Жизнь в космическом эфире*

Жизнь в космическом эфире^*

Мы в среде кажущегося отсутствия тяжести

Вообразим себя с разными маленькими захваченными нами телами и орудиями где-нибудь в Солнечной системе, подальше или, лучше, поближе Земли. Все наши тела имеют секундную скорость в 25–30 км и потому вращаются вокруг Солнца, как Земля или Марс. Расстояние их от Земли и планет так велико, что движение наших тел близко к простому круговому и планеты для них как бы не существуют, то есть действует больше Солнце. Мы не чувствуем этого бешеного движения. Мы находимся в безграничной пустыне, которая в миллиарды раз обширнее пространств Земли. Мы в абсолютной пустоте (условно). Бесчисленные звезды и несколько планет можно разглядеть, только отвернувшись от Солнца. Надо еще несколько минут дожидаться, чтобы зрачок успел расшириться. Эфирное безгазное пространство нас должно моментально убить. То же обязательно должно сделать и Солнце, лучи которого, не ослабленные и не обезвреженные атмосферой, смертельны. (Хотя и не в такой степени, как отсутствие кислорода и давления. Не сразу произойдет солнечный удар и смерть. Покорчится еще немного человек). Но допустим, что ни того, ни другого нет. Пусть мы останемся живы и здоровы. Будем наблюдать все нас окружающее.

Механическое действие небесных тел, их притяжение, силу мы замечать не будем, как бы их масса и притяжение велики ни были. Оно будет иметь влияние на ту кривую, которую мы описываем в Солнечной системе, но на наше отношение к нашим сравнительно (по отношению к межпланетным расстояниям) маленьким телам никакого влияния не окажет. Действительно, силы притяжения всех небесных тел, слагаясь, дают равнодействующую силу. Ввиду отдаленности планет и солнц, она имеет одну и ту же величину и направление для всех наших сравнительно незначительных тел (размеры их все же могут достигать тысяч верст). Все они двигаются под влиянием этой силы в одну сторону, с одинаковой скоростью и с одним ускорением. Вследствие этого взаимное положение их не изменяется, то есть остается таким же, каким было и несколько дней тому назад. Если, например, они были в относительном покое, то останутся в таком покое надолго. Если были в относительном движении, то это движение, конечно, изменит их пространственное расположение, но так, как будто никакие планетные силы на них не влияют. Только спустя очень долгое время скажется влияние планет и, главным образом, Солнца. Итак, мы долго не будем в состоянии заметить действие самых могущественных солнц, если отнесем наблюдение только к нашим сравнительно небольшим телам. Они будут как бы предоставлены самим себе, собственным своим силам. Они могут притягиваться между собою под влиянием взаимного тяготения. Но массы их так малы в сравнении с планетными, что мы пока этим ничтожным притяжением пренебрежем. Они могут притягиваться или отталкиваться, если наэлектризованы или намагничены, также под влиянием собственного или внешнего лучеиспускания, но мы пока оставим в стороне все эти малые или большие силы; последние могут не действовать или быть ослаблены, каковы силы электромагнитные. Тела могут склеиваться, сцепляться и т. д. Живые тела могут проявлять свои мускульные силы, делать гримасы, смеяться, принимать разные позы, делать разные движения, мыслить. Но мы все это пока оставим. Самого главного, к чему мы привыкли на Земле, — тяжести, веса, падения мы не заметим.

Начнем с описания самых простых механических явлений.

Явления механические. Общая картина движения и столкновения тел. Инерция. Почвенник. Относительность явлений

Собственно, мы будем рассматривать явления при полном отсутствии сил тяготения. И все же это будет почти точным выражением тех наблюдений, которые мы можем видеть в нашем уголке Солнечной системы. Поправки сделаем потом. Вот общая картина.

Вокруг меня находятся разные тела. Некоторые касаются друг друга, некоторые нет. Одни из них совсем неподвижны (говорим про относительные движения); другие не приближаются и не удаляются, но вертятся как волчки или карусели; третьи удаляются; четвертые приближаются, проходят мимо, как пешеходы, и уходят далее; пятые, двигаясь поступательно, еще и вращаются, как колеса парохода или бегущего локомотива; шестые, вращаясь, производят еще и дрожащие движения, которые постепенно переходят в обыкновенное вращение вокруг воображаемой оси, двигающейся параллельно самой себе; седьмые сталкиваются со мной и дают толчок тем более сильный, чем скорее было движение тела. Иные сталкиваются между собою, отражаются друг от друга и идут совсем в другие стороны. Некоторые из них после толчка останавливаются. Другие приобретают большую скорость. Все движущиеся предметы в конце концов исчезают из глаз, потому что уходят по прямому направлению неизвестно куда. Неподвижные же тела, если и вращаются, торчат перед глазами в одном направлении и в одном относительном положении. Скорости всех движущихся тел бесконечно разнообразны. Движение иных обнаруживается только через час или день, а другие промелькнули как тени и нельзя их было рассмотреть — так быстро они движутся.

