СОЧЕТАНИЕ И РАСПАДЕНИЕ246

§ 4. Простые молекулы, слагающиеся из <первозданных и> неделимых атомов1*, суть химические элементы. Из этих химических элементов слагается все сущее, нами познаваемое. Простые молекулы бывают в состоянии газообразном, жидком или твердом.

Эти общие данные о <газовых> молекулах, их свойствах и их действиях нас несколько подготовляют для усвоения универсальных законов, управляющих сочетанием вещества (молекул и атомов) и согласованием движений. Движение свободной молекулы газа ничем не связано и не ограничено. Лишь тогда, когда молекулы вступают в сочетание, их движения получают ограничение, а количество этого движения, присущее молекуле (и называемое энергией молекулы), уменьшается. Только за счет такого сокращения энергии молекулы и возможно ограничение движения, подчинение его указанному пределу. Если <ее> энергия остается в прежнем размере, то молекула будет двигаться в пространстве с прежнею скоростью и в прежнем направлении. Столкновения с другими молекулами изменяют направление и скорость движения. Бесконечное множество столкновений порождает и бесконечное множество этих изменений в направлении и в скорости движения свободно носящихся газовых молекул. Если бы атмосфера обладала энергией, равномерно разлитой по всем молекулам (т. е. всюду была бы одной температуры, плотности, состава), и если бы эти молекулы были бы одинаковой массы, то они должны бы были вечно носиться в свободном состоянии, вечно сталкиваясь, отражаясь и поддерживая равенство энергии, равную скорость и равное количество движения, равную его силу2’. Этому учит механика, именно, что после столкновения двух тел, отразившихся друг от друга, они продолжают движение с равною силою, как бы различна ни была эта сила до столкновения3*. Сила же равна произведению массы на скорость4*. Несомненно, однако, что молекулы атмосферы неодинаковой массы и не с одинаковою скоростью движения. Это вносит совершенно новое явление в эту систему несогласованных прямолинейных и вращательных движений.

Возьмем пример. В атмосфере двигаются молекулы двух газов, легкого и тяжелого. Если сила движения первой была равна, положим, = ab (где скорость = о, а масса = Ь)у а сила движения второй = 9ab (причем обе обладали до столкновения одинаковою скоростью = я), то после столк-

„ - 10ab

новения сила движения уравнивается, т. е. у каждой будет равна -у. Такою силою будет обладать и легкая, и тяжелая молекула. Разделив это количество на массу = Ъу мы получим скорость легкой молекулы = 5 а. Разделив же на массу = 9Ъу мы получив скорость тяжелой молекулы = у. Скорость легкой молекулы увеличилась в пять раз, скорость тяжелой уменьшилась почти вдвое. После второго столкновения этой тяжелой молекулы с другой такой же легкой, тяжелая молекула сохранит всего 73 о;

после третьего столкновения останется всего 2/9 а; после четвертого только 1/6 (Ц после пятого меньше Ч7 я...5’ Словом, движение тяжелой молекулы все замедляется, передаваясь легким молекулам; энергия, в ней заключенная, все сокращается. Движение тяжелой молекулы все уменьшается, как линейное, так и вращательное, а с потерею последнего теряется и отражаемость6*, так что когда две такие потерявшие энергию молекулы, наконец, налетят друг на друга, они уже не оттолкнутся, а сцепятся. Так происходит дело при переходе молекул из свободного состояния газа в связанное состояние жидкого или твердого тела. Если же мы припомним теперь, что молекулы атмосферы различаются не только массами (как мы для упрощения примера предположили), но и скоростями, постоянно испытывая пертурбационное7* влияние земли, солнца, эфирной среды8*, постоянно и неравномерно изменяя скорость движения, то представим себе довольно отчетливо этот процесс сочетания сво- бодных'Ъюлекул и согласования их движения247. Потеря сочетающимися молекулами "части заключенной в них энергии так же неизбежно, стало быть, сопровождает процесс сочетания, как и согласование сохраняемого движения. Сочетание происходит на счет утраты энергии сочетающегося вещества — таков универсальный закон сочетаний. Простым дополнением этого закона явится его обратное выражение, что распадение и разложение вещества происходит на счет приобретения энергии этим веществом10’. Герберт Спенсер называет первый процесс интеграцией, второй — дисинтеграциейп\

