вселенной и при всех возможных условиях законы природы обязаны быть одинаковыми; иначе говоря, закон, установленный в одном месте вселенной, должен иметь силу и в любом другом еЈ месте. На этом основании наука при исследовании явлений на Земле и в Солнечной системе предполагает существование одинаковых явлений на других планетах и в других звЈздных системах.
Данный принцип, приписываемый Аристотелю, на самом деле никогда не понимался им самим в том смысле, какой он приобрЈл в наше время. Вселенная Аристотеля сильно отличалась от того, как мы представляем еЈ сейчас. Человеческое мышление во времена Аристотеля не было похоже на человеческое мышление нашего времени. Многие фундаментальные принципы и отправные точки мышления, которые мы считаем твЈрдо установленными, Аристотелю ещЈ приходилось доказывать и устанавливать.
Аристотель стремился установить принцип единства законов, выступая против суеверий, наивной магии, веры в чудеса и т.п. Чтобы понять 'принцип Аристотеля', необходимо уяснить себе, что ему ещЈ приходилось доказывать, что если все собаки вообще не способны говорить на человеческом языке, то и одна отдельная собака, скажем, где-то на острове Крите, также не может говорить; или если деревья вообще не способны самостоятельно передвигаться, то и одно отдельное дерево также не может передвигаться - и т.д.
ВсЈ это, разумеется, давно забыто; теперь к принципу Аристотеля сводят идею о постоянстве всех физических понятий, таких как движение, скорость, сила, энергия и т.п. Это значит: то, что когда-то считалось движением, всегда остаЈтся движением; то, что когда-то считалось скоростью, всегда остаЈтся скоростью - и может стать 'бесконечной скоростью'.
Разумный и необходимый в своЈм первоначальном смысле, принцип Аристотеля представляет собой не что иное, как закон общей согласованности явлений, относящийся к логике. Но в его современном понимании принцип Аристотеля целиком ошибочен.
Даже для новой физики понятие бесконечной скорости, которое проистекает исключительно из 'принципа Аристотеля', стало невозможным; необходимо отбросить этот принцип, прежде чем заниматься построением новой модели вселенной. Позже я вернусь к этому вопросу.
Если говорить о физике, то придЈтся прежде всего подвергнуть анализу само определение этого предмета. Согласно школьным определениям, физика изучает 'материю в пространстве и явления, происходящие в этой материи'. Здесь мы сразу же сталкиваемся с тем, что физика оперирует неопределЈнными и неизвестными величинами, которые для удобства (или из-за трудности определния) принимает за известные, даже за понятия, не требующие определения.
В физике формально различаются: во-первых, 'первичные' величины, идея которых считается присущей всем людям. Вот как перечисляет эти 'первичные величины' в своЈм 'Курсе физики' Хвольсон:
'ПротяжЈнность - линейная, пространственная и объЈмная, т.е. длина отрезка, площадь какой-то части поверхности и объЈм какой-то части пространства, ограниченной поверхностями; протяжЈнность, таким образом, является мерой величины и расстояния.
Время.
Скорость равномерного прямолинейного движения.'
Естественно, это лишь примеры, и Хвольсон не настаивает на полноте перечня. На самом деле, такой перечень очень длинен: он включает понятия пространства, бесконечности, материи, движения, массы и т.д. Одним словом, почти все понятия, которыми оперирует физика, относятся к неопределЈнным и не подлежащим определению. Конечно, довольно часто не удаЈтся избежать оперирования неизвестными величинами. Но традиционный 'научный' метод состоит в том, чтобы не признавать ничего неизвестного, а также считать 'величины', не поддающиеся определению, 'первичными', идея которых присуща каждому человеку. Естественным результатом такого подхода оказывается то, что всЈ огромное здание науки, возведЈнное с колоссальными трудностями, стало искусственным и нереальным.
В определении физики, приведЈнном выше, мы встречаемся с двумя неопределЈнными понятиями: пространство и материя.
Я уже упоминал о пространстве на предыдущих страницах. Что же касается материи, то Хвольсон пишет:
'Употребление термина 'материя' было ограничено исключительно материей, которая способна более или менее непосредственно воздействовать на наши органы осязания'.
Далее материя подразделяется на органическую (из которой состоят живые организмы - животные и растения) и неорганическую.
Такой метод разделения вместо определения применяется в физике всюду, где определение оказывается невозможным или трудным, т.е. по отношению ко всем фундаментальным понятиям. Позднее мы часто с этим встретимся.
Различие между органической и неорганической материей обусловлено только внешними признаками. Происхождение органической материи считается неизвестным. Переход от неорганической материи к органической можно наблюдать в процессах питания и роста; полагают, что такой переход имеет место только в присутствии уже существующей органической материи и совершается благодаря еЈ воздействию. Тайна же первого перехода остаЈтся сокрытой (Хвольсон).
