Адольф Кетле. Его жизнь и научная деятельность

Глава V

Кетле как математик и физик.—Открытие свойств апланатических линий.—Работы по метеорологии и физике земного шара.– Де ла Рив о заслугах Кетле в метеорологии и физике земного шара.– Значение систематических наблюдений для этих наук.– Морская конференция.– Метеорологический конгресс и его значение для науки и жизни.– Поручение, данное Кетле правительством, устроить в Генте, Остенде, Антверпене и Бридже небольшие обсерватории, а в сорока других городах – солнечные часы.– Командировка в Париж с целью сверить бельгийские эталоны мер и весов с французскими оригиналами.—Поездка в Пизу на конгресс итальянских ученых.

Первый период жизни Кетле принадлежит исключительно математике. От математики он мало-помалу переходит к физике, затем – к метеорологии и астрономии и, наконец, – к статистике, на поприще которой Кетле приобрел свою европейскую известность.

Физико-математические науки обязаны Кетле изданием первого специального журнала по этим предметам в Бельгии. В 1825 году вышел первый том этого журнала под заглавием «Correspondence mathématique et physique». Редакторами его были Кетле и Гарнье. Но уже со следующего года журнал стал выходить под редакцией одного Кетле.

Журнал этот первоначально задался целью возбудить среди образованной публики любовь к физико-математическим наукам и способствовать, по возможности, изучению этих наук. Для этой цели каждый выпуск журнала, разделенный на несколько отделов (чистая математика, физика и метеорология, физика земного шара, а позднее также статистика), содержал в начале каждого отдела вопросы и задачи, решения которых помещались в следующих выпусках. Выпуски первого года издания почти всецело состояли из статей, написанных редакторами. Вскоре, однако, характер журнала изменился: он стал местом, куда стекались работы лучших бельгийских математиков, и многим из тех, имена которых впервые встречаются на страницах этого журнала и которые впоследствии приобрели почетное имя в науке, именно этот журнал и дал возможность свободно развить их способности и таланты. Кроме того, Кетле успел заинтересовать выдающихся иностранных ученых своим предприятием, и среди его иностранных сотрудников мы встречаем даже таких знаменитостей, как Шаль, бессмертный основатель так называемой новой геометрии.

Влияние Кетле на характер журнала в высшей степени замечательно. Несмотря на большое число выдающихся сотрудников, журнал, тем не менее, самым очевидным образом менял свою физиономию, по мере того как изменялись интересы Кетле к различным отраслям положительных наук. Нося вначале чисто математический характер, он мало-помалу стал все больше уделять места работам по физике, метеорологии и под конец стал в весьма значительной степени заниматься даже вопросами статистики: так что, когда к концу 30-х годов интерес Кетле к чистой математике совершенно ослаб, а его главные работы по астрономии, метеорологии и т. д. стали появляться в издаваемом им с 1834 года «Ежегоднике обсерватории», журнал, лишенный деятельной поддержки со стороны своего редактора, должен был прекратить существование.

В журнале «Correspondence mathématique et physique» Кетле поместил большинство своих лучших работ по математике и физике. Предметом его математических исследований были, главным образом, некоторые особенно замечательные по своим свойствам конические сечения, имеющие между прочим приложение в оптике – отделе физики, которым Кетле по преимуществу занимался. Не вдаваясь в изложение этих работ, мы находим, однако, нужным указать на то, что они произвели в некотором смысле сенсацию в ученом мире. Из письма знаменитого французского математика Шаля, которым тот отвечал Кетле на его приглашение заняться поднятыми им спорными математическими вопросами, видно, что он очень высоко ценил научное значение математических исследований Кетле.

«Открытые Вами особенности апланатических линий заслуживают каждая в отдельности стать предметом отдельного исследования. Я уверен, что, ввиду важности вопроса, многие геометры откликнутся на ваш призыв принять участие в изучении этих кривых, но в то же время я уверен, что слава, которая выпадет на их долю, не будет особенно велика: ввиду Ваших блестящих работ им ничего не останется сделать, как только извлечь выводы из данных, изложенных Вами с такой ясностью и уменьем».

