Учитывая мой опыт участия в полетах, как члену Научно-технического комитета Всероссийского аэроклуба, мне предложили организовать ряд полетов с научной целью. Комитет аэроклуба поручил мне создать особую воздухоплавательно-авиационную комиссию для научных исследований. Затем ее переименовали в Комиссию научных полетов. Она начала свою деятельность с исследования влияния высоты и условий полетов на физиологическое состояние человека. В ее составе совет аэроклуба учредил медицинскую комиссию из 30 человек, среди которых были врачи, ученые и пилоты. Члены медицинской комиссии положили начало русской авиационной медицине.
Для организации физиологических наблюдений комиссия наметила провести ряд свободных полетов. Участником первого полета посчастливилось стать мне 4 апреля 1914 года вместе с командиром аэростата Н. А. Яцуком и доктором И. С. Цитовичем.
Воздухоплавание с момента своего зарождения сроднилось с метеорологией и стало прочной основой ее развития, средством изучения атмосферы. Я сам во многих полетах производил метеорологические исследования и высоко ценил результаты исследований других ученых, полученные на летательных аппаратах.
После революции я уже не летал сам на аэростатах, но принимал участие в анализе научных данных полетов других ученых. Так, например, проанализировав результаты наблюдаемых дифракционных явлений, мне удалось оценить размеры облачных частиц. Наблюдения показали, что наименьшие частицы имеются на краях кучевого облака, где, например, в полупрозрачных выступах, выходивших из нижнего основания облака, были отмечены капли радиусом 0,0071 мм. Особенно крупные капли наблюдались в наиболее высоком слое облака, даже и в том случае, когда интенсивность вихревых движений в облаке и его рост указывали на процесс его развития. Здесь капли достигали радиуса 0,011 мм. Такой рост капель я объяснял конденсацией водяного пара на уже ранее образовавшихся капельках тумана. Мне кажется, что я первым дал данные о микроструктуре конвективных облаков и ее эволюции.
Одним из первых я предложил использовать наблюдение дифракционных явлений для определения размеров облачных капель с самолета, т. е. при наблюдении облачных образований сверху. До меня этот метод применялся только для изучения наземных туманов и облаков, наблюдаемых с земли.
Моими рекомендациями заинтересовался Ленинградский институт экспериментальной метеорологии, и в 1934–1936 годах этот метод был рекомендован для наблюдения в свободной атмосфере. И эти измерения подтвердили мои расчеты о размерах капель.
Я обращал внимание на необходимость серьезной постановки изучения электрических явлений в атмосфере. Это стало ясным после одновременной гибели трех аэростатов от молний на XII Международных состязаниях сферических аэростатов 23 сентября 1923 года в Брюсселе. Я думаю, что в результате этих наблюдений мы еще встретим много неясных и нерешенных вопросов.
Я много занимался вопросами безопасности полетов на аэростатах и предложил для спасения экипажа экваториальный пояс, действие которого заключается в превращении аэростата в парашют в случае опасности в полете.
Мне довелось читать в открытой при аэроклубе Авиационной школе лекции о культурном значении полетов для человечества и цикл лекций «Систематический курс воздухоплавания и авиации». В нем я излагал историю воздухоплавания и авиации, рассматривал перспективы развития авиации.
Я читал лекции не только в аэроклубе, но и выступал с ними почти в 50 городах России. В своих лекциях «Крылатая эра», «В высоту», «Прошедшее и будущее воздухоплавания и авиации» я говорил не только о достижениях авиации, но и о несоответствии деспотического государственного строя старой России идеалам окрыленной жизни человечества, за что после чтения почти каждой лекции присутствующие на ней представители власти делали мне выговор.
С учетом этих заслуг в 1917 году мне поручили председательствовать на Всероссийском съезде летчиков в Ярославле.
С первых лет советской власти В. И. Ленин уделял большое внимание развитию науки, а также авиации. Он стремился поставить на службу пароду все достижения науки и техники, и, естественно, авиацию. Поэтому в январе 1921 года я написал письмо В. И. Лепину с предложениями о создании воздушного флота в России. Секретариат главы правительства уже через два дня предложил мне обратиться к Склянскому (Реввоенсовет республики) и Акашеву (Воздухофлот). В тот же день я с ними встретился, и мы составили план будущих действий по созданию воздушного флота.
Мной написано свыше 20 статей и книг по авиации и воздухоплаванию.