С другой стороны, мы видим, что органическая материя легко переходит в неорганическую, теряя те неопределЈнные свойства, которые мы называем жизнью.
Было сделано немало попыток рассмотреть органическую материю как частный случай неорганической и объяснить все явления, происходящие в органической материи (т.е. явления жизни) как комбинацию физических явлений. Но все эти попытки, как и попытки искусственного создания органической материи из материи неорганической, ни к чему не привели. Тем не менее, они наложили заметный отпечаток на обще-философское 'научное' понимание жизни, с точки зрения которого 'искусственное создание жизни' признаЈтся не только возможным, но и уже частично достигнутым. Последователи этой философии считают, что название 'органическая химия', т.е. химия, изучающая органическую материю, имеет лишь историческое значение; они определяют еЈ, как 'химию углеродистых соединений', хотя и не могут не признать особого положения химии углеродистых соединений и еЈ отличия от неорганической химии.
Неорганическая материя, в свою очередь, делится на простую и сложную (и принадлежит к области химии). Сложная материя состоит из так называемых химических соединений несколько простых видов материи. Материю каждого вида можно разделить на очень малые части, называемые 'частицами'. Частица - это мельчайшее количество данного вида материи, которое способно проявлять, по крайней мере, главные свойства этого вида. Дальнейшие подразделения материи - молекула, атом, электрон - настолько малы, что, взятые в отдельности, не обладают уже никакими материальными свойствами, хотя на последний факт никогда не обращали достаточного внимания.
Согласно современным научным идеям, неорганическая материя состоит из 92 элементов, или единиц простой материи, хотя не все они ещЈ открыты. Существует гипотеза, что атомы разных элементов суть не что иное, как сочетания определЈнного количества атомов водорода, который в данном случае считается фундаментальной, первичной материей. Есть несколько теорий о возможности или невозможности перехода одного элемента в другой; в некоторых случаях такой переход был установлен - что опять-таки противоречит 'принципу Аристотеля'.
Органическая материя или 'углеродистые соединения', в действительности состоит из четырЈх элементов: водорода, кислорода, углерода и азота, а также из незначительных примесей других элементов.
Материя обладает многими свойствами, такими как масса, объЈм, плотность и т.п., которые в большинстве случаев поддаются определению лишь в их взаимосвязи.
Температура тела признаЈтся зависящей от движения молекул. Считается, что молекулы находятся в постоянном движении; как это определяется в физике, они непрерывно сталкиваются друг с другом и разлетаются во всех направлениях, а затем возвращаются обратно. Чем интенсивнее их движение, тем сильнее толчки при столкновениях и тем выше температура тела; такое движение называется броуновским.
Если бы подобное явление действительно имело место, это означало бы примерно следующее: несколько сотен автомобилей, движущихся в разных направлениях по большой городской площади, ежеминутно сталкиваются друг с другом и разлетаются в разные стороны, оставаясь неповреждЈнными.
Любопытно, что быстро движущаяся кинолента вызывает аналогичеую иллюзию. Движущиеся объекты утрачивают свою индивидуальность; кажется, что они сталкиваются друг с другом и разлетаются в разных направлениях или проходят друг сквозь друга. Автор видел однажды кинофильм, на котором была снята площадь Согласия в Париже с автомобилями, летящими отовсюду и во всевозможных направлениях. Впечатление такое, будто автомобили каждое мгновение с силой сталкиваются друг с другом и разлетаются в стороны, всЈ время оставаясь в пределах площади и не покидая еЈ.
Как может быть, чтобы материальные тела, обладающие массой, весом и очень сложной структурой, сталкивались с огромной скоростью и разлетались в стороны, не разбиваясь и не разрушаясь, - физика не объясняет.
Одним из важнейших завоеваний физики было установление принципа сохранения материи. Этот принцип состоит в признании того, что материя никогда, ни при каких физических или химических условиях не создаЈтся заново и не исчезает: общее еЈ количество остаЈтся неизменным. С принципом сохранения материи связаны установленные впоследствии принципы сохранения энергии и сохранения массы.
Механика - это наука о движении физических тел и о причинах, от которых может зависеть характер этого движения в отдельных частных случаях (Хвольсон).
Однако так же, как и в случае иных физических понятий, само движение не имеет в физике определения. Физика только устанавливает свойства движения: длительность, скорость, направление, без которых какое-либо явление нельзя назвать движущимся.
Разделение (и порой определение) вышеназванных свойств подменяет собой определения движения, причЈм установленные признаки относят к самому движению. Так, движение разделяется на прямолинейное и криволинейное, непрерывное и прерывистое, ускоренное и замедленное, равномерное и неравномерное.
