Легче нам судить о правильности рассматриваемой нами картины механики и скорее встретит всеобщее признание это наше суждение. Вряд ли кто-нибудь станет спорить против нашего уверения, что правильность эта является совершенной, судя по всему накопленному нами до сих пор опыту, что все те черты нашей картины, которые вообще претендуют на отражение отношений между вещами, доступных наблюдению, таким отношениям действительно и правильно соответствуют. Правда, эта уверенность ограничивается только содержанием накопленного до сих пор опыта; что касается будущего опыта, то по отношению к нему мы вернемся еще к вопросу о правильности нашей картины. Может быть, кое-кому эта осторожность наша покажется не только преувеличенной, но прямо-таки бессмысленной. По мнению многих физиков, представляется прямо немыслимым, чтобы опыт какого бы то ни было далекого будущего что-нибудь мог еще изменить в твердо установленных принципах механики. И все-таки все, что возникло через опыт, через опыт же может и погибнуть. Слишком благоприятное мнение об основных законах механики могло возникнуть, очевидно, только от того, что в них элементы опыта несколько затемнены и слиты с неизменными логически необходимыми элементами. Таким образом логическая неопределенность изложения, о которой мы выше отозвались неодобрительно, представляет и известное преимущество: она придает основным элементам иллюзию неизменности. Было, может быть, и мудро в эпоху зарождения науки ввести ее и сохранять в течение долгого времени. Устанавливали раз навсегда правильность картины тем, что оставляли за собою право в случае необходимости превращать факт опыта в определение или наоборот. Но в науке завершенной такое движение ощупью, такая иллюзия надежности недопустимы. В зрелом познании должна быть на первом плане логическая чистота. Только логически чистые образы могут быть предметом изучения со стороны правильности их, и только правильные образы подлежат сравнению с точки зрения целесообразности. В крайней нужде люди поступают часто наоборот: образы придумываются применительно к заранее намеченной цели, затем изучаются со стороны их правильности и, наконец, очищаются от внутренних противоречий.
Если это последнее наше замечание хотя до некоторой степени рисует истинное положение дел, то представляется вполне естественным то, что рассматриваемая нами система механики обнаруживает величайшую целесообразность, как только она применяется к простым явлениям, для которых она впервые была придумана, и, следовательно, прежде всего для объяснения действия силы тяготения и для решения задач практической механики. Но мы не можем на этом успокоиться, а нам нужно не забывать, что нас здесь не интересуют потребности повседневной жизни, ни точка зрения прошлых времен, а интересует современное физическое познание во всем своем объеме; к тому же мы говорим здесь о целесообразности в особом смысле, точно намеченном в начале нашей статьи. Мы обязаны поэтому прежде всего задаться следующим вопросом: вполне ли ясна набросанная картина? Содержатся ли в ней все черты, которые удалось различить современному познанию в движениях природы? И на этот вопрос мы отвечаем решительным «нет». Не все движения, допускаемые основными законами и изучаемые в механике как математические задачи для упражнения, действительно, происходят в природе; с другой стороны, мы можем о естественных движениях, силах, неподвижных соединениях высказать больше, чем это делают принятые нами основные законы. С середины 19 столетия мы твердо убеждены в том, что в природе не бывает сил, которые могли бы обусловить нарушение принципа сохранения энергии. Более древнего происхождения наше убеждение в том, что существуют в природе такие силы, которые могут быть представлены, как сумма взаимодействия между бесконечно малыми элементами материи. И эти элементарные силы несвободны. Общепризнанными считаются такие свойства их, что они не зависят от абсолютной величины времени и от абсолютного места в пространстве. Другие свойства их оспариваются. Вскоре возникли следующие сомнения: могут ли элементарные силы заключаться только в притяжениях и отталкиваниях вдоль линии, соединяющей действующие массы? Зависит ли величина их только от расстояния и не может ли она зависеть также от абсолютной или относительной скорости и только от нее, или не зависит ли она также от ускорения или еще высших дифференциальных частных пути по времени? Но если ученые далеко не единодушны насчет всех определенных свойств, которые следует приписывать элементарным силам, то они все солидарны в том, что могут быть названы и выведены из имеющихся уже наблюдений несколько таких общих свойств, которые не содержатся в основных законах. Убеждены в том, что элементарные силы должны быть, неопределенно выражаясь, простой природы. То, что мы говорили о силах, может быть с равным правом сказано и о неподвижных связях тел, которые математически могут быть выражены в условных уравнениях координат и действие которых определяется принципом д'Аламбера. Математически можно написать любое конечное или дифференциальное уравнение между координатами и требовать, чтобы это уравнение было удовлетворено; но не всегда можно привести физическую естественную связь, которая имела бы действие, выраженное в этом уравнении; часто чувствуется, что существует даже убеждение в том, что такая связь исключена природой вещей. Каким же образом необходимо ограничить допустимые условные уравнения? Где же граница между ними и уравнениями, существующими только в наших представлениях? Часто довольствовались одними конечными условными уравнениями. Но такое ограничение заходит слишком далеко, ибо неинтегрируемые дифференциальные уравнения, действительно, могут получаться при естественных проблемах, как условные уравнения.
