Чтение онлайн

Если мы вернемся назад от недавних периодов истории Земли и найдем, что линии химической эволюции постоянно сходятся, пока они не приведут нас к телам, которые мы не можем разложить, то не вправе ли мы предположить, что если бы мы могли проследить эти линии еще дальше в прошлое, то дошли бы до разнородности, все еще уменьшающейся по числу и природе веществ, пока не достигли бы чего-нибудь похожего на однородность.

Подобный же вывод можно получить при рассмотрении сродства и устойчивости химических соединений. Начиная со сложных азотистых соединений, из которых образовались живые существа и которые в истории Земли суть позднейшие и вместе с тем наиболее разнородные, мы видим, что как сродство, так и устойчивость в них чрезвычайно малы. Их частицы не входят в химическое соединение с частицами других веществ так, чтобы образовать еще более сложные соединения, и составные их части при обыкновенных условиях часто не могут держаться вместе. Ступенью ниже по составу стоит громадное количество кислородно-водородно-углеродистых соединений, большое число которых выказывает положительное стремление к соединению и при обыкновенной температуре устойчиво. Переходя к неорганической группе, мы находим в солях и других соединениях большое сродство между составными их частями и соединения, которые в большинстве случаев не легко разложимы. И затем, дойдя до окисей, кислот и других двойных соединений, мы найдем, что во многих случаях элементы, из которых они состоят, будучи приближены друг к другу, при благоприятных условиях соединяются с большою энергией и что многие из их соединений не разлагаются посредством одного жара. Итак, если, возвращаясь назад от новейших и наиболее сложных веществ к древнейшим и простейшим веществам, мы увидим в общем большое увеличение в сродстве и устойчивости, то из этого следует, что если тот же закон применим и к самим простым веществам, какие нам известны, то можно предположить, что составные части этих веществ, если они сложные, соединены вследствие гораздо большего сродства, чем какое нам известно, и что степень устойчивости их далеко превосходит ту устойчивость, с какой знакомит нас химия. Вследствие этого представляется возможным предположить существование класса веществ неразложимых и потому кажущихся простыми. Вывод таков, что эти вещества образовались в ранние периоды охлаждения Земли при условиях такого жара и такого давления, степень которых мы в настоящее время не можем ни с чем сравнить.

Еще подтверждение того предположения, что так называемые элементы суть соединения, получается от сравнения их как агрегатов по отношению к их повышающемуся частичному весу с агрегатом тел, заведомо сложных и также рассматриваемых по отношению к их повышающемуся частичному весу. Сопоставьте двойные соединения, как класс, с четвертными соединениями, как классом. Частицы, образующие окиси (щелочные, кислотные или нейтральные) хлористых, сернистых и т. п. соединений, сравнительно малы и, соединяясь с большой энергией, образуют устойчивые соединения. С другой стороны, частицы, образующие азотистые тела, сравнительно громадны и вместе с тем химически недеятельны те соединения, в которые входят их более простые типы, не могут сопротивляться разлагающим силам. Подобное же различие замечается при взаимном сопоставлении так называемых элементов. Те из них, у которых атомный вес сравнительно низок, - кислород, водород, калий, натрий и т. п. выказывают большую готовность соединяться между собой, и действительно, многим из них при обыкновенных условиях нельзя помешать соединиться. Наоборот, вещества большого атомного веса - "благородные металлы" - при обыкновенных условиях индифферентны к другим веществам, и те соединения, которые они образуют, при специально к тому приспособленных условиях, легко разрушаются. Так как в телах, заведомо сложных, увеличивающийся частичный вес связан с появлением известных свойств, и в телах, которые мы причисляем к простым, увеличивающийся частичный вес связан с появлением подобных же свойств, то мы можем считать это добавочным указанием на сложную природу элементов.