В полном блеске тут проявляется известный закон инерции: всякое маленькое тело, вернее, материальная точка, вечно сохраняет свое состояние покоя или свое состояние движения. Для изучения можем взять маленький не вращающийся шарик. Если он будет относительно нас в покое, то этот покой никогда не нарушится без влияния внешних сил. Если он находится в движении, то и движение не нарушится и не изменится, то есть не изменится ни скорость движения, ни его направление. Это так естественно, что кажется иначе и быть не может. В самом деле, отчего бы тело (без причины) могло сворачивать со своего пути, то есть двигаться по кривой линии, отчего бы оно могло останавливаться, прийти само собой в движение, ускорить или замедлить свой бег? Кажется, ясно! Несмотря на это, древние считали самым естественным и совершенным движением круговое. Они же думали, что есть предметы, склонные к остановке, к лени, отчего и произошло неправильное название этого свойства (инерция, значит, косность, лень). Твердое тело состоит из системы материальных точек, взаимное положение которых не меняется. Взаимное положение частиц жидких и газообразных тел, также сложных действующих машин, наоборот, постоянно меняется. Но закон инерции применим и к системе материальных точек или тел, то есть не к ней, а к ее центру инерции. Заметим, что центр инерции совпадает с центром тяжести в среде сил, параллельных и равных (с постоянным вектором).

Во всяком теле (твердом, жидком и газообразном), в системе материальных точек, во всякой комбинации тел (машина, планета, Солнце), соединенных или несоединенных, сцепленных или несцепленных, подвижных или неподвижных — есть такая точка, то есть центр инерции. Она может быть и вне этих тел. В движущейся системе относительно ее частей она перемещается. Так, у шара, сферы (пустой), круга, обруча она в центре, у палки в середине, у человека — близ пупка, но может выйти наружу при изгибании тела в дугу. У надуваемого мыльного пузыря она удаляется от его поверхности. Вот эта точка (как и отдельная материальная точка) или движется без изменения направления и скорости (более вероятный случай) или неподвижна, как бы пригвождена к пространству (маловероятный случай). Поэтому часы или какая угодно сложная машина, даже животное, части которого находятся в непрерывном сложном движении и вообще какая угодно сложная система материальных точек, движущихся автоматически или силою любого разума — подчиняются неизбежно закону инерции. Их центр не может быть сдвинут с места, прийти самовольно в движение или изменить уже имеющееся поступательное движение. Человек, например, своими членами может совершать свободно всевозможные движения: махать руками и ногами, поворачивать голову, гнуться, кланяться, смеяться, одним словом, делать даже более свободно все то, что он привык делать на Земле, но центр его инерции, несмотря на все усилия воли и жаркие желания, сопровождаемые, конечно, работою мускулов, останется пригвожденным, если был неподвижным ранее или будет двигаться прямолинейно и равномерно во веки веков, если в какой-нибудь момент времени двигался.

Положим, я нахожусь в покое, так же, как и тела в моих карманах и руках. Вынимаю из кармана часы и кидаю их в сторону. Часы быстро удаляются от меня и скоро исчезают из глаз. Центр инерции часов пришел в движение, но и сам я получил движение в прямо противоположную сторону, только очень медленное. Если часы весят 100 г (здесь они ничто не весят, подразумевается масса), а я — 100 кг, то поступательная скорость моего движения будет в 1000 раз меньше, чем часов. Например, если они от меня получили скорость 1 м/с, то я получу от своего же толчка скорость в 1 мм/с. Только при этом условии центр инерции системы останется неподвижным. Отсюда видно, что какие-либо массы в какой-либо системе тел приобретают малые скорости, сравнительно с малыми массами той же системы. Своего собственного движения наблюдатель не замечает, как бы быстро оно ни было. Поэтому он получает ложное представление о движении окружающих тел. Если бы при нем было какое-нибудь неподвижное тело, то он мог бы видеть и свое движение, и иных предметов в истинном свете — если не чувством, то умом.

Вообразим при наблюдателе огромное неподвижное тело, масса которого очень велика в сравнении с массой наблюдателя, Такое тело можно считать неподвижным, несмотря на все толчки и давления, получаемые им от сравнительно маленьких окружающих его тел. Если, например, эта масса, которую мы будем называть почвенником, имеет вид куба с ребром в 1 км и с плотностью железа, то величина ее составит около 8 млн тонн. Она будет приблизительно больше массы человека (80 кг) в 100 млн раз. Ее движение будет также в 100 млн раз медленнее движения человека и потому движением такого почвенника можно совершенно пренебречь. Так, если человек получит, отталкиваясь от почвенника, скорость в 100 м/с, то эта масса будет ползти только со скоростью в 1 микрон/с. В сутки она переместится менее, чем на 9 см. Такая масса может растянуться в пустой прозрачный цилиндр, наполненный газом. Тогда он может служить жилищем для человека и растений. Внутри него притяжения совсем не будет, а снаружи оно окажется очень ослабленным в сравнении с притяжением кубической формы. Тогда мы останемся при отсутствии сил тяготения. Кроме того, удлиненное тело, обладая большим моментом инерции, будет еще и менее вертляво, чем сплошной куб. Значит, полый длинный цилиндр можно считать почти неподвижным во всех отношениях. Имея такое неподвижное тело, почвенник или надежную опору, наблюдатель легко будет замечать собственное движение и верно будет определять движение окружающих его вещей. Будем помнить, что мы все время говорим об относительных движениях, считая неподвижным наш громадный цилиндр. На самом же деле он с системой окружающих его предметов (или находящихся внутри его) мчится со скоростью около 30 км/с вокруг Солнца и подвергается не только его притяжению, но и притяжению всех других небесных тел. Мы уже показали, что их действие одинаково на каждого члена системы, а потому не может быть замечено и как бы не существует. Все явления совершаются так, как если бы небесных тел совсем не было. Мы говорим про относительные явления, то есть по отношению к нашей громоздкой массе. Условно мы считали ее неподвижной. Если же эти явления относить к Солнцу или к другому небесному телу (условно считая их неподвижными), то явления окажутся другого сорта, хотя опять-таки не будут абсолютными, так как Солнце мы не имеем никакого основания считать истинно неподвижным. Такого тела и совсем нельзя указать во Вселенной и потому все явления относительны: одни относятся к почвеннику, другие к планетам, третьи к солнцам, четвертые к Млечному Пути и так без конца. Потом не забудем, что относительные явления, в особенности описываемые, лишь приблизительно верны. Рано или поздно скажется действие небесных тел на всяких относительных явлениях.