Кроме этих работ, Кетле написал по приглашению «Британской ассоциации для споспешествования развитию наук», на съезд которой он был в 1833 году официально послан бельгийским правительством, «Обзор современного состояния математических наук в Бельгии». Доклад этот появился в печати в 1835 году. В 1864 году Кетле выпустил эту работу вторым изданием, совершенно ее переработав и значительно дополнив, так что она с полным правом получила заглавие «История математических и физических наук в Бельгии».

Главные работы Кетле по метеорологии и физике земного шара начались с переселением его в обсерваторию в 1832 году. Из прежнего времени известны только его наблюдения над магнитной иглой, произведенные им при помощи неудовлетворительных инструментов в саду строившейся обсерватории в 1830 году. Это были первые наблюдения подобного рода в Бельгии, и они составляют, таким образом, в некотором смысле эпоху в истории физико-математических наук этой страны. Какого мнения Араго был о работе Кетле, можно видеть из того, что он по собственному побуждению и без ведома автора представил ее в Парижскую академию наук и затем по согласованию с Кетле напечатал в «Annales de chimie et de physique».

С переселением в обсерваторию Кетле тотчас же организовал правильные и периодические наблюдения, касающиеся метеорологии и физики земного шара.

Из работ Кетле по названным наукам обращают на себя главным образом внимание, во-первых, его наблюдения над температурой Земли, во-вторых, его работы по электричеству воздуха и, наконец, результаты наблюдений над так называемыми воздушными волнами.

Что касается наблюдений над температурой Земли, то они вообще были еще очень редки в то время. В 1827 году знаменитый французский математик Фурье издал свой «Mémoire sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires» [15], в котором впервые с ясностью и убедительностью было указано на важность этого вопроса. Автор приглашал ученых заняться этим вопросом, для разъяснения которого нужны были главным образом периодические наблюдения, произведенные в различных местах в один и тот же промежуток времени. Его зов оставался, однако, гласом вопиющего в пустыне, пока этим феноменом не заинтересовался Кетле.

В заседании Брюссельской академии наук от 25 декабря 1840 года он указывает на важность изучения колебаний температуры Земли для метеорологии, геологии и геометрии, читает доклад «О температуре Земли», в котором говорит, между прочим, следующее: «Изучение дневных и годичных вариаций температуры Земли имеет теперь значение не только по новизне предмета; оно важно также для метеорологии, ибо уже теперь удалось доказать существование связи между изменениями температуры Земли и температуры атмосферного воздуха. Кроме этого, изучение температуры Земли поможет нам разъяснить многие вопросы геологии, которые до сих пор кажутся неразрешимыми. Наконец, оно важно также для геометрии, давая возможность проверить путем наблюдения многие очень важные геометрические построения, сделанные славными представителями этой науки».

Заинтересовавшись названной работой Фурье, Кетле вскоре после переселения в обсерваторию установил в саду ее инструменты, нужные для произведения наблюдений над температурой Земли. Поданный им пример нашел подражателей среди ученых директоров обсерваторий различных стран, и занятию этим феноменом был таким образом дан благотворный по своим последствиям толчок.

О работах Кетле по воздушному электричеству мы находим очень лестный отзыв у знаменитого физика Де ла Рива:

«Публикация Кетле по вопросу о воздушном электричестве является работой первой важности… Опыты Эрманна и Соссюра давно уже доказали, что электричество, обладая почти одинаковой интенсивностью в одном и том же горизонтальном слое, в вертикальных слоях имеет, напротив, весьма различную интенсивность. До сих пор, однако, не существовало наблюдений, сделанных со специальной целью определить соотношение между различными высотами и напряжением электричества. Этот пробел с успехом восполнил Кетле».

Что это в самом деле было работой первостепенной важности, можно судить из того, что результаты исследований Кетле над воздушным электричеством обратили на себя всеобщее внимание. Знаменитый английский физик и химик Фарадей сделал их предметом публичной лекции в Королевском британском институте, точно так же, как другой знаменитый английский ученый, известный изобретатель электрического телеграфа Уитстон, прочел о работах Кетле доклад на публичном заседании британской ассоциации наук в Бирмингеме в сентябре 1849 года.

