Ця лекція була адресована не членам Британської асоціації, а простим робітникам із Данді, яких було присутньо близько 3000 осіб.
Перший переклад російською. Дивіться також статті «Науковий матеріалізм» (1868) і «Белфастську промову» (1874).
Лунають голоси,
Лунають мудреці,
Світи і віки —
Обирай, бо вибір
І короткий, і вічний.
Тут погляди спрямовані
У вічному безмов’ї;
Тут — повнота буття.
Вас, мужніх, чекає нагорода:
Працюйте — і не впадайте у відчай.
Гете
У Лондонській Королівській гірничій школі існує традиція: щороку професори читають вечірні лекції для робітників. Кожну таку лекцію заздалегідь оголошують, і в призначений час робітники збираються, щоб придбати квитки на курс. Лекційна зала вміщує 600 осіб, і квитки розкуповують так швидко, як тільки встигають передати їх охочим. Таке велике прагнення лондонських робітників потрапити на ці лекції, що кількість тих, кому не вдається дістати квиток, завжди значно перевищує кількість щасливців. Я переконаний, що якби зала вміщувала не 600, а 2000 осіб, усі місця також були б зайняті. При цьому особливої уваги заслуговує той факт, що зміст лекцій рідко має такий характер, який міг би допомогти робітникові в його повсякденних заняттях. Набуті знання навряд чи коли-небудь можна обернути на гроші. Ними керує чисте прагнення до знання як до речі, доброї самої по собі й незалежно від її практичного застосування. Вони хочуть дізнатися більше про прекрасний всесвіт довкола них; їхній розум прагне цих знань так само природно, як їхнє тіло прагне їжі та питва, і, щоб задовольнити цю інтелектуальну потребу, вони приходять до Гірничої школи.
Мені також випала честь читати лекції іншій аудиторії в Лондоні — частково складеній з аристократії за походженням, тоді як аудиторія Гірничої школи цілком належить до аристократії праці. Увага й повага до лектора однаково високі в обох цих аудиторіях; жодна не може претендувати на перевагу над іншою. Та все ж я не вважав би справедливим розглядати публіку Гірничої школи як середній зріз їхнього класу: це, радше, добірні люди — як я вже сказав, аристократія праці. У будь-якому разі їхня поведінка свідчить про те, що справді шляхетні якості аж ніяк не обмежені належністю до якогось стану. Не раз виникало в мене бажання, щоб представники всіх класів суспільства — і ремісники, і лорди — могли, якимось способом виокремлені із загальної маси, краще пізнати одне одного.
Коли кілька місяців тому Рада Британської асоціації звернулася до мене з наполегливим проханням прочитати вечірню лекцію для робітників Данді, мій досвід спілкування з лондонськими робітниками, природно, сплив у моїй пам’яті; і хоча я був перевантажений іншими обов’язками, я не зміг відмовити Раді. До того часу вечірні лекції Асоціації призначалися виключно для її членів і асоційованих членів. Але після зібрання в Ноттінгемі минулого року, де на прохання самих робітників перед ними виступили наш покійний президент містер Гроув і мій чудовий друг професор Гакслі, виникла ідея зробити такі лекції для робітників невід’ємною частиною всіх наступних зібрань Асоціації, що проводяться в різних містах. Відповідну постанову було передано до Комітету з рекомендацій, який її підтримав, а потім Рада Асоціації затвердила це рішення. Ось чому я перебуваю тут — щоб, наскільки можливо, виконати їхнє спільне бажання.
Чи то як наслідок багатовікового розвитку, чи то як споконвічно дарована людині при її створенні властивість, ми бачимо її наділеною розумом, що прагне осягнути причини явищ, і оточеною речами, які збуджують у ній запитання та пробуджують бажання отримати пояснення. Розповідають про молодого принца з одного з островів Тихого океану, що, вперше побачивши себе в дзеркалі, він оббіг його ззаду, аби подивитися, хто стоїть по той бік скла. Те саме відбувається і з людським розумом щодо явищ зовнішнього світу: він хоче зазирнути «за лаштунки» й осягнути причини та зв’язки цих явищ. Що таке сонце, що таке земля, що ми побачили б, підійшовши до краю землі й зазирнувши за нього? Яке походження грому й блискавок, граду, дощу, бурі та снігу? Такі були запитання, що поставали перед першими людьми. Згодом з’ясувалося, що це прагнення до знання не було вкладене в людину марно. Після безлічі спроб стало ясно, що здібності людського розуму, так би мовити, доповнюють факти природи і що в певних межах таємниці світобудови відкриті для людського осягнення. Було виявлено, що розум людини здатен проникати далеко за межі п’яти чуттів; що речі, які ми бачимо в матеріальному світі, у своїх діях залежать від невидимого; словом, що, крім явищ, які сприймаються органами чуття, існують закони, принципи й процеси, які органами чуття не сприймаються, але які, проте, існують і можуть бути осягнуті духовним розумінням.