Теперь, когда мы имеем сравнительно неподвижный почвенник, нам легче разбираться во всех явлениях. Прижмемся к какой-либо неподвижной его стенке спиной и начнем отбрасывать от себя разные предметы. Мы тоже станем получать толчки, но их действие не обнаружится в движении нашего тела, так как спина наша удерживается стенкой почвенника. Чем больше и плотнее будет отбрасываемая нашими руками или ногами вещь, тем труднее нам будет ее откидывать с одной и той же скоростью. Например, чтобы массе в одну тонну, равную массе одного кубического метра воды, сообщить скорость в 1 см/с, надо давить на нее равномерно в одном и том же направлении в течение одной секунды с силою, близкою к 1 кг. Если давление уменьшится в 100 раз или будет в 10 г, то скорость этой тонны вещества в течение той же секунды будет в 100 раз меньше или 0,1 мм (точка). В первом случае рука продвинет в секунду массу на 0,5 см, а во втором — в 100 раз меньше или на 0,005 см. Если бы мы на ту же тонну употребили давление в 10 кг, то это тело в первую секунду, вернее в конце ее, приобрело бы скорость в 10 см и продвинулось нашими членами уже в 10 раз больше, то есть на 5 см. Отсюда видно, что и громадные массы сдвигать и приводить в движение не стоит почти никакого труда. Самая ничтожная сила в самое малое время уже спихивает с места любую громадную массу и придает ей вечное, неуничтожаемое без действия новой силы движение. Только чем больше масса, тем больше и требуется сила для сообщения ей той же скорости в то же время. Положим, что 10 тоннам мы хотим сообщить вечную скорость в 1 м/с. Надо секундное усилие в 1 т. Работа эта составит половину тонно-метра или 500 килограммо-метров. Это пустяки и равно поднятию человека весом в 100 кг на 5 метров высоты. В свободном от тяжести пространстве мы не можем взвесить массу на рычажных или пружинных весах, но мы там ее чувствуем по тому сопротивлению, которое она оказывает при попытке привести ее в движение. Если масса легко приводится в движение, значит, она мала, несмотря на ее кажущуюся огромность: это только означает, что она внутри пуста или имеет малую плотность.

Вообще, скорость, получаемая массой от действия постоянной силы, пропорциональна величине силы и времени ее давления. Но она же обратно пропорциональна величине массы, приводимой в движение. Зная это, мы можем определить массу, скорость или время, зная две из этих трех величин. Положим, что тело неизвестной массы приобрело от давления в 1 кг в 1 секунду скорость в 1 см. Тогда ее масса близка к тонне. Действительно, на Земле килограмм от действия своего веса (килограмм же), как известно, приобретает скорость 10 м/с. Здесь же она получила скорость только в 1 см/с, значит, в 1000 раз меньшую. Следовательно, и масса будет в 1000 раз больше, то есть 1000 кг или 1 т. Если бы скорость оказалась при тех же условиях в 5 раз больше или в 7 раз меньше, то и масса была бы в первом случае в 5 раз меньше, а во втором в 7 раз больше, то есть в 0,2 т или 7 т. Итак, играя телами, приводя их в движение, швыряясь ими, мы будем чувствовать их массу в такой же мере, в какой на планетах чувствуем их вес. Определяя же точно скорость их движения в секунду и потребную для этого силу, мы узнаем точно и саму массу. Чем меньше будет скорость и больше сила сравнительно с земной (при их падении), тем больше будет масса и обратно. Способ этот, конечно, не особенно удобен и не легко дает такие точные результаты, как весы на Земле. Но всякие весы — и пружинные и рычажные — тут совершенно бесполезны. Пружинные для самых громадных, хотя бы бесконечных, масс, всегда будут показывать нуль, то есть относительные веса, а рычажные для всякой массы показывают всякий вес, то есть они находятся в равновесии при всякой нагрузке и всяком положении коромысла и стрелки. Легко и удобно узнавать массу с помощью центробежной силы. Вертите на нитке камень. При одной и той же скорости и длине нитки ее натяжение будет пропорционально массе камня. Вот новые основания для измерения массы.

Свобода движений. Отсутствие веса

Мы в беспредельной пустоте с сияющим жарко Солнцем и не мерцающими звездами. При нас только относительно неподвижный почвенник. Довольно хотя бы чуть-чуть оттолкнуться от него, чтобы получить некоторую скорость, которая унесет нас навеки по прямой линии от почвенника. Значит, передвижение тел в нашей среде на любые миллионы верст ровно ничего не стоит. Как управлять этим движением? Это другой вопрос. Но пока, если мы допустим, что движение наше ограничивается стенками почвенника, мы не встретим никаких затруднений в управлении. Отталкиваясь от разных частей почвенника или хватаясь за них, мы двигаемся в любом направлении, останавливаемся и вновь двигаемся, куда хотим и с желаемою скоростью.