§ 5. Простые молекулы, слагающиеся из атомов, являются первою ступенью сочетания вещества. Вслед за тем вещество, как уже упомянуто, проходит целый ряд сочетаний, всегда сопровождаемых утратою сочетающимся веществом части энергии и новым, более полным согласованием сохраняемой энергии. Последовательность этих сочетаний не всегда одна и та же. Так, мы уже знаем, что простые молекулы могут входить прямо в состав небесного тела, не вступая предварительно ни в какие иные сочетания. Таковы в нашей атмосфере молекулы кислорода, азота, водорода, аргона. В той же атмосфере вместе с ними плавают сложные молекулы водяного пара, углекислоты, болотного газа12’ и других. В этом случае молекулы кислорода, углерода, водорода вступают в различные между собою сочетания и образуют сложные молекулы, которые и входят непосредственно в состав небесного тела, избегая предварительного сочетания в тело физическое. Но, например, те же молекулы водяного пара, свободно носящиеся в воздушном океане, сгущаются при известных условиях в водяную каплю или кристаллизуются в снег. В том и другом случае они образуют сначала физическое тело, а затем уже в этом новом сочетании входят в состав небесного тела. Может быть и такой случай, что простая молекула, не сочетаясь в сложную, прямо сочетается в физическое тело. Алмаз как химически чистый кристалл углерода представляет этот случай; можно указать и на благородные металлы. Небесное тело может быть все газообразным, как, напр[имер], некоторые туманности; тогда могут иметь место только первые два случая сочетаний. С появлением жидкого ядра и твердой коры появляются и два другие случая. При этом третий случай, т. е. сочетание простой молекулы в физическое тело чрез предварительное сочетание в сложную молекулу, есть метод, господствующий в природе. Непосредственное сочетание простых молекул в физическое тело встречается сравнительно гораздо реже. Сложная молекула есть наиболее распространенная вторая ступень в лестнице космических сочетаний.

Процесс сочетания простых молекул в сложные, напр[имер], сгорание водорода или углерода, <т. е. соединения этих элементов с кислородом^ всегда сопровождается, как и всякое другое сочетание, утратою части энергии, согласованием остающейся части и передачею утрачиваемой энергии среде13*. Среда состоит из физических тел, их молекул и свободных атомов эфира. Сообразно этому и утрата (освобождение) энергии сочетающимся веществом возбуждает в среде движение эфира (свет, лучистую теплоту14*, электричество), молекул (молекулярную теплоту15’, звук, таяние, испарение, расширение) и масс (механическое движение, напр[имер], при взрывах). Сложные молекулы, сочетавшиеся из простых, могут, в свою очередь, вступить и большею частью вступают в новые химические сочетания, образуя молекулы еще более сложные. Эти последние могут пройти тот же процесс и т. д. Всюду, однако, на всякой ступени сочетание сопровождается теми же явлениями согласования одной части движения, утраты другой его части и соответственного возбуждения в окружающей среде атомного, молекулярного или массового движения.

Закон возрастающей устойчивости химических соединений выражается <не только сочетаниями, все более и более сложными, но> также и заменою одних соединений другими той же сложности, но большей устойчивости. Одна и та же молекула при вступлении в сочетание с другими молекулами теряет движение не в одинаковом размере, удерживая для нового сочетания то больше, то меньше движения. Водород и углерод, соединяясь в разные углеводороды, утрачивают энергии при этих сочетаниях гораздо меньше, нежели тот же водород при соединении с кислородом, когда образуется вода, или тот же углерод с кислородом же, когда образуется углекислота. Вследствие этого вода и углекислота гораздо устойчивее углеводородов. Вода, встречаясь и смешиваясь с углеродом, не преобразуется в углеводород и углекислоту; углекислота, встречаясь и смешиваясь с водородом, н? преобразуется в углеводород и воду; но углеводород, встречаясь и смешиваясь с кислородом, имеет склонность преобразоваться в углекислоту и воду, освобождая при этом массу энергии в виде света, теплоты, порою громадного механического движения (взрывы). Когда мы зажигаем в лампе керосин или в уличном фонаре светильный газ16’, мы лишь пользуемся этою склонностью неустойчивых богатых энергией соединений (в данном случае углеводородов) переходить в более устойчивые, сравнительно бедные энергией соединения и возбуждать при этом в среде энергию, между прочим, в виде света, нами желаемого в данном случае. <Закон возрастающей устойчивости химического строения космоса является, таким образом, законом универсальными

Когда сочетаются разнородные молекулы, образуется химическое соединение, сложная молекула. Когда сочетаются молекулы однородные (напр[имер], водяного пара между собою), происходит физическое сцепление и образуется физическое тело. Сцепление есть свойство, приобретаемое веществом при переходе молекул из состояния свободного (газообразного) в физическое тело, которое, смотря по степени сцепления и роду согласованного движения сцепившихся молекул, мы называем жидким или твердым. Нечего много распространяться о том, что и при этом сочетании происходит утрата движения, возбуждение движения в среде и особое согласование сохраняемого движения. Сочетание вещества на всех ступенях ныне рассматриваемой нами <универсальной> лестницы косных (инертных) сочетаний сопровождается согласованием части движения, утратою другой части и соответственным этой утрате возбуждением движения в среде.

§ 6. Закону сочетания в точности соответствует обратный случай, закон распадения. Поскольку сочетание сопровождается утратою и согласованием движения, постольку распадение характеризуется приобретением энергии и расстройством согласованности движений. Нагревая воду, мы ее превращаем в газ; продолжая нагревать, мы достигаем разложения ее на водород и кислород. Нагревание17’ же есть приобретение нагревающимся веществом энергии, увеличение молекулярного движения.

