Изложение системы мира

Притяжение и отталкивание маленьких тел, плавающих на поверхности жидкости,— вот ещё капиллярные явления, которые можно подвергнуть анализу. Вообразим две параллельные плоскости, сделанные из одинакового материала и вертикально погруженные своими нижними концами в безграничную жидкость. Предположим сперва, что эта жидкость опускается между ними. Ясно, что между плоскостями это понижение будет значительнее, чем снаружи от них, и тем больше, чем больше эти плоскости сближены. В силу этой разности плоскости, очевидно, будут придавлены одна к другой наружной жидкостью. Получается тот же эффект, если жидкость поднимается между плоскостями. Чтобы это показать, вообразим во внутренней жидкости бесконечно узкий вертикальный канал, проходящий через самую низкую точку её поверхности, и предположим, что этот канал изгибается горизонтально, чтобы закончиться в точке внутренней поверхности одной из плоскостей, более поднятой, чем наружная жидкость. Эта точка будет испытывать в первую очередь давление атмосферы, а затем давление жидкости, содержащейся в вертикальной ветви канала. Но эти давления уменьшаются действием жидкого мениска, который отсекается касательной плоскостью в самой нижней точке поверхности внутренней жидкости, и это действие уравновешивается весом всего столба жидкости, содержащейся в вертикальной ветви канала, если предположить, что она продолжается до поверхности уровня неограниченной жидкости. Поэтому, внутренняя точка плоскости испытывает давление, меньшее атмосферного, которое прижимает соответствующую внешнюю точку. Эта разность давлений стремится сблизить обе плоскости. Анализ приводит к такой теореме: независимо от того, поднимается или опускается жидкость между плоскостями, давление, которое каждая плоскость оказывает на другую, равно весу жидкой призмы, высота которой есть полуразность поднятия крайних точек контакта с жидкостью внутри и снаружи плоскости, а основание есть часть плоскости, заключённой между горизонтальными линиями, проведёнными через эти точки. Отсюда следует, что когда плоскости очень сближены, их стремление соединиться возрастает в отношении, обратном квадрату их взаимного расстояния. Таким образом, с помощью промежуточной жидкости силы, действие которых чувствительно только на неуловимых расстояниях, производят силу, действующую на заметных расстояниях, по закону всемирного тяготения.

Если две плоскости сделаны из таких различных материалов, что жидкость понижается снаружи от одной из них в такой же степени, как поднимается снаружи от другой, они взаимно отталкиваются. Поверхность жидкости между ними будет иметь горизонтальную линию перегиба на уровне поверхности наружной жидкости. Внутри жидкость будет меньше поднята около плоскости, которая её поднимает, чем снаружи. Однако мы видели, что тогда давление больше с той стороны, где жидкость поднята меньше. Подобно этому, поскольку жидкость больше понижена снаружи от плоскости, которая её понижает, чем с внутренней стороны этой плоскости, внутреннее давление больше; поэтому обе плоскости стараются отдалиться одна от другой, и это стремление имеет место, каково бы ни было их сближение. Иначе обстоит дело, если есть разница между поднятием жидкости снаружи от одной из плоскостей и её опусканием снаружи — от другой. Анализ показывает, что они начинают с отталкивания, но если продолжать их сближать, это отталкивание сменяется притяжением, которое возрастает по мере их взаимного сближения, причём жидкость внутри них безгранично поднимается или опускается. Во всех случаях, отталкиваются ли плоскости или притягиваются, поскольку они действуют одна на другую только через капиллярность, действие всегда равно противодействию. Опыт подтвердил эти выводы теории.

Наконец, взвешенное состояние тел на поверхности жидкости с меньшим удельным весом, чем у этих тел, также является капиллярным явлением, которое можно подвергнуть анализу. Оно может иметь место только тогда, когда эти тела своим капиллярным действием оттесняют жидкость. Тогда, как можно себе представить, для равновесия они должны возмещать своим весом вес оттеснённой жидкости. В общем случае возрастание веса тела любой формы, вызванное капиллярным действием, равно весу объёма жидкости, которую оно поднимает над уровнем благодаря этому действию, а если жидкость выдавлена вниз, возрастание веса сменяется уменьшением, и тогда вес уравновешенного тела равен весу объёма жидкости, подобного тому, что был вытеснен телом, в связи с тем, что оно занимает пространство под уровнем, либо потому, что оно оставляет часть пространства пустым, оттесняя жидкость капиллярным действием.