Два неподвижных тела любой массы не приближаются друг к другу: падения нет. При соприкосновении они не производят друг на друга давления: веса нет. Камень не натягивает нить; направление ее неопределенно; отвес, уровень, ватерпас ничего не показывают; нет ни вертикальных, ни горизонтальных, ни наклонных линий; нет гор и пропастей, нет верха и низа. Человеку кажется здесь, что верх там, где его голова, а низ — у ног. Но так как направление его тела зависит от того, как его установить, — установить же можно как угодно, — то верх и низ могут быть везде. Проще, их нет, потому что нет между ними различия (кроме привычного субъективного). Только мы и в этом случае должны уметь измерять время, пространство и силу.

Время можно измерять карманными часами или подобным прибором, маятник которого приводится в колебание упругостью стали, силой магнита или какой-либо другой силой, только не силой тяжести, которой тут вообще нет. Время можно измерять также по вращению какой-либо массы, которую мы тут же привели во вращение. Проверять часы можно астрономически, по движению окружающих небесных тел, например по вращению Земли или какой-нибудь планеты, по движению Солнца, спутников Юпитера и т. д. Протяжение измеряется, как и на Земле, с помощью мер, измерительных приборов, угломерных инструментов и т. д. Измерение протяжения стальной лентой или цепью особенно удобно, так как цепь от тяжести не изгибается и легко выпрямляется при всякой громадной ее длине.

Силу тут нельзя мерить тяжестью, но можно ее определять по сравнению с силами, не зависящими от тяжести, например, пружинными весами или каким-нибудь подобным силомером (динамометром).

Впрочем, во всех случаях измерения и при множестве человеческих тел, неизбежных и здесь, если нуждаются в силе тяжести, то ее чрезвычайно легко тут получить вращением камеры, где производится наблюдение или действие. Чем быстрее будет это вращение, тем сильнее будет искусственная тяжесть. Величина ее может изменяться от нуля до произвольной большой величины. На земном шаре тоже легко ее получить, но там ее удобно только увеличивать и делать больше земной, но не уменьшать. Если тяжесть Земли принять за единицу, то на ней она может быть лишь больше, но не меньше единицы. Это большая разница сравнительно со здешними местами. Тут она может быть как угодно мала и даже моментально уничтожена, стоит только остановить вращение наблюдательной камеры. Итак, мы взвешиваем тело совершенно так же, как на Земле, устроивши тут в большой камере ее вращением искусственную тяжесть. При употреблении рычажных весов скорость камеры может быть и малой и большой. Пружинные весы требуют постоянной скорости вращения. Можно устроить приборы и более простые. Так, пружина может колебать определяемую массу. По числу колебаний в минуту можно узнать величину массы. Все же на Земле это точнее.

Отсутствие тяжести и давления имеет огромное значение для строительных работ, всяких громадных сооружений и машин. Например, здания могут быть во сколько угодно этажей. Башни — какой угодно высоты. Крепости или массивности материала для этого вовсе не нужно. Технические сооружения, несмотря ни на какую громадность, могут иметь очень малую массивность. Одним словом, борьбы с тяжестью нет.

Легкость построек, удобство работ.

Безопасность или невозможность падения, обвалов.

Необходимость укреплять предмет и рабочего

Легко и удобно производятся самые работы. Мастер не обязан иметь определенного, именно отвесного положения, а такое, какое соответствует производимой работе. Один рабочий может принять такое-то желаемое положение, другой по отношению к нему может иметь положение перпендикулярное, третий — обратное (кверх ногами по отношению к нему), четвертый — наклонное и т. д. Все части сооружения совершенно одинаковы и беспредельно доступны. Не надо никаких лестниц, кранов, § подмостков, лесов, блоков, подъемных машин, домкратов и т. д. Не надо почти и никаких сил, чтобы перемещать громадные массы на любые расстояния и придавать им любое положение и направление. Сила нужна, но она может быть произвольно мала; потребуется тогда лишь более времени.

Только вот неудобна вертлявость, подвижность всякого тела: 1 едва вы до него дотронулись — оно уже улетает и уже вон где — далеко, далеко. Обрабатываемые тела надо скреплять с большею массой, лучше всего с почвенником. Это совсем не трудно. Ведь и на Земле вещь при обработке часто закрепляют в тиски. Работник также должен при работе укрепиться, иначе и он улетит при первом усилии невесть куда. На Земле его укрепляет тяжесть. Здесь ее нет. Надо укрепить перед началом работ ноги или туловище, чтобы руки оставались свободными. Это тоже — пустяки. И на Земле человек иногда укрепляет себя или упирается ногами в укрепленное тело. Со временем разовьются у существ пальцы ног и превратятся в руки, как у обезьян. Тогда укрепление будет естественное. Но возможно также и надевание на ноги особых крючков, хваталок, клещей, тисков или чего-нибудь подобного, чем моментально можно скрепиться с телами или так же просто освободиться.

Невозможность падения, обвалов, измерение времени и притяжений

Нет обвалов, падения, крушения. Где бы вы ни были — вы никуда не можете упасть и расшибиться. Ни один предмет также не может оторваться и навалиться на вас. Не может двигаться лавина, не обваливаются горы, не падают люди в пропасти, не тонут в колодцах, не погружаются на дно морские корабли, не падают с вершины башни, не обваливаются никакие сооружения как бы громадны, плохи, слабы и ветхи они не были.