Кроме целого ряда статей и трактатов по метеорологии и физике земного шара, Кетле написал два крупных сочинения: «Sur la physique du globe» в 1861 году и «Metéorologie de la Belgique comparée à celle du globe», изданную шесть лет спустя. Разбирая первое сочинение, упомянутый выше физик Де ла Рив подчеркивает, что Кетле первому удалось сгруппировать богатый материал, дающий возможность открывать закономерность в области тех явлений, в которых человеческая мысль раньше не замечала никакой правильности, говорит следующее:

«Мало найдется физиков, способствовавших в такой степени развитию тех отраслей естественных наук, которые известны под названием метеорологии и физики земного шара, как Кетле. И не только ввиду того длинного ряда наблюдений разнообразнейшего характера, сделанных им с таким большим талантом, Кетле достоин занять одно из первых мест среди метеорологов; еще большая заслуга его заключается в том, что он сумел соединить в одно целое наблюдения, сделанные в различных частях земного шара, – обстоятельство, сделавшее единственно возможным нахождение общих законов в областях, которые еще так недавно считались совершенно недоступными научному познаванию».

И в самом деле, если принять во внимание то обстоятельство, что те естественные явления, которые принадлежат к области метеорологии и физики земного шара, отличаются от других естественных явлений именно тем, что они имеют крайне неопределенный характер, который в некоторой степени может быть установлен только после долгих и многочисленных наблюдений, произведенных при разнообразных условиях, в различных местах и в разное время, то станет ясным, что установление единообразных методов наблюдения, с одной стороны, и соединение результатов, сделанных при помощи этих методов наблюдений, в одно целое, с другой, – является заслугой, выше которой трудно себе представить в тех областях знания, о которых идет речь. До сих пор еще названные науки очень далеки от совершенства, но то, что достигнуто, достигнуто единственно благодаря тому обстоятельству, что ученые всего мира работают на основании одной и той же программы одними и теми же методами: малейшее обобщение, самый малозначащий вывод возможен здесь только на основании всех без исключения наблюдений, сделанных в различное время в различных частях света. Ничего подобного мы не встречаем в другой какой-либо отрасли естественных наук. Кетле наука именно и обязана, во-первых, указанием на верное значение одновременных наблюдений в различных местах над одними и теми же явлениями и, во-вторых, что самое главное, – выработкой первой программы таких наблюдений как периодического, так и непериодического характера[16].

Под конец мы считаем нужным сказать еще несколько слов относительно работы Кетле, касающейся атмосферных волн.

В этой книге впервые подробно, на основании периодических наблюдений, описывается форма, величина и быстрота атмосферных волн и определяется система этих волн в центральной Европе. Тут же Кетле развивает свою гипотезу, согласно которой атмосфера состоит из двух слоев, совершенно отличающихся друг от друга. Нижний слой и есть та часть атмосферы, в которой происходят все волнообразные течения, бури и другие атмосферные явления, в то время как верхний слой, легкий и неподвижный, опирается на первый. Работа эта по новизне предмета произвела сильное впечатление; результаты исследования Кетле передавались почти всеми более или менее заметными журналами, и хотя наука впоследствии отвергла означенную выше гипотезу Кетле, его труд тем не менее и до сих пор сохранил исторический интерес как одна из первых систематических работ по вопросу о природе и значении атмосферных волн.

Вышесказанным, однако, не ограничивается значение Кетле в метеорологии. По инициативе знаменитого американского мореплавателя и физика Мори Кетле побудил бельгийское правительство пригласить морские державы на конференцию в Брюссель для установления и выработки однообразных способов наблюдения над направлением и силой морских течений. Конференция состоялась 18 сентября 1853 года; десять государств прислали своих представителей; представителем Бельгии был Кетле, который единогласно и был избран председателем этой конференции.

