С. Капица - Жизнь науки

• Название: Жизнь науки
• Автор: С. Капица
• Издательство: Наука
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1973

Собрание предисловий и введений к основополагающим трудам раскрывает путь развития науки от Коперника и Везалия до наших дней. Каждому из 95 вступлений предпослана краткая биография и портрет. Отобранные историей, больше чем волей составителя, вступления дают уникальную и вдохновляющую картину возникновения и развития научного метода, созданного его творцами. Предисловие обычно пишется после окончания работы, того труда, благодаря которому впоследствии имя автора приобрело бессмертие. Автор пишет для широкого круга читателей, будучи в то же время ограничен общими требованиями формы и объема. Это приводит к удивительной однородности всего материала как документов истории науки, раскрывающих мотивы и метод работы великих ученых. Многие из вступлений, ясно и кратко написанные, следует рассматривать как высшие образцы научной прозы, объединяющие области образно-художественного и точного мышления. Содержание сборника дает новый подход к сравнительному анализу истории знаний. Научный работник, студент, учитель найдут в этом сборнике интересный и поучительный материал, занимательный и в то же время доступный самому широкому кругу читателей.

---

Глубока грань, разделяющая научное построение окружающего нас мира и нас самих в том их проявлении, которое обусловливается нашими органами чувств (макроскопический разрез космоса), от того научно построяемого космоса, где царит атом (микроскопический разрез космоса). Основные физические представления, как и методика научного мышления, претерпевают в этих проявлениях коренное изменение. Понятие физической причинности резко меняется, углубляется путем разрушения вековых о нем представлений, как только мы научно проникаем в мир атомов. Третий разрез космоса сейчас вырисовывается благодаря успехам астрономических наблюдений и исканий XX в.— мир пространства-времени в его научном охвате большими величинами, несоизмеримыми, как и атомный мир, с данными наших органов чувств.

Эти три представления о мире, о реальности, научно охватываемой,— три «неоднородных пласта реальности»— не согласованы. Все находится в подвижном созидании — научном и философском.

Атом и химический элемент, с ним связанный, проникают во все три формы миропредставления. Кажется очень правдоподобным, что при попытках дальнейшего обобщения получит большое значение то течение научного синтеза, которое выдвинул в середине XVIII в. великий сербо-хорватский мыслитель Руджиеро Боскович (1711—1787) и которое сейчас все больше обращает на себя внимание.

Но атом не есть бесформенный и бесструктурный «центр сил», в закономерной совокупности которых мыслил материю и мироздание Боскович.

История этого течения мысли, по-видимому, намечающего путь научной мысли будущего и им чреватого, еще не написана. Другой великий натуралист, современник Босковича, шотландец Джеймс Геттон (1726— 1797) одновременпо и независимо подходил к тому же миропредставлению, создавая основы современной геологии.

Единого целого научного миропредставления еще нет.

Но бесчисленные новые факты, проявляющие строение реальности, природы, во всех ее разрезах, неуклопно сводят нашу мысль в ее наибольшем углублении к миру атомов и еще дальше — к строящим атомы мельчайшим индивидам, реальным едпппцам пространства-времени.

Факты вызвали создание новых научных дисциплин, отличных от прежних, изучавших материю — совокупность бесчисленных атомов — под статистическим углом зрения.

И мы в XX столетни являемся свидетелями расцвета этого рода новых наук— наук об индивидуальных атомах — физики атомов, радиологии, радиохимии и последней выявившейся — геохимии, небольшой части астрофизики.

Геохимия научно изучает химическпе элементы, т.е. атомы земной коры и насколько возможно — всей планеты. Она изучает их историю, их распределение и движение в пространстве-времени, их генетические на нашей планете соотношения. Она резко отличается от минералогии, изучающей в том же пространстве и в том же времени историю Земли лишь историю соединений атомов — молекул и кристаллов. В этой строго ограниченной земной планетной области геохимия открывает те же явления и законы, существование которых мы могли до сих пор только предчувствовать в безграничных областях небесных пространств. Для цр.с в настоящее время очевидно, что химические элементы не распределены в беспорядке в сгущениях материи этих пространств, в туманностях], звездах, планетах, атомных облаках, космической пыли. Их распределение зависит от строения их атомов.

Есть атомная геометрия пространства-времени, выражаемая в истории и распределении атомов — на всем протяжении и на всем делении космоса — в крупном и в мелком — в строении космической туманности или мельчайшего организма.

Одни и те же законы господствуют как в великих небесных светилах и в планетных системах, так и в мельчайших молекулах, быть может, даже в еще более ограниченном пространстве отдельных атомов.