Установление принципа относительности движения привело к целой серии выводов; вощник вопрос если движение материальной точки можно определить только еЈ положением относительно других тел и точек, как определить это движение в том случае, когда другие тела и точки тоже движутся? Этот вопрос стал особенно сложным, когда было установлено (не просто философски, в смысле гераклитовского panta ret, но вполне научно, с вычислениями и диаграммами), что во вселенной нет ничего неподвижного, что всЈ без исключения так или иначе движется, что одно движение можно установить лишь относительно другого. Вместе с тем, были установлены и случаи кажущейся неподвижности. Так, выяснилось, что отдельные составные части равномерно движущейся системы тел сохраняют одинаковое положение по отношению друг к другу, как если бы вся система была неподвижной. Таким образом, предметы внутри ьыстро движущегося вагона ведут себя совершенно так же, как если бы этот вагон стоял неподвижно. В случае двух или более движущихся систем, например, в случае двух поездов, которые идут по разным путям в одинаковом или противоположном направлениях, оказывается, что их относительная скорость равна разности между скоростями или их сумме в зависимости от направления движения. Так, два поезда, движущиеся навстречу друг другу, будут сближаться со скоростью, равной сумме их скоростей. Для одного поезда, который обгоняет другой, второй поезд будет двигаться в направлении, противоположном его собственному, со скоростью, равной разности между скоростями поездов. То, что обычно называют скоростью поезда, есть скорость, приписываемая поезду, наблюдаемому во время его передвижения между двумя объектами, которые для него являются неподвижными, например, между двумя станциями, и т.п.
Изучение движения вообще, и колебательного и волнового движения в частности, оказало на развитие физики огромное влияние. В волновом движении увидели универсальный принцип; были предприняты попытки свести все физические явления к колебательному движению.


Одним из фундаментальных методов физики является метод измерения величин.
Измерение величин базируется на определЈнных принципах; важнейший из них - принцип однородности, а именно: величины, принадлежащие к одному и тому же порядку и отличающиеся друг от друга лишь в количественном отношении, называются однородными величинами; считается доступным сравнивать их и измерять одну по отношению к другой. Что же касается различных по порядку величин, то измерять одну из них по отношению к другой признано невозможным.
К несчастью, как уже было сказано выше, в физике лишь немногие величины определяются; обычно же определения заменяются наименованием.
Но поскольку всегда могут возникнуть ошибки в наименованиях и качественно различные величины получают одинаковые наименования, и наоборот, качественно идентичные величины будут названы по-разному, физические величины оказываются ненадЈжными. Это тем более так, что здесь чувствуется влияние принципа Аристотеля, т.е. величина, однажды признанная в качестве величины определЈнного порядка, всегда оставалась величиной этого порядка. Разные формы энергии перетекали одна в другую, материя переходила из одного состояния в другое; но пространство (или часть пространства) всегда оставалось пространством, время - временем, движение всегда оставалось движением, скорость - скоростью и т.п.
На этом основании было решено считать несоизмеримыми такие величины, которые являются качественно разнородными. Величины, отличающиеся только количественно, считаются соизмеримыми.
Продолжая рассматривать измерение величин, необходимо указать, что единицы измерения, которыми пользуются в физике, довольно случайны и не связаны с измеряемыми величинами. Единицы измерения обладают только одним общим свойством - все они откуда-то заимствованы. Ни разу ещЈ самое характерное свойство данной величины не принималось за его меру.
Искусственность мер в физике, конечно, ни для кого не секрет, и с пониманием этой искусственности связаны, например, попытки установить единицей длины часть меридиана. Естественно, эти попытки ничего не меняют; брать ли в качестве единицы измерения какую-то часть человеческого тела, 'фут', или часть меридиана, 'метр', обе они одинаково случайны. Но в действительности вещи содержат в себе свои собственные меры; и найти их - значит, понять мир. Физика лишь смутно об этом догадывается, но до сих пор к таким мерам даже не приблизилась.
В 1900 году проф. Планк создал систему 'абсолютных единиц', в основу которой положены 'универсальные константы', а именно: первая - скорость света в вакууме; вторая - гравитационная постоянная; третья - постоянная величина, которая играет важную роль в термодинамике (энергия, делЈнная на температуру); четвЈртая - постоянная величина, называемая 'действием' (энергия, умноженная на время), которая представляет собой наименьшее возможное количество работы, еЈ 'атом'.