Є два основні поняття, які становлять, так би мовити, сутність усієї наукової думки. Уся діяльність наукового розуму зводиться до поєднання й аналізу понять матерії та сили. Кажуть, що Ньютон якось побачив яблуко, яке падало. Для звичайної людини в цьому не було нічого дивного й не викликало жодних запитань.. Та з Ньютоном було інакше. Він спостерігав факт; але одна сторона його великої інтелектуальної натури не задовольнилася простим актом спостереження. Він шукав принцип, що керує цим фактом. Правдивий цей анекдот чи ні, він добре ілюструє, що саме звичайні явища природи, які більшість людей сприймає як щось само собою зрозуміле, часто ставлять науковий розум у глухий кут. До поняття про матерію яблука Ньютон додав поняття про силу, яка привела його в рух. Падіння яблука виявилося наслідком взаємного притягання між ним і Землею. Ньютон поширив цю ідею сили на Сонце, планети й супутники та показав, що їхні рухи з необхідністю випливають із цього самого притягання.
Ви знаєте, що Ньютонові передував визначний чоловік — Йоганн Кеплер, справжній трудівник, який, проаналізувавши астрономічні спостереження свого вчителя Тихо Браге, фактично відкрив ті закони, за якими рухаються планети. По суті, Кеплер знав про рух планет не менше за Ньютона; саме Кеплер відкрив Ньютонові — і всьому світові — факти про планетні рухи. Але цього було замало. Постало запитання: чому ці факти саме такі? Саме це велике питання хвилювало Ньютона, і його розв’язання зробило ім’я Ньютона безсмертним. Він довів, що планетні рухи саме такі, якими їх показує спостереження, тому що кожна частинка матерії в Сонячній системі притягує кожну іншу частинку з силою, обернено пропорційною квадрату відстані між ними. Він показав, що Місяць «падає» до Землі, а планети «падають» до Сонця під дією тієї самої сили, яка зриває яблуко з гілки. Ця всепроникна сила, що слугує сполучним началом матеріального всесвіту й необхідна для інтелектуального задоволення Ньютона, називається силою тяжіння.
Будь-яку силу, зрештою, можна звести до поштовху або тяги вздовж прямої лінії; але її вияви настільки різноманітні, а подекуди й настільки складні, що первісна, проста природа сили цілковито приховується. Різні вияви сили дістали різні назви. Ось, наприклад, перед нами вільно підвішений магніт. Я наближаю кінець другого магніту до одного з кінців підвішеного — виникає притягання. Якщо я змінюю орієнтацію одного з магнітів, виникає відштовхування. Цей вияв сили ми називаємо магнітною силою. У випадку сили тяжіння ми маємо справу лише з простим притяганням; у випадку магнетизму притягання й відштовхування завжди існують разом. Отже, магнетизм — це подвійна сила, або, як зазвичай кажуть, полярна сила. Я підношу до магніту шматочок звичайного заліза; залізо саме перетворюється на тимчасовий магніт і тепер здатне притягувати інші залізні предмети. Причому, якщо піднести кілька шматочків заліза одночасно, то дія виявляється не лише між магнітом і кожним шматочком, а й між самими шматочками.
Це підводить мене до досліду, який дасть вам певне уявлення про те, як тіла розташовуються під дією полярної сили. Під цією скляною пластинкою міститься невеликий магніт; за допомогою оптичної установки й потужної лампи збільшене зображення магніту проєктується тепер на екран перед вами. Я розсипаю залізні ошурки по склу. Уже зараз ви помічаєте певний порядок у розташуванні частинок заліза. Однак їхній вільний рух утруднений тертям. Тому я злегка постукую по склу, звільняючи частинки, які при цьому шикуються в ці витончені криволінійні візерунки. Цей дослід має показати вам, як під дією полярної сили може виникати певна впорядкованість частинок — своєрідна структура, що зароджується. Далі ми побачимо ще дивовижніші приклади такого структуроутворення, коли говоритимемо про силу кристалізації. У цьому випадку магнітна сила діяла на матеріальні частинки, видимі неозброєним оком. Але, як уже було сказано, в природі існують численні процеси, які цілком вислизають від тілесного зору й осягаються лише «зором розуму». Приклади такого роду дають процеси хімії. Довгі роздуми й експерименти з речовинами, з яких складається наш світ, привели філософів до висновку, що матерія складається з атомів, з яких, чи то поодинці, чи то в поєднанні, і побудований увесь матеріальний світ. Повітря, яким ми дихаємо, наприклад, являє собою переважно суміш атомів двох різних речовин — кисню й азоту. Вода, яку ми п’ємо, також складається з двох речовин — кисню й водню. Однак від повітря вона відрізняється тим, що являє собою вже не механічну суміш кисню з воднем, а хімічне сполучення. Річ у тім, що атоми кисню й водню мають колосальну взаємну притягальну силу, і коли вони зближуються на достатню відстань, то буквально з неосяжною енергією рвуться один до одного, щоб утворити хімічне сполучення. Але якою б великою не була ця сила зчеплення, ми маємо засіб, що дає нам змогу розірвати їх одне від одного — і про те, яким саме агентом цього досягають, я скажу далі кілька слів.