Следует прибавить еще один разряд явлений, соответствующих вышеупомянутым и специально нас касающихся. Рассматривая химические явления вообще, мы видим, что развитие теплоты обыкновенно уменьшается по мере того, как увеличивается степень сложности и вытекающая отсюда массивность частиц. Во-первых, мы знаем тот факт, что во время образования простых соединений развивается гораздо больше теплоты, чем во время образования соединений сложных. Элементы, соединяясь друг с другом, обыкновенно выделяют много теплоты, между тем как тогда, когда образовавшиеся из них соединения дают новые соединения, выделяется лишь немного теплоты, и, как показывают опыты проф. Эндрюса, теплота, выделяемая при соединении кислот с основаниями, бывает обыкновенно меньше в тех случаях, когда частичный вес основания больше. Затем, во-вторых, мы видим, что при соединении между самими элементами, там, где их атомный вес невелик, получается гораздо больше теплоты, чем при соединении элементов, имеющих больший атомный вес. Если мы продолжим наше предположение, что так называемые элементы суть соединения, и если по этому закону, если он и не всеобщий, считать неразложимые вещества за разложимые, то получаются два заключения. Во-первых, те первичные и вторичные соединения, посредством которых получились элементы, должны были сопровождаться выделением теплоты, превышающим все известные нам степени. Во-вторых, между самими этими первичными и вторичными соединениями те, посредством которых образовались элементы с малыми частицами, дали более интенсивную теплоту, чем те, посредством которых образовались элементы с более крупными частицами, так как элементы, образовавшиеся из окончательных соединений, должны по необходимости быть позднейшего происхождения и в то же время должны быть менее устойчивы, чем элементы более раннего происхождения.

Примечание II. Можем ли мы из этих положений, особенно из последнего, вывести какие-либо умозаключения относительно развития теплоты во время сгущения туманных масс? И затронут ли каким-либо образом эти умозаключения те, какие приняты в настоящее время?

Во-первых, кажется возможным заключить из физико-химических фактов вообще, что сосредоточение рассеянной материи туманных масс в конкретные массы стало возможным лишь через посредство тех соединений, из которых образовались элементы. Если мы вспомним, что водород и кислород в свободном состоянии оказывают почти непреодолимое сопротивление к переходу в жидкое состояние, тогда как при химическом их соединении они легко переходят в жидкое состояние, то это может навести нас на мысль, что таким же образом и те, более простые типы материи, из которых образовались элементы, не могли дойти даже до той степени плотности, какую представляют известные газы, не подвергаясь соединениям, которые мы можем назвать протохимическими, следствием каждого такого протохимического соединения являлось выделение теплоты, и тогда взаимное притяжение частей могло произвести дальнейшее сгущение туманной массы.

Если мы таким образом различим два источника теплоты, сопровождающей сгущение туманных масс, - теплоту, происходящую от протохимических соединений, и теплоту, происходящую от сжатия, вызванного силой притяжения (причем и ту и другую можно объяснить прекращением движения), то можно заключить, что источники эти принимают неодинаковое участие в ранние и более поздние стадии агрегации. Представляется вероятным, что в то время, когда рассеивание теплоты велико, а сила взаимного притяжения незначительна, главным источником теплоты является соединение единиц материи, более простых, чем какие-либо известные нам, в известные нам единицы материи, тогда как, наоборот, в то время, когда уже достигнута тесная агрегация, главным источником теплоты является сила притяжения, с вытекающим из нее давлением и постепенным сокращением. Предположим, что это так; посмотрим, что же можно из этого заключить. Если в то время, когда туманный сфероид, из которого образовалась Солнечная система, наполнял орбиту Нептуна, он достиг уже такой степени плотности, при которой стало возможным соединение тех единиц материи, из которых состоят частицы натрия, и если согласно вышеуказанным аналогиям теплота, развившаяся от этого протохимического соединения, была очень велика в сравнении с теплотой, получающейся от известных нам химических соединений, то можно заключить, что туманный сфероид во время своего сокращения должен был выделить гораздо большее количество теплоты, чем в том случае, если бы у него вначале была обыкновенная температура и если б ему предстояло освободиться лишь от той теплоты, какая произошла вследствие сокращения Мы хотим этим сказать, что при оценке прошлого периода, во время которого происходило усиленное выделение теплоты Солнцем, необходимо принимать во внимание первоначальную температуру, а она могла сделаться чрезвычайно значительной от протохимических изменений, происходивших в древние периоды {Конечно, является вопрос, не была ли высокая температура вызвана еще ранее теми столкновениями небесных масс, которые привели материю в состояние туманностей? Согласно предположению, высказанному в "Основных началах" ( 136, изд. 1862 г. и 182 последующих изданий), после того как совершились все те второстепенные распадения (диссолюции), какие следуют за эволюциями, должны совершиться еще распадения больших тел, в которых или на которых совершились второстепенные эволюции и распадения, и приводились доводы в пользу того мнения, что такие распадения будут когда-нибудь произведены теми громадными превращениями механического движения в молекулярное, являющимися следствием столкновений, основанием для этих доводов служит утверждение Гершеля, что в звездных скоплениях должны происходить столкновения. Можно, однако, возразить, что, хотя в тесных звездных скоплениях и справедливо ожидать такого результата, тем не менее трудно предположить, чтобы такой результат мог получиться во всей нашей звездной системе, члены которой и промежутки между членами которой можно приблизительно сравнить с булавочными головками, находящимися в 50 милях одна от другой. Казалось бы, что целая вечность должна пройти, прежде чем вследствие сопротивления эфира или какой-либо иной причины отдельные члены звездной системы могут быть приведены в такую взаимную близость, какая сделала бы столкновения вероятными.}.