Пользуясь этими величинами, Планк получил систему единиц, которую считает абсолютной и совершенно независимой от произвольных решений человека; он принимает свою систему за натуральную. Планк утверждает, что эти величины сохраняют своЈ естественное значение до тех пор, пока остаются неизменными закон всемирного тяготения, скорость распространения света в вакууме и два основных принципа термодинамики; они будут одними и теми же для любых разумных существ при любых методах определения.
Однако закон всемирного тяготения и закон распространения света в вакууме - два самых слабых пункта в физике, поскольку на самом деле они являются вовсе не тем, за что их принимают. Поэтому вся система мер, предложенная Планком, весьма ненадЈжна. Интересен здесь не столько результат, сколько сам принцип, т.е. признание необходимости отыскать естественные меры вещей.
Закон всемирного тяготения был сформулирован Ньютоном в его книге 'Математические принципы натуральной философии', которая вышла в Лондоне в 1687 году. Этот закон с самого начала известен в двух формулировках: научной и популярной.
Научная формулировка такова:
'Между двумя телами в пространстве наблюдаются явления, которые можно описать, предполагая, что два тела притягивают друг друга с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.'
А вот популярная формулировка:
'Два тела притягивают друг друга с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.'
Во второй формулировке совершенно забыто то, что сила притяжения представляет собой фиктивную величину, принятую лишь для удобства описания явлений. И сила притяжения считается реально существующей, как между Солнцем и ЗемлЈй, так и между ЗемлЈй и брошенным камнем.
(Последняя электромагнитная теория гравитационных полей догматизирует вторую точку зрения.)
Проф. Хвольсон пишет в своЈм 'Курсе физики':
'Колоссальное развитие небесной механики, полностью основанной на законе всемирного тяготения, признанного как факт, заставило учЈных забыть чисто описательный характер этого закона и увидеть в нЈм окончательную формулировку действительно существующего физического явления.'
В законе Ньютона особенно важно то, что он даЈт очень простую математическую формулу, которую можно применять во всей вселенной и на основании которой с поразительной точностью вычислять любые движения, в том числе движения планет и небесных тел. Конечно, Ньютон никогда не утверждал, что он выражает факт действительного притяжения тел друг к другу; не определил он и того, почему они притягивают друг друга и посредством чего.
Каким образом Солнце может влиять на движение Земли через пустое пространство? Как вообще понимать возможность действия через пустое пространство? Закон тяготения не даЈт ответа на этот вопрос, и сам Ньютон вполне это понимал. И он сам, и его современники Гюйгенс и Лейбниц предостерегали против попыток видеть в законе Ньютона решение проблемы действия через пустое пространство; для них этот закон был просто формулой для вычислений. Тем не менее, огромные достижения физики и астрономии, возможные благодаря использованию закона Ньютона, стали причиной того, что учЈные забыли эти предостережения; и постепенно укрепилось мнение, что Ньютон открыл силу притяжения.
Хвольсон пишет в своЈм 'Курсе физики':
'Термин 'действие на расстоянии' обозначает одну из самых вредных доктрин, когда-либо возникавших в физике и тормозивших еЈ прогресс; эта доктрина допускает возможность мгновенного воздействия одного предмета на другой, находящийся на таком расстоянии от него, что непосредственный их контакт оказывается невозможным.
В первой половине XIX века идея действия на расстоянии господствовала в науке безраздельно. Фарадей был первым, кто указал на недопустимость воздействия какого-то тела на некоторую точку, в которой это тело не расположено, без промежуточной среды. Оставив в стороне вопрос о всемирном тяготении, он обратил особое внимание на явления электричества и магнетизма и указал на чрезвычайно важную роль в этих явлениях 'промежуточной среды', которая заполняет пространство между телами, как будто бы действующими друг на друга непосредственно.
В настоящее время убеждение о недопустимости действия на расстоянии в любой сфере физических явлений получило всеобщее признание'.
Однако старая физика смогла отбросить действие на расстоянии лишь после того, как приняла гипотезу универсальной среды, или эфира. Эта гипотеза оказалась необходимой и для теории световых и электрических явлений, как они понимались старой физикой.
В XVIII веке световые явления объяснялись гипотезой излучения, выдвинутой в 1704 году Ньютоном. Эта гипотеза предполагала, что светящиеся тела излучают во всех направлениях мельчайшие частицы особой световой субстанции, которые распространяются в пространстве с огромной скоростью и, попадая в глаз, вызывают в нЈм ощущение света. В этой гипотезе Ньютон развивал идеи древних; у Платона, например, часто встречается выражение: 'свет наполнил мои глаза'.
