关于以太和重力

关于以太和重力^[7]

很久以前我就答应把我关于我们所谈到的那些物理性质的一些想法寄给您。如果我不认为我有责任遵守我的诺言的话，那么要把这些想法寄给您，我根本就应感到惭愧。事实是，我对这类事物的观念并没有很好加以消化，以致我自己对之也十分不满。而把我不满的东西告诉别人，我就很难认为是适宜的，尤其是在自然哲学方面，在那里没有根据的想象是层出不穷的（所以我特别认为不应当那样做）。但是由于我已经答应了你，并且昨天我还碰见一位朋友莫利维勒先生，他告诉我他正在前往伦敦的途中，并想前来拜访您而给您添麻烦，所以我就不愿放弃这个机会请他把这封信带了去。

由于您所希望于我的，只是对一些事物的性质加以阐明，所以我现在就以假设的方式把我所领会到的东西叙述如下。

1．我假定有一种无所不在的以太物质，它能收缩也能伸展，非常富有弹性，一言以蔽之，它在各方面都很像空气，只是远比它要微细。

2．我假定这种以太能渗进所有粗大物体，但在它们的孔隙中要比在自由空间中稀薄，而且孔隙愈细而愈稀薄。我认为这就是（和其他原因一道）光之所以入射到这些物体上时要向垂直线一边弯折，两块抛得很光的金属之所以在一抽空了的容器中能附着在一起，（水银）之所以有时能升到玻璃管的顶端的原因，虽然这高度已超出30英寸很多，而且也是一切物体中各部分之所以能附着在一起的主要原因之一。它也是产生过滤现象的原因和当细玻璃管插入静止的水中时水在管中能升到高出水面的原因，因为我认为以太不但在感觉不到的物体孔隙中较为稀薄，而且甚至在像这些管子的感觉得到的腔穴中也比较稀薄。同一个原理也可以解释何以溶剂会剧烈地渗进到为它所溶解的物体的孔隙中去，因为周围的以太和大气一道把它们挤压在一起。

3．我认为以太在物体之内稀薄，而在物体之外稠密，其间不是由一数学表面把它们分开，而是一个逐渐扩展到另一个中去。在离物体表面某一短距离地方，外面的以太就开始逐渐变得稀薄，而里面的就开始逐渐变得稠密，在这中间地带以太经历着一切程度的密度变化。这就是所以光在格里马尔迪的实验中经过刀口或者其他不透明物体时会转向一边或者仿佛是被折射的原因，而且在这折射中就产生各种不同的颜色。……

4．当两个物体一个对一个运动而互相走近时，我认为它们之间的以太会变得比以前稀薄，而逐渐变得稀薄的空间也就是在从两表面各向对方伸展的地方。至于其所以会如此，就是因为以太在两物体之间的这条直线通道中不能像在它们互相趋近以前那样自由地运动和上下移动。……

5．现在根据第四个假定得出，当两个物体互相趋近而走得这样靠近，足以使它们之间的以太开始变得稀薄时，它们就将开始不愿再走得更近，而力图彼此离开，这种情况将随着物体愈来愈接近而增加；因为在这接近过程中物体使它们中间的以太越来越变得稀薄。但当最后它们走得这样靠近，使物体周围的外界以太的压力超过物体间稀薄以太的压力很多，足以克服物体不愿彼此接近的时候，这一超压部分将迅猛地把它们推在一起，使它们像在第二假设中所已说过的那样很紧密地附着在一起。……但是如果两物体相对走得较近，以致它们中间线上的以太……变得比周围的稀薄，那么周围以太的密度将超过中间以太的密度，而这超越的部分将引起一种使两物体彼此靠近的压缩，并且当两物体越加接近时，这种压缩就会变得很大，以至于克服前面说过的物体要彼此离开的倾向，结果它们反而会走到一起并黏附在一道。反过来，如果有一种力迫使它们彼此分开这样一段距离，在这距离下离开的企图开始胜过接近的企图，那么它们将重新彼此分开。因此我认为，主要就是由于这个缘故，一只苍蝇能在水上行走而不润湿其脚，也就是说不接触到水；两块磨得很平的玻璃非用压力就不能互相接触，不仅如此，即使是一块平的，一块稍凸的也是这样；尘埃粒子不能用紧压的方法使它们附着在一起，像它们完全接触时所能做到的那样；沾染物质的微粒和溶解于水中的盐不是根据自己的意愿想凝结而沉于底上，而是散布在整个液体之中，而且当你加进更多的液体时它们就更要扩张。同样情况，蒸汽、呵气和气体的微粒彼此之间也都有一定距离，而且在大气给它们的压力所许可的情况下，它们就力图彼此离开，越远越好，因为照我看来，蒸汽、气体和呵气这种称为大气的混合物质，只不过是地球所由组成的各种物体的微粒，所以根据上述原理这些微粒也就彼此分开并保持一定距离。……