Неподвижность центра инерции. Выводы

По закону инерции центр тяжести всякой сложной системы связанных или не связанных между собою тел, подвижных или неподвижных остается навеки пригвожденным к пространству, если в какой-нибудь момент времени, однажды, был неподвижен. Сделаем из этого интересные выводы.

1. Не может быть такой машины, которая бы могла придать поступательное движение системе, не имевшей его раньше. Части машины и системы тел могут иметь какое угодно бесконечно ложное и переменное движение, а центр тяжести ее останется неподвижным, несмотря ни на какую гениальность изобретателя. Если же центр имел раньше движение, то никакая машина не может его ускорить, замедлить или направить в другую сторону. 2. Живое, думающее, умное или неразумное существо, несмотря ни на какие усилия, желания, волю, разум не может ни на одну каплю переместить центр инерции своего тела, если раньше он был неподвижен. Предполагается, конечно, что существо этим не дает никаких материальных истечений из своего тела, вроде испарения, пота, выделения газов, мочи, плевков и т. д. Представьте себе двух неподвижных людей за несколько метров друг от друга и от почвенника. Они голы и не имеют в руках никаких предметов. Их движения как будто совершенно свободны, по крайней мере, им так кажется, но центры их остаются неподвижными. Оба человека хотят друг к другу приблизиться, делают судорожные усилия, делают всеми членами всевозможные причудливые движения — и на самом деле, их члены двигаются, но сами люди, их центры, остаются неподвижны. Самые напряженные усилия воли только двигают членами, но не их телами.

Вращение

При неподвижности центра тело может иметь и вращение вокруг воображаемой или означенной оси. Система неподвижно скрепленных материальных точек, или твердое тело, имеет не менее трех взаимно перпендикулярных осей, проходящих через центр инерции, вокруг которых тело может равномерно вращаться, как вокруг укрепленной оси. Эти воображаемые оси называются свободными. Шар и тело вращения имеют бесчисленное множество осей, куб — семь осей, неправильное тело — обыкновенно три оси. Это вращение также вечно, равномерно и ненарушимо само по себе, т. е. без действия сил. Но то же твердое тело может иметь очень сложное движение и при неподвижности центра инерции, если только не вращается вокруг свободной оси. Кажется только, что оно неустойчиво, и на практике — вследствие внутреннего трения, деформаций, сжатия и расширения частей, нагревания и охлаждения их — должно перейти во вращение вокруг одной из свободных осей. Лишь идеально упругое, несуществующее твердое тело может сохранять вечно сложность движения при своем вращении.

Имеет ли какая система вращательное движение или нет, ее части своим взаимодействием могут прийти в желаемое бесконечно разнообразное движение. Если система приостановится, т. е. если части перестанут взаимодействовать и придут в относительный покой, то мы увидим, что система опять имеет прежнее вращение, вокруг оси того же абсолютного направления. Пример. Какая-нибудь заведенная машина — часы, автомат. Остановились часы, и движение их возвращается к первоначальному. Человек может сам двигаться, лепить из глины что угодно, но по окончании работы получится прежнее движение. Если формы, плотность и объем тела не изменились, то и скорость вращения останется та же, но части тела могут иметь другое положение, т. е., например, ось вращения будет проходить через другие точки того же тела. Например, разные движения частей земного шара не могут изменить направление его оси относительно звезд, но самая ось может переместиться на шаре и проходить совсем через другие его точки. И нет пределов разнообразию этого перехода. Этим даже можно объяснить изменение климатов разных частей суши, хотя причин изменения климата Земли множество. Были ли только такие условия на земном шаре (в широких пределах), неизвестно, но они могли быть.

При изменении плотности, формы или размеров тела может даже измениться и скорость вращения. Она будет зависеть от момента инерции тела, который может беспредельно меняться с изменением формы тела. Когда масса тела приближается к его оси вращения, то момент инерции уменьшается, когда удаляется, то момент увеличивается. В первом случае угловая скорость возрастает, во втором — умаляется. Она обратно пропорциональна моменту инерции. Если бы, например, земной шар сжался в восемь раз, причем поперечник уменьшился бы в два раза, то момент инерции и сутки уменьшились бы вчетверо. День был бы 6 часов. Живая сила системы, или ее кинетическая энергия, будет обратно пропорциональна моменту инерции тела; так, для шара энергия увеличилась бы в четыре раза, что совершается за счет внутренней работы системы. Общий закон для вращения тела во всяком состоянии вокруг оси таков: сумма моментов вращения всего неизменна, несмотря на всевозможные перемены в теле. Момент вращения есть произведение элемента массы на расстояние до оси и на касательную скорость, нормальную (перпендикулярную) к оси. Еще пример. Положим, что человек вращается вокруг оси, нормальной к длине его тела. Теперь, если он будет изгибаться в дугу, приближая ноги к голове, или садиться на корточки, то он тотчас же завертится гораздо скорее. Если вращается система из двух человек, связанных длинной веревкой, то скорость их вращения будет увеличиваться по мере укорачивания веревки и уменьшаться по мере ее удлинения.

Поступательное движение, остановка движения, удар молота, топора и т. д.

