Законы явлений природы

Законы явлений природы — Наука о природе имеет конечною целью определение З., управляющих явлениями. З. здесь называется количественная зависимость одного явления от другого или нескольких других, служащих причиною первого или совместных с ним явлений; также — количественно выраженная взаимная зависимость свойств тел. Напр. электрический ток, проходящий по некот. проволоке, возвышает ее темпер.; количественная зависимость нагревания проволоки от силы тока и есть З. ее нагревания. Измеряя размеры проволоки различных материалов, силу электрических токов, проходящих по проволокам, и соответственные нагревания последних, находят зависимость между тремя явлениями: электрическим током (его силою), отделением теплоты из проволоки и явлением так называемого сопротивления проволоки гальваническому току. В этом заключается следующий З. Джоуля-Ленца: количество теплоты, отделяемой проводником, пропорционально произведению из квадрата силы тока на сопротивление проволоки. З. Бойля-Мариотта, говорящий, что объем некоторого весового количества газа изменяется обратно пропорционально упругости этого газа, выражает численное отношение между явлениями — изменение объема и изменение упругости. Без измеренных отношений между величинами, характеризующими явление, выражение З. неполно. Верно было бы сказать, что уменьшение объема газа сжатием при неизменной его температуре сопровождается увеличением его упругости, а увеличение объема того же количества газа влечет за собой уменьшение его упругости, но З., таким образом высказанный, был бы неполон, выражая собою только характер или качество явления. Однако и качественные З. неизбежно необходимы в науке, как предшественники числовых, количественных З. Есть много числовых зависимостей между явлениями или свойствами тел, которые заслуживают, однако, только название правил. Напр. нет сомнения, что упругость паров в закрытом котле возрастает с температурой этого котла (качественный З.); сделанные измерения позволяют выразить формулою численную зависимость между температурою пара и его упругостью, но — формулою, в математическом отношении весьма сложною, тогда как простота количественных соотношений считается признаком действительного закона. Во многих случаях с успехами науки представляется возможность a priori доказать необходимость существование З., каковы, напр., З. Бойля-Мариотта, З. Ома, З. Снеллиуса и Декарта. Однако же одновременные успехи экспериментальной части тех же наук указывают на так наз. отступления от найденных З. Газы не следуют З. Бойля-Мариотта ни при очень сильных давлениях, ни при очень слабых, вообще этот З. приложим между довольно тесными пределами; кроме того, и характер отступлений от названного З. неодинаков для различных газов. На этом основании говорят, что З. Мариотта относится к идеальному газу; причины же отступлений от этого З., по крайней мере в сторону больших давлений, более или менее ясны и представляют также законность, хотя численно а priori до сих пор невыясненную. Другой пример подобного рода может быть взят из кристаллографии. Все существующие в природе кристаллы или получаемые искусственно какими бы то ни было способами при всем разнообразии форм этих кристаллов могут быть отнесены к немногим основным геометрическим формам кристаллографических систем. Однако многочисленные измерения углов между гранями кристаллов, относимых к какой-либо типичной форме, убеждают, что отступления (небольшой величины) от типа гораздо чаще встречаются в природе, чем кристаллы точно выраженного типа. Таким образом, тип представляет идеальную форму тел (результат явления кристаллизации), которую они могут принимать только при отсутствии всех препятствующих тому обстоятельств. Кристаллизование групп тел, определенных по химическим и физическим свойствам каждой — по тому или другому геометрическому типу, — есть З., связывающий кристаллизование тел в определенную форму с внутренним их строением. Этот закон а priori не выводится, необходимость его чисто фактическая. В настоящей своей форме З. кристаллизации может быть причислен только к качественным. З. Снеллиуса и Декарта — показатель преломления света в однородной среде есть постоянное отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления — в сущности, представляет связь между скоростями распространения света в двух различных средах; скорости эти зависят от свойств светового эфира и вещества среды.