У посудину з підкисленою водою я опускаю дві смужки металу — одну з цинку, другу з платини, стежачи за тим, щоб усередині рідини вони не торкалися одна одної. Тепер я з’єдную верхні кінці цих смужок шматком мідного дроту. Зовні дріт ніяк не змінився, але насправді це не так. Тепер він слугує провідником того, що ми, не маючи кращої назви, називаємо електричним струмом — енергії, яка виникає й підтримується внаслідок хімічних процесів, що відбуваються в посудині з підкисленою водою. Яка внутрішня природа цієї зміни в дроті — ми не знаємо; але про те, що зміна відбулася, ми можемо судити за зовнішніми ефектами, які виявляються під час його використання. Дозвольте мені показати вам один чи два з цих ефектів. Однак для цих дослідів зручніше скористатися потужнішою установкою, ніж одинична пара металевих смужок в одній посудині. Перед вами стоїть ряд із десяти посудин, кожна зі своєю парою металів; я маю намір використати сумарну силу всіх десяти пар. Така установка називається вольтів стовп, або гальванічна батарея. Я беру в руку шматок мідного дроту і опускаю його в ці залізні ошурки; вони відмовляються прилипати до нього; дріт не має жодної влади над ошурками. Тепер я тим самим дротом з’єдную два кінці батареї й знову повторюю той самий дослід. Цього разу залізні ошурки обліплюють дріт. Це один із проявів електричного струму, що тече по дроту. Щойно я розмикаю коло, струм припиняється, і ошурки відразу осипаються; сила притягання діє лише доти, доки дріт з’єднує два кінці батареї.
Ось інший шматок такого самого дроту, вкритий бавовняною ізоляцією, щоб унеможливити контакт між його окремими витками. Дріт згорнуто в котушку. Нині ця котушка ніяк не впливає на залізні цвяхи; але варто ввімкнути її в коло, що з’єднує два кінці вольтової батареї, — і хоча зовні з котушкою нічого не відбувається, вона вже не та, що раніше. Тепер, завдяки раптово виниклій у ній притягальній силі, вона спорожнює цю скриньку з цвяхами. Тепер я намотую ізольований мідний дріт навколо цієї звичайної кочерги. Поки коло розімкнене, кочерга не чинить жодного впливу на залізні цвяхи. Але варто з’єднати дроти, намотані навколо неї, з кінцями вольтової батареї — і кочерга миттєво перетворюється на потужний магніт. Перед вами дві пласкі спіралі, підвішені одна навпроти одної на відстані близько шести дюймів. Якщо я поверну цю ручку в певному напрямку, струм піде через обидві спіралі, і вони раптово притягнуться одна до одної. Якщо ж повернути ручку в інший бік, я зміню напрямок струму в одній зі спіралей — і тепер спіралі різко відштовхнуться одна від одної. Усі ці ефекти зумовлені дією тієї сили, яку ми називаємо електричним струмом, і яку прийнято уявляти як щось, що «тече» по дроту, коли коло замкнене.
Я вже сказав, що під час проходження струму по дроту жодних видимих змін не відбувається. Однак, окрім уже продемонстрованих ефектів, певні зміни все ж таки відбуваються. Спробуйте доторкнутися до цих спіралей — вони теплі. Дозвольте мені посилити це нагрівання, щоб зробити його наочним для вас. Перед столом натягнуто тонкий платиновий дріт завдовжки близько шести футів. Я пропускаю через нього струм від батареї, що складається з п’ятдесяти пар пластин. Як ви бачите, дріт починає яскраво світитися червоним. Я вкорочую дріт — струм тепер проходить через нього з більшою інтенсивністю, і його світіння посилюється. Тепер він яскраво-жовтий; а ось уже й сліпучо-білий. Світло таке яскраве, що хоча дріт і не товщий за щетинку, з найближчих рядів він здається таким самим товстим, як пташине перо, а з дальніх — майже як людський палець. Цей ефект, що зветься іррадіацією, завжди супроводжує дуже яскраве світло. Саме цей самий електричний струм дав нам потужне джерело світла в одному з перших дослідів. Тоді ми використали лампу з графітовими стрижнями; коли через них пропускається електричний струм, виникає світло, за яскравістю майже порівнянне із сонячним.
