nostrae globo absolutum frigus dari posse, idcirco neque atomos aëreas uspiam a motu gyratorio aliquando cessare, atque adeo, neque aërem sine elatere reperiri posse patet.
морозу Якутской области, сковывающему почти все жидкости, кроме воздуха. Рассуждение приводит нас к выводу (как показано в наших Размышлениях о причине теплоты и холода), что нигде на нашем земном шаре не может быть абсолютного холода,8 и поэтому нигде полностью никогда не прекращается вращательное движение атомов воздуха и нигде, очевидно, нельзя найти воздух без упругости.
* Medit. de cal.
* Размышления о теплоте.7
§ 23
§ 23
Sonus producitur, quando corpus aliquod, in motum tremulum excitatum, eundem imprimit particulis aëris sibi proximis, quae cum sequentibus continua serie eum communicant ad distantiam vi percussionis proportionalem. Quoniam autem atomi aëris plerumque a contactu remotae sunt, necesse est ergo, ut quaelibet atomus ad excitandum in altera motum sonorum, sibi a corpore sonante impressum, ad eandem primo accedat atque tempusculum infinite quidem parvum in motu consumat, priusquam ictum illi impingat, quae infinite parva tempuscula ab atomis numero fere infinitis in notabiliore distantia ad successivam communicationem adhibita infinities sumpta sensibile aliquod temporis momentum efficient. Unde necesse est, ut sonus post ictum, a quo producitur, notabili intervallo temporis e longinquo audiatur.
Звук производится, когда какое-либо тело, приведенное в колебательное движение, сообщает таковое ближайшим к себе частицам воздуха, которые, вместе с последующими, передают его непрерывным рядом на расстояние, пропорциональное силе удара. Так как большинство атомов воздуха не находится в соприкосновении, то необходимо, чтобы каждый для возбуждения в другом звукового движения, полученного им самим от звучащего тела, сперва подошел к этому другому атому и, прежде чем сможет сообщить ему удар, затратил на это движение время, хотя и бесконечно малое. Эти бесконечно малые промежутки времени, при почти бесконечном числе атомов, на более далеких расстояниях последовательной передачи составят заметный промежуток времени. А отсюда следует, что звук после удара, производящего его, будет слышен вдали через заметный промежуток времени.
§ 24
§ 24
ër premit superficiem alicujus corporis, cujus pori majores quidem sunt atomis aëris, diametros tamen habent minores distantiis, quae tremulatione illarum describuntur; tum atomi aëris per repercussionem ad orificia pororum in peculiarem quendam motum dirigantur, necesse est. Etenim [fig. 5] sit porus P inter particulas A et B in superficie corporis solidi, vel etiam fluidi densioris, situs, quem premit aër; feriat atomus aliqua aëris particulam A ex a in b, ab illaque resiliat versus c ita, ut lineam mm ëris atomus in particulam B ex d in e et resiliat versus c ita, ut linea ec cum bc efficiant angulum bce. Denique incurrant aliae atomi aëris in loca superficiei utriusque particulae poro P
f et g, nempe donec a particulis reflexae via sua describant lineas, efficientes angulum apicem suum h ex poro exserentem, uti lineae fh et gh atque reliquae a poro P remotiores repraesentant; tum omnes aëris atomi, quae secundum has lineas tendunt, conjunctis et quidem pro ratione plani majoribus viribus atomos reliquas, quae inter lineas nn et rr ëris atomi, quae oblique illud feriunt, similem effectum producant necesse est. Feriat enim [fig. 6] atomus aëris particulam A ex a in b; resiliet ab illa versus c. Percutiat denique alia atomus eandem particulam ex d in e; tum resiliet et impinget in particulam B in f g.
Utrumque tamen urgebit contra atomos aëris in porum recta tendentes. Mirum igitur non est aërem multorum corporum poros, quibus atomos ejus minores esse aliunde patet, vix aut ne vix quidem penetrare. Denique sequitur aërem eo fortius a poris corporum arceri, quo labia eorum extrorsum versus magis diducuntur; quod ex figura facile intelligitur.