З. всеобщего тяготения, состоящий в том, что все тела взаимно притягиваются и притом так, что сила взаимного притяжения двух тел пропорциональна произведению из их масс и обратно пропорциональна квадратам расстояний между телами, справедлив не только для небесных тел нашей солнечной системы, но и для самых отдаленных миров (двойных звезд), из которых некоторые видимы только в наиболее сильные оптические инструменты. Этому же закону следуют притяжения тел Землею, взаимные притяжения тел на Земле и даже частичные притяжения, по крайней мере на известных расстояниях, так что он составляет основу механического учения о вселенной. Однако, с точки зрения философско-физической, взаимное действие тел в зависимости единственно от расстояния, т. е. величины геометрической, не представляется вполне ясным. Доказано, что взаимное действие наэлектризованных тел зависит не только от расстояния между ними, но и от свойств среды, их разделяющей, т. е. что действие передается постепенно, из слоя в слой, и что промежуточная среда может видоизменять окончательный результат, который, по прежнему взгляду, представляется зависящим только от величины крайних тел и расстояния, их разделяющего. С отвлеченной точки зрения, не имеющей, однако, пока никакой опоры в опыте, возможно, что и З. всеобщего тяготения подлежит отклонениям. Во всяком случае отыскание типических З., подобных названным, составляет цель всего естествознания, всего механического изучения природы. С увеличением числа твердо обоснованных законов облегчается объяснение явлений, происходящих под совместным и одновременным влиянием нескольких законов. Но возможность объяснения многих явлений сильно ограничена трудностью численного определения совместного действия многих причин. Астрономия представляет нам пример трудности численных выражений взаимного действия нескольких тел только по одному закону притяжений. Вычисление орбит комет, подвергающихся на своем пути притяжению планет, мимо которых они проходят, представляет колоссальную работу. З. движения частичек, этих предполагаемых материальных единиц, нам вполне неизвестны, разве с слабым исключением для газов, а от рода этих движений должны зависеть свойства тел и взаимные их отношения. Наука чрезвычайно далека от знания З., по которым тела вообще обладают принадлежащими им различными свойствами (упругостью, теплопроводностью, плотностью, цветом и т. п.), и еще более далека от априористического вывода явлений, от взаимных действий тел происходящих. Наибольшая трудность толкований явлений встречается в биологических науках. Большим успехом считается всякое толкование, связывающее какое-либо явление с другим, к нему ближайшим. Все наиболее обоснованные биологические З. в этих науках принадлежат еще к качественным; априорные же З. численного характера вовсе неизвестны. Всякий естествоиспытатель, занимающийся изысканием З. природы, стремится в своих исследованиях устранить, когда то возможно, все, по его предположению, закрывающее проявление главного З.; в тех же случаях, когда натуралисту недоступен опыт и он должен ограничиться лишь одним наблюдением, открытие З. совершается с необыкновенною медленностью. Тем не менее, естествоиспытатель и теперь с основанием может отвергать действие случая в явлениях природы, потому что, с его точки зрения, случай есть необычайное и весьма редко повторяющееся по своим особенностям явление, слагающееся из множества действий, совершающихся по простым основным З. Опираясь частью на количественные, частью на качественные З. натуралист может, хотя и в общих чертах, представить себе не только строй вселенной, строение нашей планеты и кругооборот явлений, на ней происходящих, но и дать отчет о многих явлениях, происходящих в отдельных телах природы, в мире незримых частиц. Возможность дальнейшего успеха в познании З. природы всецело основана на предположении, что эти З. неизменны; нельзя решиться на отыскание соотношений между явлениями без уверенности, что они настолько же постоянны, насколько вещество неистребимо и на наших глазах не созидаемо. Уверенность в законности явлений природы и в неизменности законов основана на правильной повторяемости целого ряда явлений в продолжение многих веков и на возможности предсказаний некоторых явлений, как на основании закона повторяемости их, так и на том основании, что некоторые найденные физические, химические, механические и др. З. уже указали на существование явлений, которые без открытия этих законов могли бы оставаться неизвестными еще неопределенно долгое время. Так, напр., Гамильтон путем вычисления открыл явление конического лучепреломления, Леверье — существование неизвестной до того времени планеты (Нептун), периодический закон элементов Менделеева привел к открытию некоторых новых простых тел (химических элементов).