А тепер повернімося до того моменту, з якого почалася розмова про електричний струм, — до моменту, коли йшлося про розрив зв’язків між атомами, з’єднаними в хімічній сполуці. Тим агентом, за допомогою якого ми здійснюємо цей розрив, слугує також електричний струм, і я сподіваюся зробити дію цього струму наочною для вас. У цю невелику посудину з водою я опускаю два тонкі металеві дроти. За допомогою сонячного мікроскопа й потужного світла нашої електричної лампи збільшене зображення цієї посудини тепер проєктується на екран перед вами. Ви чітко бачите зображення обох дротів. Тепер я пропускаю струм від другої невеликої батареї, яка стоїть тут-таки на столі, — струм проходить від одного дроту до іншого. Негайно від кожного з дротів починають підніматися бульбашки газу — це два гази, з яких складається вода. Кисень виділяється на одному дроті, водень — на іншому. Обидва гази можна зібрати окремо; саме так їх і зібрали в цих скляних посудинах. Якщо внести запалену скіпку в одну з посудин, і газ спалахує — це водень. Якщо внести тліючу головню в іншу посудину, і вона спалахує яскравим полум’ям — це кисень. Я кладу на долоню мильну бульбашку, наповнену сумішшю цих двох газів у тих самих пропорціях, у яких вони присутні у воді. Підношу до бульбашки запалену свічку — лунає гучний хлопок. Гази стрімко з’єдналися з вибухом, утім не завдавши шкоди моїй руці; наслідком їхнього з’єднання знову стала вода, з якої їх було виділено.
Хочу, щоб ви з цілковитою ясністю зрозуміли, що тут сталося. Насамперед запам’ятайте: для утворення води співвідношення мас кисню й водню становить вісім до одного. Тобто, скажімо, вісім унцій кисню з’єднуються з однією унцією водню, утворюючи дев’ять унцій води. Однак якщо ми порівняємо не маси, а об’єми, то два об’єми водню з’єднуються з одним об’ємом кисню. Саме об’єми, а не маси, виражають те співвідношення, в якому атоми водню з’єднуються з атомами кисню. В акті з’єднання два атоми водню з’єднуються з одним атомом кисню, утворюючи те, що ми називаємо молекулою води. Кожна така молекула — це група з трьох атомів: двох атомів водню й одного атома кисню.
Одним із наслідків такого стрімкого поєднання атомів є виділення тепла. Що ж таке тепло? Як нам слід уявляти його природу? Сподіваюся, що зможу дати вам досить ясну відповідь. Перед вами — два кульки зі слонової кістки, підвішені на коротких нитках від спільної точки. Я розводжу їх у боки, а потім відпускаю. Вони стикаються і, завдяки своїй пружності, одразу відскакують одна від одної, після чого чується різкий тремтливий дзвін. Цей дослід допоможе вам уявити зіткнення двох атомів. Спершу один атом рухається назустріч іншому — це поступальний рух, як його зазвичай називають. Але коли атоми зближуються настільки, що починають діяти сили пружного відштовхування, поступальний рух зупиняється і переходить у коливальний. Саме цей коливальний рух ми й називаємо теплом. Отже, треба тримати в пам’яті три моменти: по-перше, самі атоми; по-друге, силу їхнього взаємного притягання; і, по-третє, рух, що виникає під дією цієї сили. Спочатку цей рух є поступальним, а потім переходить у коливальний — і лише від цього моменту ми називаємо його теплом. Саме цей рух, що передається нервам, і спричиняє в нас відчуття тепла.
Було б марною спробою намагатися дати докладніший опис цього молекулярного руху. Коли атоми приводяться в стан такого збудження, внаслідок їхніх безперервних зіткнень виникають вельми складні рухи. Серед молекул починається бурхливе й хаотичне кружляння. Деякий час після акту їхнього поєднання цей рух такий сильний, що молекули не можуть зблизитися одна з одною; вода утримується в стані пари. Але в міру охолодження пари — або, інакше кажучи, в міру втрати нею руху — молекули води починають зближуватися й утворюють рідину. І ось ми підходимо до нового, по-справжньому дивовижного вияву сили. Ніхто, хто бачив воду лише у вигляді пари або рідини, не зміг би припустити існування тих сил, про які зараз піде мова; адже, доки речовина перебуває в рідкому або пароподібному стані, гра цих сил цілком прихована. Але варто поступово відняти тепло — ту силу, що перешкоджала їхній взаємодії, — як молекули починають готуватися до нових порядків і сполучень. Подібно до залізних ошурок у нашому магнітному досліді, молекули води мають полюси притягання й відштовхування, і під дією цих сил вибудовуються в певному порядку. Так утворюються тверді кристали води, яким ми дали звичну назву льоду. Для ока науки ці кристали льоду такі ж цінні, як алмаз, — вони так само чисто сформовані, так само тонко влаштовані. Там, де немає сторонніх збурень, у цій кристалічній архітектурі немає й найменшого безладу. Власною творчою силою молекула за молекулою вибудовується з точністю, недосяжною для людських рук. Ми схильні не помічати дивовижного, коли воно стає звичним. Уявіть собі цеглини й каміння цього міста Данді, наділені здатністю до руху. Уявіть, що вони притягують і відштовхують одне одного і внаслідок цих взаємодій самі собою вибудовуються в вулиці, будинки та в будівлю Kinnaird Hall — хіба це не було б дивом? Але не менш дивовижна та сила, завдяки якій молекули води будують кристалічні пластини, що вкривають узимку ваші ставки й озера.