Блестящие результаты, достигнутые этим собранием, навели Кетле на мысль воспользоваться благоприятным обстоятельством для созыва международного конгресса с целью выработки общих принципов периодических наблюдений над метеорологическими явлениями вообще и однородного издания полученных результатов. Важное теоретическое и практическое значение подобного шага было очевидно для всех; тем не менее Кетле долго пришлось бороться, пока ему удалось преодолеть все трудности, и только двадцать лет спустя его старания в этом направлении увенчались успехом. 2 сентября 1873 года собрался первый международный метеорологический конгресс в Вене, где тогда проходила всемирная выставка; Кетле сам, по болезни, не мог явиться на этот конгресс; его заменил сын, к тому времени успевший приобрести своими работами по астрономии и метеорологии весьма почтенное имя в науке. Несмотря на отсутствие Кетле, занятия конгресса велись и были закончены вполне в его духе, в духе тех принципов, которые он положил в основание упомянутой выше программы наблюдения над периодическими естественными явлениями. Важнейшим результатом этого конгресса было то, что все цивилизованные страны покрылись густой сетью метеорологических станций, задача которых – наблюдать все явления атмосферы и отмечать происходящие в них изменения. Это дало возможность уже теперь с чрезвычайно большой вероятностью предсказывать изменения погоды, появление бурь и т. п., что, конечно, имеет весьма важное значение в практической жизни, в особенности для сельского хозяйства, мореплавания и прочего. Принимая во внимание те успехи, которые сделала метеорология со времени конгресса, – успехи, сделанные притом главным образом благодаря решениям этого конгресса, – нам без дальнейших рассуждений станет понятным, сколь многим эта наука обязана Кетле, явившемуся единственным инициатором конгресса, богатого столь важными последствиями. Оставим теперь область естественных наук, где Кетле приобрел себе столь славное и незабвенное имя, и обратимся к той области, где его деяния затмевают своим блеском не только все, что было сделано в этой области до него, но в такой же степени и то, что было сделано многочисленными последователями, шедшими по его стопам, вплоть до наших дней. С другой стороны, эти деяния по своему значению далеко оставляют за собою все то, что было совершено самим Кетле в других отраслях человеческого знания, несмотря на то, что и последнего было бы достаточно, чтобы сделать его имя известным всему миру и обеспечить за ним искреннюю и глубокую благодарность многих поколений.

Однако прежде чем перейти к рассмотрению работ Кетле в области социальных наук и характеристике его деятельности в области статистики, мы хотим закончить эту главу передачей еще некоторых событий из жизни Кетле, принадлежащих ко второму периоду, который, как мы видели, был посвящен, главным образом, занятию астрономией и метеорологией.

В 1836 году правительство поручило Кетле устроить маленькие обсерватории в Генте, Остенде, Антверпене, Бридже, а в сорока других городах королевства – устроить солнечные часы. Дело в том, что с распространением железных дорог сделалось необходимым более или менее точное определение времени, что при тех условиях, при которых раньше определялось время, было абсолютно невозможно. Часы шли различно не только в различных городах, но и в одном и том же городе часы различных участков почти никогда не согласовались друг с другом, и разница во времени доходила часто до 30 минут или даже до целого часа. Устранить эти иногда очень неприятные по своим последствиям неправильности можно было только тем, что часовщикам дана была возможность сверять свои часы с другими, в верности показаний которых не могло быть никакого сомнения. Достижение этой цели и имело в виду правительство. Конечно, в настоящее время, когда посредством телеграфа является возможность из одного центрального пункта сообщать все необходимые сведения относительно времени в самые отдаленные уголки страны, не представляется надобности прибегать к указанным выше средствам; но в то время это был единственный путь, ведущий к цели[17].

Весь 1837 год Кетле потратил на работу по установлению заказанных им в Лондоне меридиальных телескопов в названных выше городах, и только в 1838 году мог приступить к устройству солнечных часов в городах, назначенных правительством. До сих пор еще эти часы, устроенные им на стенах церквей, городских ратуш или других общественных строений, известны во многих бельгийских городах под названием «Кетлиевых часов».

В 1839 году Кетле был командирован правительством в Париж для сверки национальных бельгийских эталонов мер с французскими. До международной конференции 1875 года, создавшей международное бюро, в котором хранятся эталоны мер и изготовляются таковые для отдельных государств, всякое государство, принявшее метрическую систему, находилось в этом отношении в полной зависимости от Франции, будучи вынужденным пользоваться имеющимися там эталонами и учреждениями, служащими для составления дубликатов. В Париже Кетле нашел помощников для выполнения своей задачи в лице Араго и Буварда, так что, когда он после своего возвращения в Брюссель сообщил академии наук результаты своих работ, последняя вотировала ему и его знаменитым сотрудникам благодарность за оказанную ими Бельгии услугу, способствующую сближению населения этой страны с великой французской нацией на поприще цивилизации и культуры.

В том же году Кетле присутствовал на съезде итальянских ученых в Пизе, где ему был устроен чрезвычайно торжественный прием, главным образом, со стороны многочисленных итальянских последователей его морально-статистических взглядов, с которыми мы познакомимся в следующих главах.