Простое скопление вещества не есть сочетание. Механическое раздробление тела или отторжение его частей не есть распадение. Такое накопление может и не сопровождаться утратой и согласованием энергии, такое отторжение — ее приобретением. <Напр[имер], в сосуде А налита вода; такая же вода той же температуры находится и в сосуде В; если часть этой воды из сосуда А перельем в сосуд Д то один накопит вещество, а другой утратит, но отношение между массою вещества и количеством движения останется прежнее. Вода обоих сосудов не находилась, стало быть, ни в процессе сочетания, ни в процессе распадения. Если же вода в сосуде А была высокой температуры и, частью прибавленная к воде сосуда В, повысила ее температуру, то вода этого последнего сосуда, хотя и увеличила количество вещества, претерпела изменение по направлению распадениям Предположим, напр[имер], какое-нибудь тело, заключающее в себе п килограммов вещества, а в нем т килограммометров энергии248, находится в процессе изменения, после которого оно заключает 2п килограммов вещества, а в этом веществе 4т килограммометров движения18*. Тело накопило вещества вдвое, и, несмотря на это, оно находилось в процессе распадения. Прежде, до процесса, на один килограмм вещества приходилось

- килограммометров энергии; после же процесса на один килограмм ве- п 2т гг

щества приходится энергии — килограммометров. Тело дисинтегриро-

валось, как выразился бы Спенсер. Таким образом, тела и молекулы находятся в процессе сочетания (интегрируются), когда отношение между массою вещества и количеством движения, в них нашедших сосредоточение и согласование, изменяется в пользу массы и в ущерб движению. Наоборот, тела или молекулы находятся в процессе распадения (дисинтегриру- ются), если это отношение изменяется в пользу движения и в ущерб массе. Тело может находиться в процессе сочетания, даже раздробляясь, отторгая свои части, утрачивая вещество. Оно может находиться в процессе распадения даже при накоплении вещества.

Мир не знает покоя. Все в мире движется. Поэтому и сочетание должно неизбежно сопровождаться согласованием движения сочетающихся единиц. Согласование же движения есть его ограничение, уменьшение. Его появление <неизбежно> обнаруживает утрату части движения сочетающимися единицами. В мире, однако, ничего не теряется, и энергия, утраченная одним веществом, должна быть передана другому: иначе говоря, всякое сочетание вещества, сопровождаемое утратою им части энергии, должно сопровождаться возбуждением энергии в среде. Факт существования в мире лишь движущихся единиц, факт существования в мире сочетаний этих единиц, закон сохранения силы19* — вот

те положения, которые одним своим сопоставлением дают незыблемую опору вышеформулированным законам сочетания и распадения. Математические законы геометрии и механики объясняют те формы, в которых проявляются эти законы, эти сочетания и согласования. В природе сочетания единиц и согласования движений всегда нераздельны, обусловливая друг друга. Известный способ сочетания (количество сочетающихся единиц, различия массы между единицами, их распределения и расположения) отчасти предрешает и способ согласования движения. Так наличность двух солнц в йебесной системе должно радикально изменить согласованные движения планет, сателлитов20* и комет. С другой стороны, само сближение сочетающихся единиц, завися[щее] от их движения, а расположение, — от нового согласования, являются как бы отчасти предрешенными способом согласования движений. Эллиптическая и параболическая орбита небесного тела, удлинение или укорочение эллипса, наклонение оси в значительной степени зависят от характера движения данного небесного тела, от способа согласования, от скорости линейного и вращательного движения, от соотношения между этими скоростями. От тех же данных зависит и фигура движущегося небесного тела (напр[имер], эллипсоидность), и строение его поверхности. От способа сочетания единиц зависит способ согласования движений, а от способа согласования движений зависит способ сочетания единиц, их расположение и распределение, причем сочетание единиц и согласование движения, являясь как бы двумя сторонами одного процесса, в природе нераздельны. Человек, однако, их разделил логически и основные типы сочетаний (расположение частей, их соотношение, фигура, форма) начал абстрактно изучать в геометрии, а основные законы движений — в механике. Эти лишь логически разделенные явления затем изучаются совместно в астрономии, физике и химии, но геометрия и механика являются постоянными руководителями исследования и постоянными истолкователями явлений. Не все еще явления истолкованы в свете законов геометрии и механики, но мы уже знаем, что все Снеор- ганического мира> явления подлежат такому истолкованию. <3наем мы также, что эти могущественные законы сочетания и распадения подчиняют своей власти и мир вещества органического, живых тел и общежитий. Теперь мы остановимся на некоторых, еще не обозренных нами сторонах процесса сочетания и распадения, которые должны нас ближе подвести к нашей непосредственной задаче, законам сочетания живых особей в общежитии, и указать пределы и формы проявления вышеизложенных универсальных законов сочетания и распадения в процессах жизни общественной.> b’f .

"І ' ^

.іТ*

-ф

>iV

'?*