Якби я міг показати вам сам процес цього молекулярного творення, його краса викликала б у вас захоплення й подив. Але можна показати процес, зворотний до нього. Просто у вас на очах молекули шматка льоду можуть бути розділені, і за тим, як вони розпадаються, можна певною мірою судити про те, як вони поєднувалися. Якщо спрямувати пучок світла від нашої електричної лампи через скляну пластинку, частина пучка затримується, і скло нагрівається за рахунок цього затриманого тепла. Якщо той самий пучок спрямувати через пластинку льоду, частина променя також поглинається; але замість того, щоб нагріти лід, це поглинене тепло спричиняє внутрішнє танення. Саме на цей тонкий, безмовний процес я тепер хочу звернути вашу увагу. На екран проєктується збільшене зображення пластинки льоду. Світло пучка вільно проходить крізь лід, даючи нам змогу бачити зображення, але значна частина тепла променя поглинається льодом і використовується для внутрішнього плавлення. Подивіться, як на білій поверхні починають проступати зірочки, що розширюються в міру подальшої дії променя. Ці зірочки — ділянки розталого льоду, і кожна з них, як бачите, має шість променів. Вони ще більше нагадують квіти із шістьма пелюстками. Під дією тепла молекули льоду розходяться, залишаючи по собі ці витончені форми. Тут ми бачимо процес кристалізації у зворотному напрямку. Саме так, і в суворій відповідності до цієї шестикутної форми, кожна молекула води в морозні дні посідає своє місце на поверхні ставків і озер. Як сказав один американський поет, «атому відомий ритм», — вони рухаються під музику закону, що перетворює найбуденнішу речовину природи на справжнє диво краси.
Завдання науки — зовсім не в тому, як іноді думають, щоб позбавити Всесвіт його чудес і таємниць, а навпаки — як ми бачимо і на цьому прикладі — вказати на диво й таємницю, приховані в найзвичайнісіньких речах. Ті папоротеподібні візерунки, що в морозний ранок розквітають на шибках, є виявом тієї самої сили. Подихайте на таке скло до того, як у кімнаті розпалять піч, і тим самим переведіть тверду кристалічну плівку в рідкий стан; потім поспостерігайте, як вона змінюється. Найкраще це видно через просту лупу. Після того як ви перестанете дихати, плівка, залишена на волю власних сил, на коротку мить ніби оживає. По ній пробігають лінії руху; молекула поєднується з молекулою, аж поки вся плівка не перейде з рідкого стану — через цей стан руху — до свого остаточного кристалічного спокою.
Я можу показати вам дещо подібне. На абсолютно чисту скляну пластинку я виливаю трохи води, в якій розчинено кристал. На склі залишається тонка плівка розчину, і зараз вона закристалізується просто у вас на очах. За допомогою мікроскопа й лампи зображення скляної пластинки проєктується на екран. Світло лампи не лише освітлює скло, а й нагріває його; починається випаровування, і в певний момент, коли розчин стає перенасиченим, по екрану з разючою швидкістю починають розростатися чудові кристалічні гілки. Тепер уже цілі квадратні фути поверхні вкриті цими витонченими формами. З іншим розчином ми отримуємо кристалічні списи, облямовані по обидва боки дрібними «пір’їнами». Із віддалених ядер у центрі поля зору ці списи спрямовуються в усі боки майже чарівною швидкістю. Тонка водяна плівка на віконному склі в морозний ранок демонструє не менш дивовижні явища. У цій безформній рідині, в кожній краплі води прихована ця разюча здатність до структуроутворення — варто лише усунути сили, що їй протидіють, і вона одразу ж виявляється.
Наступний наш дослід із кристалізації, можливо, видасться вам ще дивовижнішим. Прозора рідина, яку ви зараз бачите перед собою, — це розчин азотнокислого срібла, сполуки срібла з азотною кислотою. Коли через цю рідину пропускається електричний струм, срібло відокремлюється від кислоти — так само, як у попередньому досліді водень було відокремлено від кисню. Прошу вас звернути увагу на те, як поводиться метал, коли його молекули одна за одною вивільняються. На екран тепер чітко виведено зображення комірки з двома дротами, зануреними в рідину. Замикаємо коло, посилаємо струм через розчин. З одного з дротів починає негайно «проростати» витончене срібне «дерево». Металеві гілки розходяться в боки, пишне «листя» вкриває їх. Ви бачите ріст, разюче схожий на будь-яку живу рослину, завершений у вас на очах усього за хвилину. Якщо замість азотнокислого срібла використати оцтовокислий свинець — сполуку свинцю з оцтовою кислотою — електричний струм відокремлює свинець від кислоти, і ви спостерігаєте, як метал повільно утворює витончені металеві «папороті», причому їхні крихкі «вайї», стаючи надто важкими, відламуються від коренів і осідають на дно комірки.