Что касается продолжительности существования солнечной теплоты в будущем, то в ее вычислениях неизбежно должна получиться разница, смотря по тому, принимаются ли в расчет те протохимические изменения, какие, может быть, должны еще произойти. Как и справедливо то, что количество теплоты, долженствующей выделиться, измеряется количеством движения, долженствующего потеряться, и что это количество должно быть одинаково, достигается ли сближение частиц посредством химических соединений, или посредством взаимного притяжения, или посредством того и другого, тем не менее, очевидно, все зависит от степени окончательно достигнутой плотности, а это должно в большой мере зависеть от природы окончательно образующихся веществ. Хотя посредством спектрального анализа и была недавно открыта в солнечной атмосфере платина, все-таки кажется очевидным, что в ней сильно преобладают металлы малого частичного веса. Если считать предыдущие выводы верными, то можно принять за вероятное, что те первичные соединения, посредством которых образуются элементы с тяжелыми частицами, до последнего времени невозможные в большом размере, произойдут позже и что в результате плотность Солнца сделается чрезвычайно велика в сравнении с тем, какова она теперь. Я говорю "до настоящего времени невозможные в большом размере" потому, что вполне вероятно то предположение, что такие элементы могут образоваться и могут продолжать существовать только в известных частях солнечной массы, где давление достаточно сильно, но где жар не слишком велик. А если это так, то отсюда вывод, что внутреннее ядро Солнца, имеющее более высокую температуру, чем его поверхностные слои, может состоять исключительно из металлов низкого атомного веса и что это может отчасти служить причиной его низкого удельного веса, кроме того, можно заключить, что, когда с течением времени внутренняя температура упадет, могут образоваться элементы, состоящие из тяжелых частиц, по мере того как их существование в ней делается возможным, причем образование каждого элемента сопровождается развитием теплоты {Последние мысли были мною прибавлены в то время, когда эта книга уже печаталась Меня побудило к этому чтение некоторых заметок проф. Дюара, заключавших в себе наброски лекции, читанной им в Королевском институте во время сессии 1880 г. Разбирая, при каких условиях могли образоваться "наши так называемые элементы, если они состоят из начальной материи", проф. Дюар, рассуждая на основании известных свойств сложных веществ, приходит к заключению, что в каждом случае в образовании принимали участие давление, температура и природа окружающих газов.}. Если это верно, то из этого, по-видимому, следует, что количество теплоты, какое должно выделиться из Солнца, и продолжительность периода, во время которого будет происходить это выделение теплоты, должны быть гораздо значительнее, чем если предположить, что Солнце постоянно будет состоять из преобладающих в нем теперь элементов и что оно способно достигнуть лишь той степени плотности, какую допускает такой его состав.

Примечание III. Имеют ли все небесные тела одинаковое внутреннее строение, или они в этом отношении различны между собой? Если они различны, то можем ли мы из процесса сгущения туманных масс вывести те условия, при которых они принимают тот или другой характер? Эти вопросы обсуждались в предыдущем опыте в первом его издании, и хотя полученные там выводы и не могут быть приняты в той форме, какая им там дана, тем не менее выводы эти являются как бы предзнаменованием других, которые, может быть, и могут быть приняты. Обсуждая возможные причины неравенства удельного веса в членах Солнечной системы, там я говорил, что причинами этими могу быть: 1) "разнородность вещества или веществ, составляющих эти различные тела; 2) различия в количестве вещества, так как при одинаковости остальных условий уже взаимное тяготение атомов должно делать большую массу более плотною, чем небольшую; 3) различия в устройстве: массы могут сплошь состоять или из твердого, или из капельножидкого вещества, или же иметь внутри себя пустоты, наполненные упругим воздухообразным веществом. Из этих трех возможных причин обыкновенно указывают на первую, более или менее измененную от действия второй".