不但微粒的大小，而且它们的密度，也助长了气体物质的持久性，因为在这些微粒之外的以太，其密度要超过其内的以太多得多，这就使我有时想起，真正有持久性的气体可能来源于金属，因为没有一种物质的微粒比金属的微粒更为稠密。我认为这也是为实验所证实了的。因为我记得有一次在《哲学议事录》中读到，惠更斯先生已在巴黎发现由溶解酒石酸而得到的气体将在两三天时间内又凝结而沉淀下来，但是由溶解一种金属而得到的气体则一点也不会凝结或者再溶解。所以如果您考虑到，如何由于地球内部的不断发酵而有气体物质从各种物体中上升，而所有这一切就共同形成大气，并且再考虑到所有这些中以金属的为最能持久，那么，您或许不会对于这种把大气中实际是真正气体的那最持久的部分应该由这些金属物质组成的看法，看作是极不合理的，尤其因为这部分在大气中是最重的部分，因而必须下落到大气的下层而浮游在地面之上，并把较轻的呵气和蒸汽漂浮起来，使之大量浮游在它们上面。所以我说，既然从地球内部由于酸性溶剂的作用而升起的这种金属呵气应该这样，那么真正的持久的气体也应该这样。因为这种持久的气体，据理说来以其处于最低下一层而应被看作大气中最有重量的部分，它由于容易促使混在其中的蒸汽上升，所以能浮托雾气和雪云，并漂起粗而重大的烟雾而暴露其粗重性。气体也是大气中最不起作用的部分，如果把浮游在其中的较纤细的呵气和气精去掉，它就根本不能给生物以养料，因而还有什么东西比金属物体更不起作用和更不能充当养料的呢？

我也想在这里提出一个猜测，这是我在写这封信时所想到的；它是关于重力的原因问题。为了解释它，我假设以太由许多在其微细度方面相差极其微小的部分所组成。在物体的孔隙中，较精细的以太比较粗大的以太要多得多，但后者比在空旷空间里的较粗大的以太却要少得多。因此在地球这个大物体中，较粗大的以太与较精细的相比，比之在空气范围内要更少。但空气中较粗大的以太影响地球上面的一层，而地球中较精细的以太影响空气的下面一层，以太就是按这种方式从空气顶端到地面，再从地面到地球中心，不知不觉地变得越来越细。试设想一个物体悬浮在空气中，或者在地上躺着，根据假设，物体上部孔隙中的以太比下部孔隙中的要粗大，这种粗大的以太和下面精细的以太相比，不太会留在这些孔隙之中，它宁愿跑出而让位于下面精细的以太，而如果上面没有物体下降，以便在上面留出位置，下面的以太也不能跑进去。

前面提到的一些事物，如用以太各部分的微细度逐渐在变化的假定，也许可以进一步加以说明而更能予以理解；但是从我所说的话中，您将容易识别我这些猜测是否有一点儿可取之处，但这是我所希望达到的目的。以我而论，我对这种性质的东西很少有兴趣，如果不是你的鼓励打动了我，我想我决不会为它们而多费笔墨。所以如有不妥之处，我希望您能多多原谅。

（王福山等译）