Ці досліди показують, що звичайна матерія нашої землі — «груба матерія», як її називає доктор Янг, — коли її атомам і молекулам надається змога вільно виявляти свої сили, здатна самоорганізовуватися у форми, що красою не поступаються формам рослинного світу. А що, по суті, являє собою сам рослинний світ, як не результат складної гри цих самих молекулярних сил? І тут, як і всюди в природі, якщо матерія рухається — її рухає сила, і якщо виникає певна структура, чи то рослинна, чи мінеральна, вона є плодом дії сил, що діють між атомами й молекулами. Ці атоми й молекули подібні до крихітних магнітів із полюсами, які водночас притягують і відштовхують одне одного. Полюси, що притягуються, з’єднуються, полюси, що відштовхуються, — віддаляються одне від одного; і внаслідок цієї складної молекулярної динаміки народжуються як мінеральні, так і рослинні форми.
Під час створення наших «дерев» зі свинцю й срібла нам знадобився агент, який розривав би зв’язок між свинцем або сріблом і кислотою, з якою вони були поєднані. Подібний агент потрібен і в світі рослин. Тверда речовина, з якої були побудовані наші свинцеві й срібні «дерева», спочатку була прихована в прозорій рідині; так само й тверда речовина, з якої складаються ліси та деревні тканини, значною мірою прихована в прозорому газі, що міститься в повітрі в невеликих кількостях. Цей газ — сполука вуглецю й кисню — називається вуглекислим газом. Два атоми кисню й один атом вуглецю з’єднуються, утворюючи молекулу вуглекислого газу, з якого, як я вже сказав, переважно й формуються деревина та рослинні тканини. Під дією процесу, певною мірою аналогічного дії електричного струму в наших дослідах із розчинами свинцю й срібла, вуглекислий газ повітря зазнає розкладу: вуглець вивільняється й осідає у вигляді деревного волокна. Водяна пара повітря проходить той самий процес: водень відокремлюється від кисню й сполучається з вуглецем у тканинах дерева.
Кисень в обох випадках іде в атмосферу. Але що ж у природі відіграє роль того агента, який розриває міцні зв’язки між вуглецем і киснем, між воднем і киснем? Яка сила в природі діє подібно до електричного струму в наших дослідах? Це сонячні промені. Листя рослин поглинає і вуглекислий газ, і водяну пару з повітря; ці листки відіграють ту саму роль, що й комірки, в яких ми здійснювали розкладання електричним струмом. У листках сонячні промені розкладають і вуглекислий газ, і воду, даючи змогу кисню в обох випадках улетучуватися в атмосферу, а вуглецю й водню — слідувати своїм внутрішнім силам. І так само, як молекулярні притягання срібла й свинцю в наших дослідах виявлялися у вигляді прекрасних гіллястих форм, так і молекулярні сили вивільнених вуглецю й водню проявляються в архітектурі трав, рослин і дерев.
У падінні водоспаду або в поривах вітру ми бачимо приклади дії механічної сили. У хімічних сполуках і в утворенні кристалів та рослин ми спостерігаємо приклади молекулярної сили. Але перш ніж іти далі, мені хотілося б прояснити для вас сучасний стан поверхні нашої планети з погляду наявності енергії загалом. Ви вже знаєте, як атоми кисню й водню стрімко з’єднуються, утворюючи воду. Я не став докладно зупинятися на колосальній механічній енергії, що виділяється при цьому з’єднанні, але зауважу мимохідь: енергія удару 1 фунта водню з 8 фунтами кисню, внаслідок чого утворюється 9 фунтів водяної пари, перевищує енергію удару вантажу в 1000 тонн, що падає з висоти 20 футів на землю. Щоб атоми кисню й водню могли досягти тієї швидкості, яка відповідає такому гігантському механічному ефектові, між ними має існувати певна відстань. Саме долаючи цю відстань, вони й набувають тієї самої швидкості.
Усвідомлення того, що між атомами, які притягуються, існує певна дистанція, має першорядне значення для нашого уявлення про систему світу. Адже весь світ можна поділити на два роди матерії — або, точніше сказати, матерію світу можна класифікувати за двома основними ознаками: по-перше, це атоми й молекули, які вже зблизилися і задовольнили свої взаємні притягання; по-друге, це атоми й молекули, які ще не поєдналися, а отже, чиї взаємні притягання досі залишаються незадоволеними. Тепер, якщо говорити про рушійну силу — про роботу машин або взагалі про виробництво механічної роботи за допомогою матеріалів земної кори — ми цілковито залежимо саме від тих атомів і молекул, чиї притягання ще не задоволені. Ці сили можуть спричиняти рух, бо між відповідними молекулами зберігається певна дистанція, і саме цю молекулярну енергію ми й використовуємо в наших механізмах. Так, ми можемо отримати енергію з водню й кисню в акті їхнього поєднання; але щойно вони поєднаються, і рух, зумовлений їхнім поєднанням, буде вичерпано, жодної нової енергії з їхнього взаємного притягання вже отримати неможливо. Як динамічні агенти вони стають мертвими. Якщо ми звернемося до матеріалів, з яких складається земна кора, то виявимо, що вони переважно складаються з речовин, атоми яких уже вступили в хімічне сполучення і задовольнили свої взаємні притягання. Граніт, наприклад, — дуже поширений мінерал, але він значною мірою складається з кремнію, кисню, калію, кальцію й алюмінію — атомів, які давно вступили в хімічний зв’язок і тому «мертві». Вапняк — теж дуже поширений мінерал. Він складається з вуглецю, кисню й металу кальцію. Але й тут атоми цих речовин уже давно поєдналися в хімічну структуру і тому більше не є джерелами енергії. Отже, ми могли б розглянути практично всі матеріали земної кори й переконатися, що хоча в далекі часи — задовго до появи на Землі істот, здатних використовувати їхню енергію, — вони справді були джерелами сили, тепер вони такими вже не є. І тут варто на мить зупинитися й зауважити, наскільки поширене у світі уявлення про те, ніби все в природі створено виключно для користі людини. Ті, хто дотримується цієї точки зору, плекають, на мою думку, надмірно завищене уявлення про власну значущість у системі природи. Квіти розквітали задовго до того, як людина навчилася їх бачити; і кількість енергії, змарнованої задовго до того, як людина навчилася нею користуватися, справді незмірно більша за той мізерний залишок, який вона нині здатна застосувати. Здорове ставлення до цього питання, мабуть, найближче до того, що висловив поет, якому, коли його запитали, звідки взялася рододендра (rhodora), відповів:
Навіщо ти тут, о супернице троянди? —
Я не намагався знати й не прагнув,
У наївній простоті я лише подумав:
Та сила, що мене сюди привела, привела і тебе.
