Квинтэссенция. Книга первая - Ирина Львовна Радунская
Снова надолго воцарилась корпускулярная теория, опирающаяся на авторитет Ньютона и на еще одну гипотезу о свойствах корпускул.
Через полтора века Френель возродил теорию света, опирающуюся на волны в эфире. Сперва он следовал идее Гюйгенса, но был остановлен на этом пути тем же опытом с кристаллами шпата. После шести лет раздумий и тщетных попыток он согласился с идеей Ампера — свет является не продольными, а поперечными колебаниями эфира.
Все стало на свои места, как на картинке, собранной из детских кубиков. Но за это пришлось заплатить непомерной ценой — приписать эфиру ряд несовместимых свойств.
Начались неимоверные мытарства. Одной «рукой» эфир ловко подбрасывал ученым ответы на вопросы. Другой зачеркивал свои подсказки.
Выводя физиков из лабиринта сомнений эфир кружным путем возвращал их снова в тот же лабиринт.
Вспомним, как удивил научный мир Эйнштейн, который мощью своего интеллекта избавил науку от электромагнитного эфира, познакомил ее с квантами света — фотонами и предложил коллегам признать двойственную природу света.
Это значило — разделить все оптические явления на две категории. В одну из них входят те, которые можно объяснить только на основе существования фотонов. В другую — те, что объясняются только на основе волновых свойств света. При этом не нужно возвращаться к признанию эфира!
К этой драматической ситуации мы еще возвратимся не раз — настолько она разрушительна и созидательна одновременно. И это представляет особый интерес, так как именно такое положение дел и готовит эволюцию мировоззрения.
Пропущенные главы
Следуя логике науки, мы должны пропустить две важнейшие главы развития науки: одна касается блестящих опытов Кулона, Эрстеда и Фарадея, заложивших основы экспериментального изучения электрических и магнитных явлений. Результаты этих опытов вместе с объединившими их идеями Фарадея были сведены Максвеллом в электродинамику, теорию, не уступающую по значению механике Ньютона.
Единственный недостаток электродинамики Максвелла — ее применение ограничено случаем неподвижных тел.
В другой главе — речь должна была бы идти о том, как два физика — Герц и Лоренц — попытались преодолеть этот недостаток, расширив теорию Максвелла. Они избрали два противоположных пути к этой цели. Два логически безупречных направления. Но оба пришли к одному и тому же результату. Пришли в один и тот же тупик.
Но мы не закончили с прозрениями Эйнштейна, без которых не могли бы состояться эти открытия. Эйнштейн удивил научный мир уже своими первыми работами. Три из них он выполнил, не имея постоянного жилища и перебиваясь случайными заработками. Остальными он занимался в «часы безделья» — после восьми часов службы — и по воскресеньям.
Упомянем здесь только о трех эпохальных работах Эйнштейна, что вошли в сокровищницу науки. Первая из них открыла путь в квантовую физику. В ней предсказано существование квантов света и вскрыта их противоречивая двойственная природа. В ней же раскрыта тайна фотоэффекта. Вторая называется «К электродинамике движущихся тел». Из этого названия можно заключить, что автор хочет сделать еще одну попытку расширить теорию Максвелла.
Но он хочет несравненно большего. Он обнаружил глубокое противоречие между электродинамикой Максвелла и механикой Ньютона, основанной на принципе относительности Галилея. Он стремится устранить это противоречие. Эйнштейн приходит к Теории относительности, к «парадоксу близнецов», к признанию того, что энергия обладает инерцией, а эфир не нужен для понимания явлений Природы…
Третье великое достижение Эйнштейна, относящееся к 1905 году — создание теории флуктуаций — хаотических движений или иных хаотических процессов, происходящих в микромире. Процессов, зачастую приводящих к видимым хаотическим движениям.
Теория относительности до сих пор поражает воображение и демонстрирует какой мощи может достичь интеллект человека. Она была признана и взята на вооружение крупнейшими физиками. Неудовлетворенным был лишь ее создатель. Его тревожило, что теория применима только к процессам, происходящим в телах, движущихся без ускорения. Глубокие раздумья уже в 1907 году привели его к новым открытиям. Он сообщает о «полной физической равноценности гравитационного поля и соответствующего ускорения». Отсюда следует, что ход часов зависит от гравитационного поля, в котором они находятся. В поле тяготения лучи света искривляются.
Эйнштейн выдвигает в качестве руководящего принципа эквивалентность тяжелой и инертной массы.
Многолетний труд завершен 2 декабря 1915 года: «… наконец завершено построение Общей теории относительности, как логической схемы…»
В следующей главе развития физических идей упор делается на Общей теории относительности. Предсказано существование гравитационных волн. Впоследствии подтверждена их реальность. Разрешен «парадокс близнецов», возникла идея о «новом эфире»: он представляет собой гравитационное поле и влияет на физические процессы.
Триумф Общей теории относительности: обнаружено искривление лучей света вблизи Солнца.
Неожиданное потрясающее следствие Общей теории относительности: Фридман извлекает из ее уравнений намек на процесс расширения Вселенной. Хаббл подтвердил это обработкой своих астрономических наблюдений: удаленные галактики разбегаются тем скорее, чем больше расстояние между ними. Гамов наполняет находку Фридмана физическим содержанием — расширение Вселенной началось «Большим взрывом».
Казалось бы, тут физики вступают на скользкий путь фантастических домыслов — ну насколько могут быть реалистичны рассуждения о Начале Мира?!
Однако, гипотеза Большого взрыва подтверждена наблюдениями! Самое эффектное из них — открытие реликтового радиоизлучения, фона, который существует в мировом пространстве с момента Большого взрыва. Это как бы меридианная сетка, относительно которой можно теперь судить о координатах движущихся в космосе тел.
Неожиданная, нежданная, почти случайная /впрочем, именно случайная/ находка — чуть ли не важнейшее открытие ученых за века познания Природы.
На переломе веков
На рубеже 20-го века зародилась новая физика — специфическая физика микромира, квантовая физика. Ее первым ростком было признание того, что обмен энергией между излучением и веществом осуществляется порциями — квантами /Планк/. Решающим революционным шагом стал вывод: свет состоит из порций энергии — квантов света, и неизбежное признание двойственной природы света: свет есть и частица, и волна /Эйнштейн/.
На переломе веков произошла резкая, непредвиденная, почти стихийная ломка физического мировоззрения.
Лед сломали два удивительных человека: классик Планк и новатор Эйнштейн. Планк был пианистом, Эйнштейн скрипачом. Они оба чувствовали гармонию звуков, интуитивно ощущали гармонию Природы. Когда они подошли к водоразделу между познанием мира зримых вещей и тайны строения материи, Планку, последнему из классиков, было 42 года. Эйнштейну, первому из новаторов, шел 21 год.
Планк, профессор теоретической физики, консерватор, еще молился старым богам. Он мучился от того, что «изменял» своим учителям. Он не замышлял бунтарства. Просто, ведомый своим ощущением гармонии Природы,