Позднее, главным образом в XIX веке, когда внимание исследователей обратилось на те последствия световых явлений, которые невозможно объяснить гипотезой излучения, широкое распространение получила другая гипотеза, а именно, гипотеза волновых колебаний эфира. Впервые она была выдвинута голландским физиком Гюйгенсом в 1690 году, однако в течение долгого времени не принималась наукой. Впоследствии исследование дифракции всЈ-таки качнуло чашу весов в пользу гипотезы световых вон и против гипотезы излучения; а последующие труды физиков в области поляризации света завоевали этой гипотезе всеобщее признание.
В волновой гипотезе световые явления объясняются по аналогии со звуковыми. Подобно тому, как звук есть результат колебаний частиц звучащего тела и распространяется благодаря колебаниям частиц воздуха или иной упругой среды, так, согласно этой гипотезе, и свет есть результат колебаний молекул светящегося тела, а его распространение происходит благодаря колебаниям чрезвычайно упругого эфира, заполняющего как межзвЈздные, так и межмолекулярные пространства.
В XIX веке теория колебаний постепенно стала основанием всей физики. Электричество, магнетизм, тепло, свет, даже мышление и жизнь (правда, чисто диалектически) объяснялась с точки зрения теории колебаний. Нельзя отрицать, что для явлений света и электромагнетизма теория колебаний давала очень удобные и простые формулы для вычислений. На основе теории колебаний был сделан целый ряд блестящих открытий и изобретений.
Но для теории колебаний требовался эфир. Гипотеза об эфире возникла для объяснения самых разнородных явлений, и потому эфир приобрЈл довольно странные и противоречивые свойства. Он вездесущ; он заполняет всю вселенную, пронизывает все еЈ точки, все атомы и межатомные пространства. Он непрерывен и обладает абсолютной упругостью; однако он настолько разрежЈн, тонок и проницаем, что все земные и небесные тела проходят сквозь него, не испытывая заметного противодействия своему движению. Его разрежЈнность настолько велика, что если бы эфир сгустился в жидкость, вся его масса в пределах Млечного Пути поместилась бы в одном кубическом сантиметре.
Вместе с тем, сэр Оливер Лодж считает, что плотность эфира в миллиард раз выше плотности воды. С этой точки зрения, мир оказывается состоящим из твЈрдой субстанции - 'эфира', - которая в миллионы раз плотнее алмаза; а известная нам материя, даже самая плотная, всего лишь пустое пространство, пузырьки в массе эфира.
Было предпринято немало попыток доказать существование эфира или обнаружить факты, подтверждающие его существование.
Так, допускалось, что существование эфира можно было бы установить, если бы удалось доказать, что какой-то луч света, движущийся быстрее, чем другой луч света, определЈнным образом меняет свои характеристики.
Известен следующий факт: высота звука возрастает или понижается в зависимости от того, приближается слушатель к его источнику или удаляется от него. Это так называемый принцип Доплера; теоретически его считали применимым и к свету. Он означает, что быстро приближающийся или удаляющийся предмет должен менять свой цвет - подобно тому, как гудок приближающегося или удаляющегося паровоза меняет свою высоту. Но из-за особого устройства глаза и скорости его восприятия невозможно ожидать, что глаз заметит перемену цвета, даже если она действительно имеет место.
Для установления факта изменения цвета необходимо было использовать спектроскоп, т.е. разложить луч света и наблюдать каждый цвет в отдельности. Но эти эксперименты не дали положительных результатов, так что доказать с их помощью существование эфира не удалось.
И вот, чтобы раз и навсегда решить вопрос о том, существует эфир или нет, американские учЈные Майкельсон и Морли в середине 80-х годов прошлого столетия предприняли серию экспериментов с прибором собственного изобретения.
Прибор помещался на каменной плитке, укреплЈнной на деревянном поплавке, который вращался в сосуде со ртутью и совершал один оборот за шесть минут. Луч света из особой лампы падал на зеркала, прикреплЈнные к вращающемуся поплавку; этот свет частью проходил сквозь них, а частью ими отражался, причЈм одна половина лучей шла по направлению движения Земли, а другая - под прямым углом к нему. Это значит, что в соответствии с планом эксперимента половина луча двигалась с нормальной скоростью света, а другая половина - со скоростью света плюс скорость вращения Земли. Опять-таки согласно плана эксперимента, при соединении расщеплЈнного луча должны были обнаружиться определЈнные световые феномены, возникающие вследствие различия скоростей и показывающие относительное движение между ЗемлЈй и эфиром. Таким образом, косвенно удалось бы доказать существование эфира.
Наблюдения производились в течение длительного времени, как днЈм, так и ночью; но обнаружить какие-либо явления, подтверждающие существование эфира, так и не удалось.
С точки зрения первоначальной задачи пришлось признать, что эксперимент окончился неудачей. Однако он раскрыл другое явление (гораздо более важное, чем то, которое пытался установить), а именно: скорость света увеличить невозможно. Луч света, двигавшийся вместе с ЗемлЈй, ничем не отличался от луча света, двигавшегося под прямым углом к движению Земли по орбите.