Хоча більша частина частинок земної кори перебуває в стані хімічного сполучення, все ж зберігаються деякі небагато численні винятки з цього загального стану — вкрай важливі для нас, але, порівняно із загальним запасом матерії, лише мізерні рештки. Саме вони й становлять головні джерела нашої рушійної сили. Найзначнішим із них є, безперечно, наші поклади вугілля, що складаються переважно з вуглецю, який ще не поєднався з киснем. Між атомами вуглецю й кисню й досі зберігається дистанція, яку вони можуть подолати під дією взаємного притягання, — і ми можемо лише використовувати рух, що виникає в цьому процесі. Щойно вуглець і кисень поєднуються, утворюючи вуглекислий газ, їхні взаємні притягання задовольняються, і, поки вони перебувають у цьому стані, вони, як динамічні агенти, «мертві». Згоряння одного фунта вугілля виділяє таку кількість тепла, яка, будучи повністю обернена в механічну роботу, могла б підняти вантаж у 100 фунтів на висоту двадцяти миль над поверхнею Землі. І навпаки: падіння вантажу в 100 фунтів із висоти двадцяти миль та його удар об Землю виділило б кількість тепла, еквівалентну теплу, що утворюється під час згоряння одного фунта вугілля. Щоразу, коли робота здійснюється за рахунок тепла, частина тепла зникає. Гармата, що стріляє ядром, нагрівається менше, ніж гармата, що стріляє холостим зарядом. Кількість тепла, підведеного до котла парової машини, що працює, завжди більша за те, яке можна було б відновити шляхом повторної конденсації пари після виконання нею роботи; і кількість виконаної роботи в точності еквівалентна тій кількості тепла, що зникла. Щороку ми видобуваємо з надр майже 100 мільйонів тонн вугілля. Кількість механічної енергії, укладена в цьому обсязі вугілля, видається справді фантастичною. Згоряння одного фунта вугілля, якщо припустити, що воно відбувається за одну хвилину, еквівалентне роботі, яку могли б виконати 300 коней. Якщо ж уявити 120 мільйонів коней, що працюють удень і вночі без утоми впродовж цілого року, то їхня сумарна енергія лише зрівнялася б із тією кількістю роботи, яку можна отримати з річного видобутку наших вугільних родовищ. Наші ліси й деревина також є джерелами механічної енергії, оскільки й вони здатні поєднуватися з атмосферним киснем, а молекулярний рух, що виникає при цьому поєднанні, може бути обернений у механічну роботу. Переходячи від мертвої матерії до живої, ми виявляємо, що той самий джерело рушійної сили лежить і в основі м’язової сили. Кінь може виконувати роботу — і людина теж, але ця робота у своїй глибинній природі є результатом молекулярної взаємодії елементів їжі та кисню з повітря. Ми вдихаємо цей життєво важливий газ і тим самим зближуємо його з вуглецем і воднем їжі. Ці елементи поєднуються за законом взаємного притягання, і рух їх назустріч одне одному, майстерно спрямований дивовижним механізмом людського тіла, перетворюється на м’язовий рух.