Когда воздух производит давление на поверхность какого-либо тела, поры которого больше атомов воздуха, но имеют диаметры меньшие, чем расстояния, которые описываются колебаниями атомов, тогда атомы воздуха, вследствие отражения, должны получать около отверстий пор своеобразное движение. Так [фиг. 5], пусть будет P пора, расположенная между частицами A и B в поверхности твердого тела или даже более плотной жидкости, на которую давит воздух; пусть какой-нибудь атом воздуха ударит частицу A из a в b c так, что пересечет линию mm; пусть таким же образом налетит другой атом воздуха на частицу B из d в e и отскочит к c так, что линия ec с bc
угол bce. Наконец, другие атомы воздуха пусть ударят в места поверхности той или другой частицы, более близкие к поре P, в f и g, так что, отразившись от этих частиц, опишут в своем пути линии, составляющие угол, вершина которого h выступает из поры, как это представляют линии fh, gh и остальные, более удаленные от поры Pnn и rr, и преграждать им обозначенный этими линиями вход. Все это касается тех атомов, которые падают перпендикулярно к плоскости тела; но по необходимости такое же действие произведет и та большая часть воздушных атомов, почти все, которая ударяет в него под
углом. Действительно [фиг. 6], пусть ударит атом воздуха частицу A из a в b; он отскочит от нее в c. Затем пусть другой атом налетит на ту же частицу из d в eB в f и наконец отразится по направлению к g. То и другое, однако, будет создавать давление против атомов воздуха, направляющихся прямо в пору. Поэтому не удивительно, что воздух едва проникает или совсем не проникает в поры многих тел, у которых поры, как явствует из других данных, крупнее атомов воздуха. Наконец, очевидно, что воздух тем сильнее удерживается от проникновения в поры тел, чем больше устья их расширяются кнаружи, как это легко понять из фигуры [фиг. 6].
§ 25
§ 25
vibratione atomorum elastici aëris. Ad quod respondemus, sonum auri imprimi tympano vi aëris moto; eo autem quiescente id non fieri. Tympanum vero quoniam tam externi aëris, quam interni, cavitatem ipso munitam replentis, paribus istiusmodi tremulationibus ab utraque parte afficitur, ideo, in aequilibrio constitutum, nullo motu agitatur, nullasque ideas sonus imprimit. Quamprimum autem hoc aequilibrium tollitur, subsequuntur etiam tympani motus, sonusque percipitur. Idcirco vasculo duro et concavo auri admoto resilientium a lateribus ejus atomorum elastici aëris tremulationes concentrantur, majore vi in tympanum agunt, quam arietationes atomorum internarum in cavitate post tympanum inclusarum, atque adeo, illo in motum hac ratione excitato, confuso quodam sono aurem afficiunt. Qui susurrus quoniam semper in convexis percipitur, quandocunque auri admoventur, apparet igitur manifesto, in elastico aëre atomos jugiter tremulo motu agitari.
Звук распространяется посредством колебательного движения атомов. Но ведь, согласно нашей теории, упругость состоит в такого же рода беспорядочном движении; поэтому нас могут спросить, почему не слышен какой-либо непрерывный звук от непрерывных колебаний атомов упругого воздуха. На это ответим, что звук сообщается уху через барабанную перепонку, приведенную в движение силою воздуха; когда она в покое, это не происходит. Но так как барабанная перепонка подвергается с обеих сторон действию одинаковых колебаний воздуха — и наружного и внутреннего, наполняющего огражденную ею полость, — то поэтому, находясь в равновесии, она не колеблется никаким движением и не производит впечатления звука. Как только однако это равновесие нарушается, возникают и движения перепонки и ощущается звук. Поэтому если приблизить к уху твердый полый сосуд, то колебания атомов упругого воздуха, отскакивающих от стенок сосуда, сосредотачиваются, действуют на перепонку сильнее, чем удары атомов, заключенных во внутренней полости за перепонкой, и, приведя таким образом последнюю в движение, сообщают уху некоторый смутный шум. Так как этот шум всегда ощущается, если к уху приблизить вогнутый предмет, то очевидно, что в упругом воздухе атомы непрерывно движутся колебательным движением.