Пришлось признать как закон, что скорость света представляет собой постоянную и максимальную величину, увеличить которую невозможно. Это, в свою очередь, объясняло, почему к явлениям света не применим принцип Доплера. Кроме того, было установлено, что общий закон сложения скоростей, который является основой механики, к скорости света не применим.
В своей книге об относительности проф. Эйнштейн объясняет, что если мы представим себе поезд, несущийся со скоростью 30 км в секунду, т.е. со скоростью движения Земли, и луч света будет догонять или встречать его, то сложения скоростей в этом случае не произойдЈт. Скорость света не возрастЈт за счЈт прибавления к ней скорости поезда, и не уменьшится за счЈт вычитания из неЈ скорости поезда.
В то же время было установлено, что никакие существующие инструменты или средства наблюдения не могут перехватить движущийся луч. Иными словами, нельзя уловить конец луча, который ещЈ не достиг своего назначения. Теоретически мы можем говорить о лучах, которые ещЈ не достигли некоторого пункта; но на практике мы не способны их наблюдать. Следовательно, для нас с нашими средствами наблюдения распространение света оказывается мгновенным.
Одновременно физики, которые анализировали результаты эксперимента Майкельсона-Морли, объясняли его неудачу присутствием новых и неизвестных явлений, порождЈнных высокими скоростями.
Первые попытки разрешить этот вопрос были сделаны Лоренцом и Фицджералдом. Опыт не мог удаться, - так сформулировал свои положения Лоренц, - ибо каждое тело, движущееся в эфире, само подвергается деформации, а именно: оно сокращается в направлении движения (для наблюдателя, пребывающего в покое). Основывая свои рассуждения на фундаментальных законах механики и физики, Лоренц с помощью ряда математических построений показал, что установка Майкельсона и Морли подвергалась сокращению и размеры этого сокращения как раз таковы, чтобы уравновесить смещение световых волн, которое соответствовало их направлению в пространстве, и что это аннулировало различия в скорости двух лучей.
Выводы Лоренца о предполагаемом смещении и сокращении движущегося тела, в свою очередь, дали толчок многим объяснениям; одно из них было выдвинуто с точки зрения специального принципа относительности Эйнштейна. Но это уже область новой физики.
Старая физика была неразрывно связана с теорией колебаний.
Новой теорией, которая появилась, чтобы заменить старую теорию колебаний, стала теория корпускульного строения света и электричества, рассматриваемых как независимо существующая материя, состоящая из квантов.
Это новое учение, говорит Хвольсон, означает возвращение к теории излучений Ньютона, хотя и в значительно изменЈнном варианте. Оно далеко ещЈ от завершения, и важнейшая его часть, понятие кванта, до сих пор остаЈтся не определЈнным. Что такое квант - этого новая физика определить не может.
Теория корпускульного строения света и электричества совершенно переменила воззрения на электричество и световые явления. Наука перестала видеть главную причину электрических явлений в особых состояниях эфира и вернулась к старой теории, согласно которой электричество - это особая субстанция, обладающая реальным существованием.
То же самое произошло и со светом. Согласно современным теориям, свет - это поток мельчайших частиц, несущихся в пространстве со скоростью 300 000 км в секунду. Это не корпускулы Ньютона, а особого рода материя-энергия, создаваемая электромагнитными вихрями.
Материальность светого потока была установлена в опытах московского профессора Лебедева. Лебедев доказал, что свет имеет вес, т.е. падая на тела, он оказывает на них механическое давление. Характерно, что, начиная свои эксперименты по определению светого давления, Лебедев исходил из теории колебаний эфира. Этот случай показывает, как старая физика сама себя опровергла.
Открытие Лебедева оказалось очень важным для астрономии; оно объяснило, например, некоторые явления, наблюдавшиеся при прохождении хвоста кометы около Солнца. Но особую важность оно приобрело для физики, поскольку предоставило новые доводы в пользу единства строения лучистой жнергии.
Невозможность доказать существование эфира, установление абсолютной и постоянной скорости света, новые теории света и электричества и, прежде всего, исследование строения атома - всЈ это указывало на самые интересные линии развития новой физики.
Из этого направления физики развилась ещЈ одна дисциплина новой физики, получившая название математической физики. Согласно данному ей определению, математическая физика начинается с какого-то факта, подтверждЈнного опытом и выражающего некоторую упорядоченную связь между явлениями. Она облекает эту связь в математическую форму, после чего как бы переходит в чистую математику и начинает исследовать при помощи математического анализа те следствия, которые вытекают из основных положений (Хвольсон).