Одна основоположна думка пронизує всі наведені тут твердження; усі вони сходять до одного корінного принципу. Це давній закон: з нічого ніщо не виникає; ані в органічному світі, ані в неорганічному сила не виникає без витрати іншої сили; ані в рослині, ані в тварині не відбувається творення сили чи руху. Дерева ростуть, і люди, і коні теж ростуть — і тим самим, здавалося б, нова енергія постійно з’являється на землі. Але її джерело, як я вже казав, — Сонце. Саме воно розриває зв’язок між вуглецем і киснем у молекулах вуглекислого газу, даючи цим елементам змогу згодом знову поєднатися. Де б це не відбувалося — у топці парової машини чи в тілі тварини, джерело енергії, що при цьому вивільняється, одне й те саме. У цьому сенсі ми всі, за словом поета, «душі вогню і діти Сонця». Однак, як зауважив Гельмгольц, ми мусимо смиренно визнати, що цим небесним спорідненням ми зобов’язані ділитися з найскромнішими живими істотами. Жаба й ропуха, а також ті страхітливі створіння, як-от мавпа й горила, черпають свою силу з того самого джерела, що й людина.
Деякі достойні люди, можливо навіть присутні тут, можуть із осторогою ставитися до цих тверджень; їх може лякати та, як їм здається, схильність цих ідей до так званого матеріалізму — слова, яке для багатьох несе в собі щось жахливе. Але слід знати й прямо визнати: фізик, як такий, неминуче є чистим матеріалістом. Він вивчає матерію і силу — і тільки їх. Ті процеси, які він досліджує, є процесами необхідної дії, а не спонтанного виникнення; це перетворення, а не творення матерії та сили. І в якій би формі матерія та сила не виявляли себе — чи то в органічному світі, чи в неорганічному, у покладах вугілля чи в лісах, у мозку чи в м’язах людини — фізик зберігає за собою повне право їх досліджувати. Цілком марно намагатися зупинити дослідження фактичних і можливих дій матерії та сили. Повірте: якби хімік, поєднавши в реторті або тиглі потрібні речовини, зміг створити немовля, він неодмінно це зробив би. Немає жодного закону — ні морального, ні фізичного, — який забороняв би йому це зробити; межі його досліджень визначаються лише його власними здібностями та законами матерії і сили. Безперечно, вже нині є люди, які проводять досліди, щоб з’ясувати, чи можна з неорганічних речовин отримати те, що ми називаємо життям. Нехай вони продовжують свої дослідження у світі: лише через такі спроби можна пізнати межі своїх можливостей.
Але, попри те що я так рішуче відстоюю свободу наукового дослідження; попри те що, як людина науки, я відчуваю природну гордість за її досягнення; попри те що я вважаю науку наймогутнішим знаряддям інтелектуальної культури і водночас — найдієвішим слугою матеріальних потреб людства, — якщо ви спитаєте мене, чи розв’язала наука або чи здатна вона нині розв’язати загадку світобудови, я змушений буду з сумнівом похитати головою. Ви пам’ятаєте запитання першого Наполеона, коли вчені, що супроводжували його до Єгипту, обговорювали в його присутності походження всесвіту і, вочевидь, дійшли відповіді, яка задовольнила їх самих. Він звів погляд до зоряного неба й сказав: «Усе це прекрасно, панове; але хто ж створив усе це?». Це запитання залишається без відповіді й донині, і наука навіть не намагається відповідати на нього. Наскільки я можу судити, в людському розумі немає здатності, придатної для розв’язання цієї задачі. Вона цілковито перевершує наші можливості. Людський розум можна уподібнити музичному інструментові з певним діапазоном звуків, за межами якого в обидва боки простягається безмежна тиша. Явища матерії та сили лежать у межах цього діапазону, і, наскільки вистачить наших сил, ми прагнутимемо їх досліджувати. Але за цим, над цим і довкола всього цього залишається нерозгадана справжня таємниця світобудови, і для нас вона недосяжна для осягнення. Як би ви її не уявляли — це не моя царина. Але подбайте про те, щоб ваше уявлення не було негідним. Наповніть його вашим найвищим і найшляхетнішим помислом, але бережіться вдавати, ніби вам відомо про нього більше, ніж дано знати людині. Особливо остерігайтеся стверджувати, ніби у явищах матеріального світу можна вбачати свідчення Божої прихильності чи гніву. Сумнівайтеся в тих, хто ладен виводити з обвалу Сілоамської вежі доказ Божого гніву на загиблих. Сумнівайтеся так само в тих, хто бачить у холері, у падежі худоби або в неврожаї знаки божественного невдоволення. Сумнівайтеся в тих духовних наставниках, які в Шотландії нещодавно висунули чудовиську теорію про те, що падіння акцій залізничних компаній нібито є наслідком залізничних подорожей у неділю. Не дозволяйте їм, принаймні у вашій свідомості, навішувати ярлики й ганити систему природи своїми неуцтвом породженими гіпотезами. І цілком міг би тоді найбільший із нині живих шотландців — той герой розуму, який міг би стати й героєм на полі битви, той сильний і цілісний дух, якому кожна людина подібної вдачі на цих островах завдячує, — спрямовуючи погляд із усамітнених роздумів у височінь цього граничного питання, з повним правом зневажливо заперечити таким тлумачам шляхів Божих:
«Творець цього всесвіту був мудрий:
Він створив усі душі, усі світи, усі частинки;
І справді — чи ж Його задум для світів і еонів
Полягав, о небо, — у твоїх жалюгідних тридцяти дев’яти статтях?»