Столкновение, разрушение

Итак, твердое тело может быть совсем неподвижным; оно же может свободно, вечно и просто вращаться вокруг свободной оси, как маховик; если ось не свободная, то она сама приходит в сложное движение, только центр инерции всегда остается неподвижным. При взаимодействии частей тела их движение может быть поразительно разнообразным; когда же оно прекратится, система может иметь совсем иной вид и иную скорость вращения, в зависимости от измененного момента инерции системы. Разумеется, это же относится к жидким и газообразным телам, а также и ко всем их комбинациям между собою и твердыми телами. Кроме всех этих сложных движений центр инерции одного тела, или система его частей, может одновременно иметь поступательное движение, которое обязательно прямолинейно, вечно и неизменно по скорости и направлению. Само собою, т. е. без действия сил извне системы, состояние покоя или движения ее центра нарушиться не может. Если, например, центр инерции человека имеет какое-либо поступательное движение, то никакие усилия человека не могут остановить, ускорить, замедлить или изменить направление этого движения. Того же не может сделать и самая сложная машина с движением своего центра тяжести.

Два человека в свободном от тяжести пространстве могут пролететь всего на сажень друг от друга, и никакие усилия воли не могут их соединить: сблизившись на минимальное расстояние, они расходятся навеки, теряя друг друга из вида. Нельзя придумать машину, которая бы в пустом и свободном пространстве могла приводить себя в желаемое движение или хотя бы нарушить имеющийся свой покой или свое движение центра.

Мы видели, что для приведения тела в движение при опоре нужно усилие, которое тем больше, чем больше масса тела (или количество вещества в нем), чем больше желаемая его скорость и чем меньше времени действует наша сила. Так же, чтобы остановить тело, уменьшить его скорость, изменить ее направление, надо усилие тем более значительное, чем скорее мы хотим это сделать и чем больше масса тела и скорость его движения. Наибольшее проявление сил происходит при ударе движущегося тела в неподвижную и твердую опору. Тут тело останавливается почти сразу или в очень короткий промежуток времени, а потому между ударившимися телами и проявляется максимальная сила; но она, конечно, возрастает с массою и скоростью ударившего тела и твердостью, неподатливостью обоих сталкивающихся тел. Эта сила удара вообще несравненно больше силы тяжести, которая в сравнении с ударом совсем ничтожна. Отсюда видно, что в среде без тяжести все орудия, действие которых основано на ударе, так же успешно работают, как и на Земле. Таковы: молоток, топор, пест, молотилка, кузнечный молот, заводской молот, сабля, коса и т. п. Тут даже действие молота может быть гораздо грандиознее, так как масса его в эфире может быть произвольно велика. Поднимать ее нет надобности. Всякую большую массу здесь можно передвигать и ударять о другую. Между тем как в среде тяжести большая масса затрудняет, имея вес, который ручным способом иногда нельзя одолеть и приходится прибегать к сложным машинам и силам природы.

Здесь тела никуда не падают. Произвольной величины массы, при соприкосновении, не производят друг на друга ни малейшего давления, лишь бы они были неподвижны или имели одну скорость и одно направление движения.

Но раз это не соблюдается, тела сталкиваются при сближении и могут производить друг на друга такое же ужасающее давление, как и на Земле, — только исключается тяжесть действующих тел. Тут так же можно разбить лоб, напороться на гвоздь и расшибиться вдребезги при встрече поездов. Тела одушевленные и неодушевленные, при столкновении, ломают, коверкают и разбивают друг друга. Стеклянная вещь, например, никуда не может упасть, но если одна из таких вещей встретится с другой, то они могут друг друга расколотить при достаточной их относительной скорости. В отношении падения мы тут в совершенной безопасности, но скорость движущихся тел здесь даже несноснее и вреднее, чем в среде тяжести. Действительно, на Земле все тела от сопротивления воздуха, воды, трения и от тяжести останавливаются, клонятся к почве и застревают в ней, отчего на Земле мало движущихся твердых тел заметной величины, если не считать лавин, горных обвалов, землетрясений и т. д., градин и снежинок. Движение же жидких и газообразных тел распространено на Земле, но не опасно по мягкости своего удара. В эфирном же пространстве скорость не погашается трением и тяжестью. Она вечная и постоянно грозит всему разрушением. Поэтому в эфире составляет преступление сообщить, без надобности и без обдумывания последствий, значительную скорость телам. На всякий случай жилища должны быть защищены, сеткой или стенками, от случайно движущихся тел. Небольшая скорость движения живых и мертвых тел, вызываемая потребностями частого путешествия и перемещения в жилищах и вне, не может быть опасна, например секундная скорость в 1 метр — скорость пешей ходьбы. Тонкий стеклянный стакан еще расшибется, но человек получит толчок, как падая на Земле, с высоты 10 сантиметров, и стакан даже не расшибется, падая с такой высоты. Если масса и бесконечно громадна, то удар ее, при такой скорости, человеку не причинит ни малейшего вреда. Другое дело, если человек попадет между двумя значительными массами, двигающимися хотя и тихо. Такие массы могут расплющить его, так что останется только мокрота.

Большая скорость движения машинных частей, разных двигателей, поездов, конечно, внушает здесь такие же опасения, как и на Земле. Эти машины должны быть хорошо обдуманы, так же как и предосторожности против их быстрого движения.

Движение их может быть ограничено рамкой или особыми рельсами, проволокой и т. д.

Вращением тел в эфире можно пользоваться, как и на Земле, для регулярного движения машинных деталей. Здесь даже больше этим можно пользоваться, так как здесь масса не имеет тяжести и не вызывает трения в осях.