Таким образом, представляется, что успех или неуспех выводов математической фидики зависит от трЈх факторов: во-первых, от правильности или неправильности определения исходного факта; во-вторых, от правильности его математического выражения; и в третьих, от точности последующего математического анализа.
'Было время, когда значение математической физики сильно преувеличивали, - пишет Хвольсон. - Ожидалось, что именно математическая физика определит приниципиальный курс в развитии физики, но этого не случилось. В выводах математической физики налицо множество существенных ошибок. Во-первых, они совпадают с результатами прямого наблюдения обычно только в первом, грубом приближении. Причина этого та, что предпосылки математической физики можно считать достаточно точными лишь в самых узких пределах; кроме того, эти предпосылки не принимают во внимание целый ряд сопутствующих обстоятельств, влиянием которых вне этих узких предпосылок нельзя пренебрегать. Поэтому выводы математической физики относятся только к идеальным случаям, которые невозможно осуществить на практике и которые зачастую очень далеки от действительности'.
И далее:
'К этому необходимо добавить, что методы математической физики позволяют решать специальные проблемы лишь в самых простых случаях. Но практическая физика не в состоянии ограничиваться такими случаями; ей то и дело приходится сталкиваться с проблемами, которые математическая физика разрешить не может. Более того, результаты выводов математической физики бывают настолько сложными, что практическое их применение оказывается невозможным.'


В дополнение к сказанному нужно упомянуть ещЈ одну характерную особенность математической физики: как правило, еЈ выводы можно сформулировать только математически; они теряют всякий смысл, всякое значение, если попытаться истолковать их на языке фактов.
Новая физика, развившаяся из математической физики, обладает многими еЈ чертами. Так, теория относительности Эйнштейна является новой главой новой физики, возникшей из физики математической, но неверно отождествлять теорию относительности с новой физикой, как это делают некоторые последователи Эйнштейна. Новая физика может существовать и без теории относительности. Но с точки зрения новой модели вселенной теория относительности представляет для нас большой интерес, потому что она, помимо прочего, имеет дело с фундаментальным вопросом о форме мира.
Существует огромная литература, посвящЈнная изложению, объяснению, популяризации, критике и разработке принципов Эйнштейна; но по причине тесной связи между теорией относительности и математичнской физикой, выводы из этой теории трудно сформулировать логически. Необходимо принять во внимание и то, что ни самому Эйнштейну, ни кому-либо из его многочисленных последователей и толкователей не удалось объяснить смысл и сущность его теории ясным и понятным образом.
Одна из главных причин этого указана Бертраном Расселом в его популярной книжке 'Азбука относительности'. Он пишет, что название 'теория относительности' вводит читателей в заблуждение, что Эйнштейну приписывают тенденцию доказать, что 'всЈ относительно' тогда как на самом деле он стремится открыть и установить то, что не является относительным. Было бы ещЈ правильнее сказать, что Эйнштейн старается установить взаимоотношения между относительным и тем, что не является относительным.


Далее Хвольсон пишет в своЈм 'Курсе физики':
'Главное место в теории относительности Эйнштейна занимает совершенно новая и, на первый взгляд, непонятная концепция времени. Чтобы привыкнуть к ней, необходимы определЈнные усилия и продолжительная работа над собой. Но бесконечно труднее принять многочисленные следствия, вытекающие из принципа относительности и оказывающие влияние на все без исключения области физики. Многие из этих следствий явно противоречат тому, что принято (хотя и не всегда справедливо) называть 'здравым смыслом'. Некоторые такие следствия можно назвать парадоксами нового учения'.
Идеи Эйнштейна о времени можно сформулировать следующим образом:
Каждая из двух систем, движущихся друг относительно друга, имеет своЈ собственное время, воспринимаемое и измеряемое наблюдателем, движущимся вместе с одной из систем.
Понятия одновременности в общем смысле не существует. Два события, которые происходят в разных системах, могут казаться одновременными наблюдателю в каком-то одном пункте, а для наблюдателя в другом пункте они могут происходить в разное время. Возможно, для первого наблюдателя одно и то же явление произойдЈт раньше, а для второго - позже (Хвольсон).
Далее Хвольсон выделяет следующие из идей Эйнштейна:
Эфира не существует.
Понятие пространства, взятое в отдельности, лишено смысла. Только сосуществование пространства и времени реально.
Энергия обладает инертной массой. Энергия аналогична материи; имеет место преобразование того, что мы называем масой осязаемой материи, в массу энергии, и наоборот.
Необходимо отличать геометрическую форму тела от его кинетической формы.