§ 26
§ 26
Aër tamdiu persistere potest elasticus, quamdiu causa elateris, hoc est mutua atomorum arietatio, non cessat. Contra vero sublata quocunque modo hac actione, elaterem ejus etiam tolli necesse est. Si igitur atomi aëris singulae seorsum, vel paucae simul particulis alicujus corporis inter se satis cohaerentibus in earum interstitiis ita comprehendantur, ut nec illas a cohaesione separare nec in se invicem agere possint, aërem tum vi elastica orbari debere dubium non est. Porro cohaesione particularum corporis illius sublata, atomi aëris sibi relictae elasticam virtutem denuo recuperabunt. Et, si particulae corporis, quae aërem hac ratione in poris captivum detinuerunt, diametros habent minores iis distantiis, quas percurrunt atomi aëris liberae tremulatione qualibet; tum aër, ex poris liberatus, in spatium expandetur majus, quam quod corpus occupat, in cujus poris latitabat.
и упругость воздуха. Поэтому, если атомы воздуха по одиночке или по нескольку вместе так застрянут в промежутках между достаточно прочно взаимно связанными частицами тела, что не будут в состоянии ни разрушить сцепление этих частиц, ни действовать взаимно друг на друга, то несомненно воздух тогда должен лишиться упругой силы. С другой стороны, если прекратится сцепление частиц этого тела, то атомы воздуха, предоставленные самим себе, снова приобретут свойство упругости. А если частицы тела, задерживающие воздух плененным в своих порах, имеют меньший диаметр, чем те расстояния, которые пробегают атомы свободного воздуха при каждом колебании, то тогда воздух, освободившись из пор, расширится в бо́льшее пространство, чем занимает то тело, в порах которого он укрывался.
§ 27
§ 27
Id vero jam olim re ipsa experti sunt viri celeberrimi et de orbe litterario optime meriti Robertus Boyle, Hermannus Boerhaave, et recentius clariss. Halesius, qui subtilem et elasticam illam materiam, ex corporibus resolutis productam, aërem appellare non dubitaverunt. Et nosmet ipsos multiplex experientia docuit idem, praesertim ubi ex solutione cupri, aqua forti instituta, elasticum fluidum, copiose productum, verum aërem esse
deprehendimus. Etenim in vase, quo fluidum illud captum erat, continebatur alcali fixum, in aqua copiose solutum, quo rutilus ille vapor, solutione durante escendens, acidoque subtili turgidus, capiebatur: huic enim nonnulli, qui renatum aërem suo nomine appellare metuunt, et nescio quod Gas vocitare amant, elasticam vim fluidi tribuunt. Nihilo tamen minus per aliquot hebdomadas fluidum illud perstitit, omnes veri aëris qualitates retinens.
— знаменитый Галезий;9 все они без колебания называли воздухом тонкую и упругую материю, получающуюся из растворенных тел. И нас самих этому же научили многочисленные опыты, особенно те, где при растворении меди в крепкой водке получается в большом количестве упругая жидкость, в которой мы распознали истинный воздух. Ибо в сосуде, где эта жидкость собиралась, находилась постоянная щелочь в виде крепкого водного раствора, которым поглощался насыщенный тонкой кислотою бурый пар, непрерывно поднимающийся при растворении меди: ему некоторые авторы, опасающиеся назвать возрожденный воздух своим именем и предпочитающие говорить о каком-то „газе“, приписывают упругость жидкости. Тем не менее, эта упругая жидкость сохранялась в течение нескольких недель, удерживая все качества истинного воздуха.
§ 28
§ 28
Plura quidem de aëre, in poris corporum delitescente, eaque varia, et quaedam forte nova, proponere hic possemus; verum cum ea ad singulares ejusdem captivi aëris effectus explicandos pertineant potius, quam ad causam elateris illius illustrandam, quamobrem illa ad peculiarem tractationem reservamus.
воздуха, чем к уяснению причины его упругости, то мы это оставляем до особого исследования.