Практическое перемещение в пустоте эфира. Работы

Если мы от нашего [светила] несколько далее, чем Земля, то солнечный круг нашего движения, орбита или окружающая Солнце и доступная нам сфера (широкая поверхность) имеет в окружности более миллиарда километров (верст). Это более окружности Земли в 30 тысяч раз. Поверхность этой сферы больше поверхности Земли в 900 миллионов раз. Солнечная энергия, получаемая ею, в 2,33 миллиарда раз больше, чем получаемая Землей. Когда мы испытываем толчок, то движение наше относительно почвенника может считаться на много сотен верст прямым; на самом же деле оно от тяготения Солнца понемногу превращается в круговое, близкое к орбите Земли. Человек, оттолкнувшийся от почвенника, блуждает в огромной эфирной пустоте, освещенной ослепительными лучами Солнца. Он навсегда пропал для почвенника. Но так как он, в конце концов, блуждает близ сферы, которой центр Солнце, то когда-нибудь как будто он должен опять встретить почвенник. Когда же? Если он оттолкнулся со скоростью 10 метров в секунду от почвенника, то такова и будет его относительная скорость, хотя истинная секундная скорость близка к 30 километрам или в 3000 раз больше. Чтобы встретить почвенник, надо пройти окружность в миллиард километров, для чего надо (10¹²:10) = 10¹¹ секунд, что составит более 3 тысяч лет. Но и при догонке почвенника брошенное и возвратившееся тело не встретится с почвенником, а пройдет на много верст ближе или дальше от него. Вероятности встречи почти нет никакой. Итак, оттолкнувшийся от почвенника осужден на вечное одиночное блуждание в эфирной пустыне, хотя он и не может сильно отдалиться от сферы, которой центр находится в Солнце, если только секундная скорость его не превышает, например, ста метров. Представьте теперь себе картину. Вы оттолкнулись от почвенника и вечно, до самой смерти, блуждаете в черной огненной пустыне, без всякой надежды пристать когда-нибудь к своему дому. Как же быть? Как управлять движением? Внутри почвенника, заменяющего жилище, движение ограничено его прозрачными стенками со вплавленной в стекло сеткой. Там оно и безопасно, и произвольно, так как можно отталкиваться от стенок, перегородок и протянутых проволок в любом направлении. Со временем почвенник удлинится и составит упругое растяжимое кольцо, вращающееся вокруг Солнца, как кольцо Сатурна вокруг него же. Тогда движение будет возможно по целой окружности. Но все же это не охватывает всей сферы. Потом колец может быть несколько в разных направлениях. Движение по ним более обширно, более охватывает сферу. Вне почвенника движение может быть безопасным, хотя и ограниченным с помощью цепочки или веревки, связывающей человека с почвенником. Некрасиво, потому что напоминает собаку на цепи, но во многих случаях применимо. Цепочка или проволока может быть очень тонка и длинна: в несколько верст протяжения и массою в немного килограммов. 7,5 килограммов стали дают очень крепкую проволоку длиною в 1 километр и толщиною более миллиметра. Она выдержит натяжение до 60 килограммов, чего вполне довольно для остановки и получения небольших скоростей движения тела такой массы, какую имеет человек. Все же получается доступ к сфере с диаметром в 2 километра. Чем длиннее проволока, тем более она пружинит и тем способнее становится, не перерываясь, остановить большую скорость значительной массы. Эта привязь не волочится, как цепь на Земле, не прогибается, как телеграфная проволока, какой бы длины она ни была. Поэтому возможны тросы во много верст длины. Чем длиннее проволока, тем она может быть тоньше. Массу всей проволоки можно делать постоянной, несмотря на ее длину. И она все же способна удержать двигающуюся другую массу, например человека. Длинная проволока растягивается как резинка.

Другой способ движения и остановки — оттолкновение небольших тел, не связанных или связанных с человеком. Когда кто-нибудь отталкивает или бросает в эфире камень, то общий центр тяжести двух этих тел не изменяет своего движения или покоя, но оба тела получают движения в разные стороны по прямой линии. Скорости этих движений обратны массам тел. Если, например, камень или свинцовая масса равны по своей величине массе человека, то они будут иметь одинаковые скорости. Чем больше движущая сила, тем больше будет и скорость. Поэтому выгоднее употреблять возможно большую работу, чтобы извлечь из данной отбрасываемой массы наибольшую пользу. Если отбрасываемая масса на привязи или движение ее ограничено сеткой, стенами почвенника, вообще если она может быть так или иначе возвращена, то, конечно, об экономном использовании ее нет речи. Но вообще масса не только уходит навеки, но и может, в случае возврата, своим ударом причинить кому-нибудь, через несколько тысяч лет, вред: убить или разрушить какие-либо сооружения. Отбрасывая тела во всех направлениях, с целью передвижения, мы наполним пространство бомбами, которые будут крушить все встречаемое тем ужаснее, чем будут иметь большую скорость. Затруднительно сделать их мягкими, жидкими, вообще безопасными при ударах. Разве употребить большие резиновые мячики, надутые газом и непроницаемые! Пожалуй, лучше их наполнять какою-либо не летучей жидкостью, не портящей мягкую оболочку. Можно оставлять и пустыми. Выходит, что этот способ перемещения неудобен и вне, в пустоте, если отбрасываемые вещества не будут на привязи; но тогда и движение будет ограничено. При равных массах двух тел длина проволоки в километр дает и сферу движения для человека в 1 километр поперечником. Если же, например, отбрасываемая масса в 9 раз меньше человека, то километр проволоки даст сферу свободного движения с диаметром только в 200 метров или в 5 раз меньше. Этот способ применим только внутри жилищ или в пространстве ограниченном. Отталкивая эти мячики, мы можем двигаться по произволу. Но, пожалуй, они и тут излишни, так как к тому же может послужить и газовая среда жилища или его стенки, перегородки и перетяжки.