Последнее положение указывает на определЈнную связь между теорией Эйнштейна и положениями Лоренца и Фицджеральда относительно сокращения движущихся тел. Эйнштейн принимает это положение, хотя говорит, что основывает его на других принципах, нежели Лоренц и Фицджералд, а именно: на специальном принципе относительности. Вместе с тем, теория относительности принимает, как необходимое основание, теорию сокращения тел, выводимую не из фактов, а из преобразований Лоренца.
Пользуясь исключительно преобразованиями Лоренца, Эйнштейн утверждает, что жЈсткий стержень, движущийся в направдении своей длины, будет короче того же стержня, пребывающего в состоянии покоя; чем быстрее движется такой стержень, тем короче он становится. Стержень, движущийся со скоростью света, утрачивает третье измерение и превращается в своЈ собственное свечение.
Сам Лоренц утверждал, что, когда электрон движется со скоростью света, он исчезает.
Эти утверждения доказать невозможно, поскольку такие сжатия, если они действительно происходят, слишком незначительны при возможных для нас скоростях. Тело, которое движется со скоростью Земли, т.е. 30 км в секунду, должно, согласно расчЈтам Лоренца и Эйнштейна, испытывать сжатие в 1:100000 своей длины; иными словами, тело длиной в 100 м сократится на 1 мм.
Интересно отметить, что предположения о сжатии движущегося тела коренным образом противоречат установленному новой физикой принципу возрастания энергии и массы движущегося тела. Этот принцип верен, хотя всЈ ещЈ не разработан. Позднее будет показано, что этот принцип, смысл которого ещЈ не раскрыт новой физикой, является одним из оснований для новой модели вселенной.


Переходя к фундаментальной теории Эйнштейна, изложенной им самим,мы видим, что она состоит из двух 'принципов относительности': 'специального' и 'общего'.
Предполагается, что 'специальный принцип относительности' устанавливает на основе общей закономерности возможность совместного рассмотрения фактов общей относительности движения, которые с обычной точки зрения кажутся противоречивыми; точнее, здесь имеется в виду то, что все скорости являются относительными, хотя скорость света остаЈтся безотносительной, конечной и 'максимальной'. Эйнштейн находит выход из затруднений, созданных всеми этими противоречиями, во-первых, благодаря пониманию времени, согласно формуле Минковского, как воображаемой величины, выражаемой отношением данной скорости к скорости света; во-вторых, благодаря целому ряду совершенно произвольных предположений на грани физики и геометрии; в третьих, благодаря подмене прямых исследований физических явлений и их взаимоотношений чисто математическими операциями с преобоазованиями Лоренца, результаты которых, по мнению Эйнштейна, выявляют законы, управляющие физическими явлениями.
'Общий принцип относительности' вводится там, где необходимо согласовать идею бесконечности пространства-времени с законами плотности материи и законами тяготения в доступном наблюдению пространстве.
Короче говоря, 'специальный' и 'общий' принципы относительности необходимы для согласования противоречивых теорий на границе между старой и новой физикой.
Основная тенденция Эйнштейна состоит в том, чтобы рассматривать математику, геометрию и физику как одно целое.
Это, конечно, совершенно правильно: все три должны составлять одно. Но 'должны составлять' ещЈ не значит, что они действительно едины. Смешение этих двух понятий и есть главный недостаток теории относительности.
В своей книге 'Теория относительности' Эйнштейн пишет: 'Пространство есть трЈхмерный континуум... Сходным образом, мир физических явлений, который Минковский кратко называет 'миром', является четырЈхмерным в пространственно-временном смысле. Ибо он состоит из отдельных событий, каждое их которых обозначается четырьмя числами, а именно: тремя пространственными координатами и временной координатой...
То, что мы не привыкли рассматривать мир как четырЈхмерный континуум, - следствие того, что до появления теории относительности время в физике играло совсем иную и более независимую роль по сравнению с пространственными координатами. Именно поэтому мы привыкли подходить ко времени как к независимому континууму. Согласно классической механике, время абсолютно, т.е. не зависит от положения и условий движения в системе координат...
ЧетырЈхмерный способ рассмотрения 'мира' является естественным для теории относительности, поскольку согласно этой теории, время лишено независимости'.
Но открытие Минковского, представлявшее особую важность для формального развития теории относительности, заключается не в этом. Его скорее следует усмотреть в признании Минковским того обстоятельства, что четырЈхмерный пространственно-временной континуум теории относительности в своих главных формальных свойствах демонстрирует явное родство с трЈхмерным континуумом евклидова геометрического пространства. Чтобы надлежащим образом подчеркнуть это родство, мы должны заменить обычную временную координату t мнимой величиной q - 1 ct, которая пропорциональна ей. При этих условиях естественные законы, удовлетворяю