Одним словом, как в отношении сил, так и в отношении неподвижных связей наша система принципов охватывает, правда, все естественные движения, но вместе с тем и очень много таких движений, которых естественными назвать нельзя. Система, которая исключала бы эти последние, или, по крайней мере, часть их, отражала бы больше действительных отношений вещей и в этом смысле была бы, следовательно, целесообразнее. Но мы обязаны оценивать целесообразность нашей картины в другом еще направлении. Проста ли также наша картина? Экономна ли она в отношении несущественных черт, т. е. таких черт, которые нами произвольно, хотя это было, правда, и допустимо, были присоединены к существенным чертам природы? Наши сомнения при ответе на этот вопрос вновь связаны с понятием силы. Нельзя отрицать того, что в очень многих случаях силы, вводимые нашей механикой для решения физических вопросов, представляют собой не что иное, как голые выдумки, теряющие всякое значение там, где дело идет об изображении действительных фактов. В простых случаях, обсуждением которых первоначально занималась механика, этого, конечно, не бывает. Тяжесть камня, сила руки представляются столь же действительными, столь же доступными непосредственному восприятию, как и вызванные ими движения. Но стоит только перейти к движениям звезд, чтобы получить уже нечто другое. Здесь силы никогда не были предметом непосредственного опыта: весь прежний наш опыт относился только к кажущемуся месту звезд. Мы не надеемся на восприятие этих сил и в будущем, а будущий опыт, которого мы ожидаем, касается опятьтаки только положения светящихся точек на небе, какими нам представляются звезды. Только в случаях вывода будущего опыта из прошлого приходится на время прибегать к силам тяготения как к вспомогательным величинам, которые вскоре опять исчезают из вычислений. Так в общем обстоит дело при изучении молекулярных, химических сил, многих электрических и магнитных воздействий. И когда мы после зрелого опыта возвращаемся к простым силам, в существовании которых мы ни малейшим образом не сомневались, мы убеждаемся в том, что эти с полной уверенностью воспринятые нами силы, во всяком случае, не были действительными. Стремление каждого тела к земле – стремление, которое можно осязать, казалось, руками, – на самом деле – так учит нас более зрелая механика – как таковое, не действительно: оно есть результат необъятного числа действительных сил, которыми атомы тела притягиваются ко всем атомам мира, и только представляется нами, как отдельная сила. И здесь, следовательно, действительные силы никогда не были предметом прошлого опыта, и мы не надеемся констатировать их в опытах будущего. Только в процессе, в котором мы выводим будущий опыт из прошлого, эти силы смутно появляются, чтобы вновь исчезнуть. Но если далее мы и сами привносим в природу эти силы, то отсюда далеко еще не следует, что введение их бесцельно. Нам заранее было ясно то, что трудно будет совершенно обойтись в наших образах без несущественных отношений побочного характера. Одного мы могли только требовать: сведения числа этих отношений до минимума, разумной осторожности в пользовании ими. Но можно ли утверждать, что физика может всегда оказаться экономной в этом направлении? Не была ли она, напротив, вынуждена наполнить мир без меры самыми различными силами, которые сами никогда нам не бывают даны в явлениях, такими даже силами, которые вообще оказывают какое-нибудь действие лишь в весьма исключительных случаях? Мы видим на столе кусок железа, лежащий на нем в полном покое. Мы допускаем поэтому, что в наличности нет никаких причин движения, никаких сил. Но физика, построенная на основе нашей механики и определяемая этой основой, учит нас другому. Каждый атом железа действием силы тяготения притягивается к каждому другому атому вселенной. Но каждый атом железа вместе с тем магнитен, а потому связан с каждым другим магнитным атомом вселенной новыми силами. Но тела вселенной наполнены также динамическим электричеством и это последнее развивает новые силы, действием которых притягивается каждый отдельный атом железа. И поскольку части железа сами содержат электричество, нам приходится здесь принять в соображение опять другие силы и рядом с ними и молекулярные силы различного рода. Некоторые из этих сил не малы; если бы только часть их действовала, то одной ее было бы достаточно для того, чтоб разорвать железо на куски. На самом же деле все силы так друг друга уравновешивают, что действие их равно нулю, что, несмотря на тысячу существующих причин движения, никакого движения нет, и железо остается в покое. Познакомьте с этими представлениями человека, беспристрастно и самостоятельно мыслящего, кто вам поверит? Кого вы убедите в том, что вы говорите о действительных вещах, а не о созданиях слишком богатой фантазии? Но мы сами задумаемся над вопросом, действительно ли мы описали и изобразили покой железа и его частей простейшим образом. Возможно ли вообще избегнуть этого усложнения, сомнительно; но не сомнительно то, что система механики, которой удастся избегнуть или исключить это усложнение, более проста и в этом умысле более целесообразна, чем описанная здесь система, которая не только допускает такие представления, но прямо их навязывает.