Безопасно отбрасывать жидкости и газы, пока они остаются такими. Но испаряющиеся жидкости сначала испаряются, потом оставшаяся часть замерзает и потом уже. испаряется до конца. Неиспаряющиеся жидкости или затвердевают от холода, или остаются жидкими, но есть ли такие? Во всяком случае неудобно нашу сферу заполнять или засаривать множеством летающих газов и жидкостей. Они могут составить большие препятствия для быстрого и свободного движения во всех направлениях. Как крайность, можно прибегнуть иногда к взрывчатому снаряду вроде ракеты. Положим, вам грозит потеря почвенника и гибель. Вы еще видите почвенник, — но еще несколько часов, и вы потеряете его из вида: возврат окажется невозможным. В таком случае вы зажигаете свою ракету (например, лучами Солнца, с помощью Луны), обращая вырывающиеся газы в сторону, обратную почвеннику. Благодаря реакции, или давлению на ваше тело ракеты, вы теряете свою скорость, а затем приобретаете обратную и благополучно несетесь к почвеннику. Впрочем, выпускаемые газы можно ожижать в затененных искусственно местах и там освобождать от них пространство. Итак, можно свободно путешествовать во все стороны, выпуская, в крайности, газы и ожидая их в теневых частях. Отыскивать жилища-кольца легко при употреблении телескопов и вращающихся на почвеннике полированных зеркал, отражающих солнечный свет. Ничего, если жилища, или кольца, будут окружены разреженной газовой атмосферой. Она может обогащаться от реактивных приборов и сжижаться в холодильниках.

Общая картина способов поступательного перемещения

В жилище, внутри почвенника с атмосферой, могут служить для перемещения крылья, вроде рыбьих плавников или двух пароходных винтов, вращающихся в противоположные стороны. Плавники должны быть немассивны, а винты — почти все равно. В почвеннике безгазном и газном можно отталкиваться от стенок и мягких предметов, летающих в пространстве. Можно всегда иметь для этого при себе несколько мягких мячиков на привязи или без привязи. Вне и внутри почвенника могут быть особые поезда для общего употребления, не могущие, благодаря рамкам, уходить с своего пути. Для свободного движения вне почвенника, недалеко от него, можно пользоваться отталкиванием от него и от мягкого шара на привязи, всегда имеющегося под рукой, т. е. привязанного к человеку. Для дальних странствий, вне почвенника, может служить реактивный прибор, выпускающий газы, не сгущающиеся обыкновенно в твердые тела. Они сгущаются только на теневой стороне особых сосудов, чем и связываются с ними, делаясь безопасными или прикованными.

Всякие работы нужно производить в замкнутом объеме, иначе можно все инструменты и вещи растерять. Можно еще держать их на привязи — короткой или длинной, смотря по надобности. Положим, я ударяю молотком в железо, кую, забиваю гвоздь и т. п. При взмахе молотком туда и обратно мое тело получает колебание взад и вперед, далее, при ударе, молоток давит на наковальню, а наковальня на меня. В результате последняя летит в одну сторону, я же с молотком в обратную. И ударяемый предмет, и я должны быть взаимно связаны, чтобы не было этого расхождения. Ноги, плечи, голова или другие свободные части тела работающего должны мягко упираться в клетку, с которой соединена и наковальня. Удобнее всего прикреплять к каркасу ноги.

Можно резать предмет правой рукой, держа его в левой. Таким образом можно сверлить, строгать, пилить, обтачивать. Но если обе руки должны быть свободны, то предмет должен быть затиснут в тиски, а тиски и работник соединены непосредственно или с помощью третьего тела в виде рычага, клетки, каркаса. Четырехрукие могли бы держать предмет в задних конечностях, а инструмент в передних.

Когда пилят, режут, сверлят, то давят на пилу, на нож, на буровик. Инструмент давит на обрабатываемый предмет, на хлеб, а хлеб, в свою очередь, давит на орудие, орудие на руку, благодаря чему тело работающего приходит в движение и удаляется от изделия. Понятно, что и тут нужна связь человека с предметом работы. Также ноги, или другие члены тела, должны быть в связи с тем же каркасом, с которым соединено подвергаемое давлению тело. Многие работы основаны на давлении не силою удара, но непосредственно мускульною силою. Все силы действуют в эфире совершенно так же, как и на Земле; надо только исключить тяжесть.

Ходить по плоскости обыкновенным образом, конечно, нельзя; первый шаг уносит шагающего от платформы — только он ее и видел; происходит это от давления ноги на пол. Лазать можно по деревьям, столбам, натянутым веревкам так же, как и на Земле, только при этом требуется мускульное усилие и то только для одоления инерции тела.

Повороты человека

Интересно знать, как человек может без опоры делать повороты всего тела, как получать вращение вокруг продольной или поперечной оси своего тела, как останавливать данное вращение и переделывать его в другое, иной скорости, вокруг другой оси. Так же, как это совершать с другими телами, например с жилищами. При неподвижной опоре, конечно, это делается так же просто, как на Земле, т. е. схватывая руками или ногами неподвижный предмет и слабо действуя мускулами. Но как поворачиваться без опоры?