Более двух с половиной веков назад один из крупнейших ученых, голландец X. Гюйгенс (1629—1695) выяснил неизбежность тождественности материи и сил Вселенной и проявлений жизни на всем ее протяжении. Тождественность материи и сил вытекала из законов тяготения его современника И. Ньютона. Она охватывала и картезианскую философию, которая господствовала в умах физиков и на десятки лет — до 1730—1740 гг.— задержала понимание научных открытий и научных обобщений Ньютона (1676). XVII век внес окончательно в научнофилософское понимание вселенной от времени до времени проявлявшееся в течение столетий представление о единстве, выражаясь современным языком, материи и энергии на всем протяжении космоса, пространства-времени. Но Гюйгенс был одним из немногих, который ясно выразил и неизбежное отсюда следствие единства в космическом аспекте изучаемой нами в биосфере жизни.

Через* 150 лет после Гюйгенса англичанин В. Гюггинс установил путем научного опыта и наблюдения спектральным анализом тождественность химических элементов, т.е. атомов, для звездных миров с их земным проявлением. Творческий взрыв идей, который мы переживаем, не расшатал этого основного положения. Он выразил его в новом понятии о тождественности основных элементов, электронов, нейтронов и протонов, выявляющихся сейчас положительных электронов (позитронов), из которых построены атомы, т.е. химические элементы, и о генетической — хотя и сложной — связи, существующей между атомами различного строения.

Изучая законы и правильности истории элементов нашей планеты, изучая строения земных атомов, мы изучаем тем самым законности мельчайших пространств и мельчайших мгновений, неразрывно связанных с великим целым космоса. Между ними существуют глубокие аналогии и даже нечто большее, чем аналогии.

Протоны, электроны, нейтроны, позитроны, фотоны, кванты охватывают все пространство-время, все три разреза космоса. Они же строят и охватывают атомы. Но химические проявления атомов, изучаемые в геохимии, являются только небольшой частью связанных с этими основными элементами космоса явлений.

Химия космоса и геохимия — атомная химия планеты в пространстве-времени космоса — являются небольшой, хотя и важной чертой в изучаемой наукой реальности.

Но надо помнить и сейчас же отметить, что не химические явления и не химические свойства атомов (химические элементы) определяют материальный субстрат пространства-времени, составляют преобладающую массу, выявляемую при изучении реальности.

ХАББЛ

(1889—1953)

Эдвин Пауэлл Хаббл родился в г. Маршфилд, штат Миссури, США. Он окончил сначала Члкагский, а затем Оксфордский университет, где изучал право. Однако Хаббл с юности увлекался астрономией и, оставив юриспруденцию, поступил наблюдателем в Иерксскую обсерваторию. После недолгого участия в военных действиях во время первой мировой войны Хаббл вернулся в Америку и стал сотрудником знаменитой обсерватории Маунт Вильсон. В штате Вашингтон прошла затем вся жизпь Хаббла, Хаббл впервые показал, что далекие туманности — это скопления звезд, используя связь между светимостью и периодом переменных звезд, он определил расстояния до внегалактических объектов. Лучевую скорость их движения можно было определить по смещению лилий спектра туманностей, и на основании своих наблюдении в 1929 г. Хаббл пришел к выводу, что внегалактические туманности удаляются от наблюдателя со скоростью, пропорциональной расстоянию до них. Следовательно, можно было думать, что некогда вся материя Вселенной была сосредоточена в существенно меньшем объеме, чем сейчас. Красное смещение и его интерпретация как эффекта Допплера при разбеганпи галактик нашли свое объяснение в модели расширяющейся Вселенной, предложенной в 4922 г. советским физиком и математиком А. А. Фридманом, который впервые дал нестационарные решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна.

Первоначальные оптические наблюдения Хаббла зондировали Вселенную на расстояниях 500 млн. световых лет. В дальнейшем радиоастрономические методы раздвинули пределы доступного нам мира еще дальше и подтвердили закономерности, обнаруженные Хабблом, для расстояний порядка миллиардов световых лет.

Мы приводим предисловие к книге Хаббла «Наблюдательный подход к космологии» (1937).

НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЙ ПОДХОД К КОСМОЛОГИИ

Эта книга основана на лекциях памяти Родса, читанных в Оксфорде осенью 1936 г. под общим заглавием: «Наблюдательный подход к космологии».

Наблюдаемая часть пространства — та область, которая доступна существующим инструментам, может рассматриваться как пробный участок Вселенной. Если этот образец выбран удачно, то его наблюдаемые свойства могут дать важные сведенпя о мире в целом. В этих лекциях рассмотрены те сведения, которыми мы сейчас располагаем, и обсуждается природа тех заключений, которые из них следуют.

Однако в эти свойства входит явление красного смещения, значение которого все еще не вполне ясно. Возможны различные объяснения этого явления, и хотя они вносят лишь небольшую разницу в представление картины наблюдаемых областей, эти различия приводят к совершенно разным концепциям относительно самой Вселенной. В настоящее время одна из концепций кажется менее возможной чем другая, однако в этом сомнительном мире расширяющаяся Вселенная релятивистской космологии получается как более вероятная из двух возможных интерпретаций красного смещения. Таким образом, обсуждение результатов приводит нас к дилемме и ее разрешение может быть найдено только в улучшенных наблюдениях или улучшенной теории или в развитии и того и другого.