Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга)
Шрифт:
Как и все великие естественнонаучные открытия, новое учение о свете имело теоретико-познавательное значение. Старое метафизическое положение о непрерывности природных процессов, которое было основательно поколеблено Планком, Эйнштейн отбросил в гораздо более обширной области физических явлений. В противоречивости света, предстающего и как волна, и как частица, диалектика природы проявилась особенно наглядным и убедительным образом.
В течение почти двух десятилетий после создания квантовой гипотезы света и квантовой теории специфической теплоты твердых тел Эйнштейн творчески развивал квантовую теорию. Исходя из планковского закона излучения, Эйнштейн в 1917 году пришел
Третья крупная теоретическая конструкция, над построением которой ломал голову в свободное время 26-летний "батрак" из Патентного бюро и которая принесла ему всемирную славу, - новое учение о времени, пространстве, движении, массе и энергии. Теория относительности стала наиболее известным, но поначалу вызывавшим наибольшие споры достижением Эйнштейна.
Работа "К электродинамике движущихся тел", напечатанная в 1905 году в "Анналах физики", является основным исходным документом релятивистской картины природы.
Было бы односторонне и неверно рассматривать Эйнштейна исключительно как творца теории относительности, как это иногда происходит. Он был первооткрывателем и в других областях. Вместе с тем было бы несправедливо оставлять без внимания то, что Лоренц, Пуанкаре и некоторые другие математики-физики уже провели существенные подготовительные разработки для теории относительности. Но Эйнштейн сделал последний шаг для решения назревшей проблемы. Сделать этот шаг были неспособны ни Лоренц, бывший сторонником механистического материализма, ни Пуанкаре, остававшийся в плену субъективно-идеалистических воззрений.
Созданная Эйнштейном теория относительности вторгалась в господствующие взгляды на природу глубже, чем все остальные его открытия. Здесь речь шла о вопросах времени и пространства. Ни одна физическая теория, писал Лауэ в своей "Истории физики", не волновала и не возбуждала умы со времен античности так, как это вторжение в привычные представления о пространстве и времени.
Нечто подобное должны были испытать Аристарх Самосский и Коперник, когда они разрушали сложившийся порядок в мироздании, и великие геологи XVIII...XX столетий, когда они подвергали сомнению освященный Библией счет времени. И это повторилось теперь с теорией относительности, выдвинувшей совершенно новое понимание времени и пространства.
Теория относительности Эйнштейна возникла непосредственно из неудач классической теории. Ее первые предпосылки мы находим в отдаленном прошлом. В Мюнхене 13-летний Эйнштейн благодаря "Естественнонаучным книгам для народа" обратил внимание на скорость света. В Аарау он размышлял над тем, что, собственно, наблюдалось бы, если бы можно было следовать за световой волной со скоростью света. Не должно ли было бы, как выразит он это позднее, предстать перед нами "не зависящее от времени волновое поле": словно остановившаяся, оцепеневшая в движении световая волна? "Такое все-таки кажется невозможным!"
Переворот, который теория относительности осуществила в естественнонаучном и философском мышлении, может быть оценен во всем своем объеме только тогда, когда мы представим себе воззрения на время, пространство и движение, которые до выступления Эйнштейна считались вечными истинами.
Ньютон учил, что есть "абсолютное, истинное и математическое время", текущее однообразно, "без связи с каким-либо внешним предметом". Достаточно было представить себе космические стандартные часы, по которым можно было бы в любом месте
Такой глубокий мыслитель, как Лейбниц, сомневался в правомерности этих взглядов Ньютона. Но до Маха ни одному физику не приходила мысль подвергать сомнению ньютоновские догмы абсолютного времени, абсолютного пространства и абсолютного движения.
В 1871 году Мах указал на то, что наши представления о времени мы получаем "через зависимость вещей друг от друга", в наших представлениях о времени выражается "глубочайшая и всеобщая зависимость вещей". Понятие абсолютного времени есть пустое "метафизическое" понятие, "понятие-чудовище". Сходным образом отрицает он ньютоновские идеи абсолютного пространства и абсолютного движения как безнадежные идеи, не имеющие никакого физического смысла.
Гносеолог Людвиг Ланге, ученик лейпцигского психолога Вильгельма Вундта, присоединился к маховской критике и творчески развил ее в своей работе "Историческое развитие понятия движения и его возможный конечный результат". Этот труд Макс фон Лауэ считал одним из верстовых столбов на пути физической мысли от Коперника до Эйнштейна.
Критика Махом классических понятий времени, пространства и движения была важна для Эйнштейна в гносеологическом аспекте. "Несмотря на то что сегодня Мах по праву расценивается как идеалистический философ, - заметил по этому поводу Леопольд Инфельд, - не может быть сомнения, что его специальный физический анализ механики сыграл определенную роль в развитии физики, ведущем к теории относительности". Эйнштейн также неоднократно высказывал подобные мысли: так, в некрологе в 1916 году он оценил Маха как предтечу теории относительности.
Конечно, критика Ньютона Махом была только одной из предпосылок создания теории относительности. В области теоретической физики особое значение имела электродинамика Максвелла и Герца: в той форме, которую придал ей голландец Хендрик Антон Лоренц путем введения закона взаимодействия электромагнитного поля и электронов. На этом фундаменте Эйнштейн возводил здание своей теории.
В области экспериментальной физики заслуживает внимания опыт Майкельсона. Для создания теории относительности он сыграл такую же роль, как в свое время попытки построить, вечный двигатель для установления принципа сохранения энергии.
Опыт, предпринятый Майкельсоном в 1881 году в Берлине и Потсдаме и давший вполне убедительные результаты после повторения в 1887 году вместе с Морли в США, должен был служить для измерения абсолютной скорости Земли во вселенной.
Исходя из предпосылки, что существует покоящийся световой эфир, физики высказали предположение, что при движении земного шара через этот эфир должен быть заметен "эфирный ветер", подобно тому, как при быстрой езде в автомобиле заметен ветер даже лри спокойном воздухе. Рассеяние световых волн из-за эфирного ветра должно было, как полагали, показать в измеримых величинах перемену скорости света, если от наземного источника света будут посланы световые сигналы в разных направлениях. Таким образом можно было измерить оптическим путем скорость Земли относительно покоящегося эфира и тем самым одновременно относительно абсолютного пространства.