Четвертый рассказ в моей книге «На границе неведомого» называется «Почему мы не рассыпаемся», он посвящен вопросу о природе сил, цементирующих Вселенную и мешающих галактикам, звездам, планетам и различным телам на их поверхности рассыпаться на составляющие их атомы. Я полагал, что роль своеобразного «цемента» играют атмосферы, обязательно возникающие вокруг всех тел во Вселенной. Подробно обсуждая свою гипотезу молекулярного сцепления, я провел аналогию между атмосферой Земли и атмосферой Солнечной системы, которой является зодиакальный свет, и пришел к выводу о важной роли «мировых атмосфер». Все, что мы видим: газы, жидкости, эластические и твердые вещества, звезды, планеты, кометы, даже сами полуэфирные элементы зодиакальных атмосфер, — все это, едва попав за пределы мировой атмосферы, тотчас разлетится на атомные компоненты, пока эти новые химические элементы не образуют новой мировой атмосферы, достаточной для сдерживания остатков от распадения. Без мировых атмосфер вся Вселенная осталась бы однородной пустыней.
Идея мировых атмосфер, с помощью которых можно было объяснить различные свойства, приписывавшиеся в то время физическим телам, в том числе инерцию и гравитацию, наиболее детально рассмотрена в моей книге «Основы качественного физико-математического анализа». Проанализировав все, что было тогда известно о гравитационных, электрических и магнитных полях, я предложил объяснить эти явления свойствами полей, или «мировых атмосфер», как я их называл. Я высказал предположение о том, что зодиакальная атмосфера Солнечной системы могла бы играть роль эфира в электродинамике Максвелла.
Изучение свойств зодиакальной атмосферы я продолжил в книге «Законы сопротивления упругой среды движущимся телам». В ней я подробно рассмотрел особенности движения тел различной конфигурации в земной атмосфере, разработал на этой основе теорию сопротивления среды и применил ее к решению вопроса о сопротивлении межзвездной среды движущимся в ней небесным телам. Это сопротивление оказалось ничтожно мало. Так, Земля в своем движении по орбите испытывала максимальное сопротивление на ее переднюю поверхность, не превосходящее давления гирьки весом 2,3 грамма.
Понятно, что такое ничтожное противодействие окажет лишь совершенно неощутимое влияние на скорость орбитального движения нашей планеты. Сопротивление межзвездной среды движению в ней всей Солнечной системы оказалось еще меньшим.
Следующий рассказ — «Неисчислимое как один из распределительных факторов в жизни природы».
Я всегда понимал ограниченность детерминизма, свойственного ньютоновой механике. Есть законы природы, носящие вероятностный характер. Анализируя различные физические явления и события, изучаемые теорией вероятностей, каждое из этих событий, как и факт нашей собственной жизни или проявления нашего свободного, сознательного выбора, суть только определенные эпизоды в жизни одного целого — Вселенной. А потому и присутствие в каждом частном испытании, подчиняющемся теории вероятностей, известной доли произвольного, т. е. не поддающегося никакому подсчету, никакому предвидению и не выразимого никакой точной формулой, и является характеристикой всей бесконечной Вселенной, всей бесчисленности действующих в ней влияний.
Теории вероятностей я не посвятил специальных работ, но эта математическая теория занимает значительное место в моих исторических сочинениях.
А вопрос применения статистических методов к естествознанию, и конкретно к биологии, меня волновал еще в Шлиссельбурге. Там я написал работу «Факторы биологической эволюции», изданную только в 1936 году.
В этой работе рассматривались вопросы наследственности и изменчивости. Так, например, при бесполом размножении происходит утеря широких эволюционных возможностей. Этот способ не дает видам прочности и устойчивости, дробит породу на новые частные вариации. Половое же размножение, напротив, дает виду эволюционную перспективность, совершенствует его как одно целое.
Далее я перешел к статистическому рассмотрению законов наследственности. Первый закон гласит, что общее действие всей суммы наследственности побуждает всякое вновь нарождающееся существо быть математически похожим на среднюю норму его исторических предков. Второй закон касается отклонений от средней нормы. Любой материал, взятый для исследования и поддающийся измерению, например, окружность грудной клетки, скорость бега различных людей и др., красноречиво говорит нам, что любое качество при передаче его потомству варьируется всегда по одному и тому же строгому закону, который теория вероятностей уже давно выработала и математически сформулировала для всех случайных событий неорганического мира.
Потом я перешел к обоснованию приложимости математического подхода к процессу эволюции. То есть возможности вычисления хода эволюции всякого определимого численно качества за определенный промежуток времени.
Я выделил следующие факторы эволюции: элиминирующее действие среды на менее приспособленные виды, борьба за существование, половой отбор. Признавая ведущее значение в эволюции дарвиновских факторов борьбы за существование и естественного отбора, я вместе с тем принимал и ламарковский принцип — приспособление к среде через упражнение органов. Трактуя борьбу за существование как фактор эволюции, я обратил внимание на разные типы борьбы: межвидовую и внутривидовую борьбу. Динамическая сущность биологической эволюции действительно отражается в стати