Это было написано, когда спектральный анализ еще не дал нам своих открытий, а потому, само собою разумеется, нельзя было заметить, как открытия эти противоречат первому из вышеупомянутых предположений; но после указания на другие могущие быть сделанными возражения следовало дальнейшее рассуждение:

"Тем не менее, несмотря на эти затруднения, обычная гипотеза состоит в том, что Солнце и планеты, в том числе и Земля, состоят или из капельножидкого, или из твердого вещества, или же имеют твердую кору с капельножидким ядром {В то время, когда это было написано, установившаяся телеология, казалось, делала необходимым то предположение, что все планеты обитаемы и что даже под фотосферой Солнца существует жизнь. Но позднее влияние телеологии настолько уменьшилось, что эта гипотеза не может больше считаться общепринятой.}".

После замечания относительно того, что простота этой гипотезы не должна склонить нас к принятию ее без всякой критической оценки и что если какая-либо другая гипотеза возможна физически, то, по справедливости, можно и допустить ее, следует тот довод, что, проследив процесс сгущения в туманном сфероиде, мы придем к заключению об окончательном образовании расплавленной оболочки с ядром, состоящим из газообразной материи высокого давления. Затем идет следующий параграф:

"Но что же, спрашивается, станет с этим газообразным ядром, когда оно будет подвергаться громадному давлению оболочки, имеющей несколько тысяч миль толщины? Возможно ли, чтобы воздухообразная масса противостояла такому давлению? Весьма возможно. Доказано, что даже если теплота, порождаемая давлением, получила возможность выделяться, некоторые газы не могут быть приведены в капельножидкое состояние ни одной из сил, которые мы можем произвести. Недавно сделанная в Вене неудачная попытка привести кислород в капельножидкое состояние ясно доказывает это громадное сопротивление. Стальной поршень, употребленный при этом, был буквально укорочен от произведенного давления, а между тем газ не мог быть приведен в капельножидкое состояние! Следовательно, если сила расширения так велика даже в том случае, когда развившаяся теплота рассеивается, какова же она должна быть, когда значительная часть теплоты удерживается, как это было бы в разбираемом нами случае? Опыты Г. Коньяра де Латура показали, что газы могут под влиянием давления приобретать плотность капельножидкой массы, сохраняя свою воздухообразную форму, при том только условии, чтобы температура оставалась чрезвычайно высокой. В таком случае каждое увеличение теплоты есть увеличение отталкивающей силы атомов; самое усиление давления порождает усиленную способность сопротивления, и это будет так, до каких бы размеров ни дошло сжимание. Одно из следствий принципа сохранения сил состоит в том, что, если при возрастающем давлении газ удерживает всю теплоту, которая при этом развивается, сила его сопротивления становится безусловно безграничной. Вот почему внутреннее устройство планет, описанное нами, физически столь же прочно, как и то, которое обыкновенно принимают".

Если бы этот и следующие за ним параграфы были написаны пятью годами позже, когда проф. Эндрюс опубликовал отчет о своих исследованиях, то заключающиеся в нем положения, сделавшись более определенными и вместе с тем более обоснованными, были бы освобождены от ошибочного предположения, что указанное внутреннее строение есть всеобщее. Рассмотрим, руководствуясь результатами, полученными проф. Эндрюсом, каковы, по всей вероятности, были бы последовательные изменения в сгущающемся туманном сфероиде.

Проф. Эндрюс показал, что для всякого рода газообразной материи существует температура, выше которой никакое количество давления не может вызвать переход в жидкое состояние Замечание, сделанное a priori в вышеприведенном отрывке, что "если при возрастающем давлении газ удерживает всю теплоту, которая развивается, то сила его сопротивления становится безусловно безграничною", согласуется с выводом, достигнутым индуктивным путем, что если температура не понижена до "критической точки", то как бы велика ни была прилагаемая сила, газ не перейдет в жидкое состояние В то же время опыты, сделанные проф. Эндрюсом, показывают, что если температура понизилась до той точки, при которой становится возможным переход в жидкое состояние, то он произойдет там, где давление прежде достигнет требуемой силы Каковы же будут выводы по отношению к сгущающимся туманным сфероидам?