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.

---

До сих пор мы перечисляли требования, которые мы ставим перед самими образами. Совсем другие, однако, те требования, которые мы ставим перед научным описанием таких образов. Мы требуем от последнего, чтобы оно ясно показало, какие свойства приписываются образам ради их допустимости, какие ради их правильности и какие ради их целесообразности. Только так мы получаем возможность изменять наши образы и улучшать их. То, что приписывалось образам ради их целесообразности, содержится в обозначениях, определениях, сокращениях, одним словом, во всем том, что мы можем произвольно добавлять и отбрасывать. То, что приписывается образам ради их правильности, содержится в данных опыта, на основе которых построены образы. То, что приписывается образам ради их допустимости, дано свойствами нашего ума. Является ли образ допустимым или нет, можно решить однозначно в положительном или отрицательном смысле, и при этом наше решение сохраняет силу навсегда. Является ли картина правильной или нет, можно тоже решить однозначно в положительном или отрицательном смысле, но только по состоянию нашего теперешнего опыта и при допущении оговорки, касающейся более позднего и более зрелого опыта. Является ли образ целесообразным или нет, по этому вопросу пе существует однозначного решения; здесь могут существовать различные мнения. Один образ может иметь преимущества в одном, другой — в другом отношении, и только в результате постепенной проверки многих образов с течением времени выясняются, наконец, наиболее целесообразные.

Здесь изложены точки зрения, исходя из которых, на мой взгляд, можно судить о ценности физических теорий и о ценности их изложения. Во всяком случае, мы будем рассматривать прежние изложения принципов механики, основываясь именно на этих точках зрения. При этом прежде всего необходимо с определенностью выяснить, что мы понимаем под термином «принцип».

Первоначально в механике понимали под «принципом» в строгом смысле каждое высказывание, которое нельзя было в свою очередь привести к другим положениям самой же механики, но которое можно было рассматривать как непосредственный результат, вытекающий из других источников познания. В ходе исторического развития нельзя было избежать тех положений, которые, при наличии особых предпосылок в свое время справедливо были названы принципами, позже, хотя и неправильно, сохранили это название. Со времени Лагранжа часто указывали, что принципы центра тяжести и площадей в сущности являются только теоремами общего содержания. Однако одинаково справедливо можно отметить, что также и остальные так называемые принципы не могут носить это название независимо друг от друга и что каждый из них должен снизойти до ранга следствия или теоремы, как только изложение механики будет обосновываться одним или несколькими из них. В соответствии с этим понятие принципа механики не является строго устойчивым. Поэтому мы сохраним за упомянутыми положениями в нашем изложении их прежнее название; однако когда мы просто и в общем говорим о принципах механики, то мы не будем понимать под ними этих отдельных конкретных положений, а лишь любые произвольно выбранные из них или аналогичные им положения, удовлетворяющие условию, что вся механика может быть выведена из них чисто дедуктивно без дальнейшей ссылки на опыт. При таком методе обозначения основные принципы механики вместе со связывающими их принципами дадут простейшую картину, которую может создать физика о вещах чувственного мира и происходящих в нем процессах. И так как мы можем дать различные изложения принципов механики при различном выборе положений, лежащих в ее основе, то мы получаем различные картины вещей. Эти картины мы можем проверять и сравнивать в отношении их допустимости, правильности и целесообразности.

ЛОРЕНЦ

 (1853-1928)

«В начале нашего столетия физики-теоретики всего мира с полным нравом смотрели на Г. А. Лоренца как на своего наставника. Физики младшего поколения в большинстве случаев не представляют себе полностью той огромной роли, которую сыграл Лоренц в становлении идей теоретической физики. Причина этого странного непонимания коренится в том, что фундаментальные идеи Лоренца настолько вошли в плоть и кровь, что молодые ученые вряд ли способны осознать их смелость и вызванное ими упрощение основ физики» — писал Эйнштейн в статье «Лоренц как творец и человек», посвященной 100-летию со дня его рождения.

Гендрик Антон Лоренц родился в Арнеме (Голландия). Там же он учился в школе; затем продолжил свое образование в Лейдене. После окончания университета он два года преподавал в школе родного города и тем временем подготовил диссертацию «Теория отражения и преломления света», которую вскоре блестяще защитил, В 24 года Лоренц получил кафедру теоретической физики в Лейдене. Эту кафедру он занимал в течение 35 лет.

Работы Лоренца посвящены развитию максвелловской электродинамики и созданию теории электрона. Вслед за открытием в 1896 г. Зееманом влияния магнитного поля на спектральные линии, Лоренц смог немедленно дать объяснение этого эффекта. В 1902 г. вместе с Зееманом он разделил Нобелевскую премию. Исследования Лоренца непосредственно подвели его к понятиям теории относительности, хотя позднее он не мог до конца примириться с тем толкованием времени и пространства, которое дал Эйнштейн.

Необыкновенная привлекательность, чувство мягкого юмора и глубокое понимание характера людей сделали его непревзойденным руководителем международных семинаров и конференций, тем более, что он великолепно владел семью европейскими языками.

Мы приводим введение к одной из основных работ Лоренца «Опыт построения теории электрических и оптических явлений в движущихся телах» (1895).

ОПЫТ ПОСТРОЕНИЯ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ОПТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ДВИЖУЩИХСЯ ТЕЛАХ

§ 1. Еще никто не дал вполне удовлетворительного ответа на вопрос: принимает ли эфир участие в движении материальных тел. Для решения этого вопроса в первую очередь следует привлечь аберрацию света и связанные с нею явления; однако до сих пор ни одна из соперничающих теорий — ни теория Френеля, ни теория Стокса — не согласуются полностью со всеми наблюдениями, так что выбор в пользу какого-то одного воззрения приходится делать, взвешивая и сравнивая трудности, еще остающиеся там и тут. Таким образом я уже давно пришел к убеждению, что точка зрения Френеля, т.е. предположение о неподвижном эфире,— на правильном пути. Что касается точки зрения Стокса, то она вызывает, пожалуй, лишь одно сомнение, а именно его предположения о движении эфира вблизи Земли оказываются противоречивыми[32]; но это сомнение является очень серьезным и я не вижу, как его можно устранить.

Для теории Френеля трудности возникают из известного интерференционного опыта Майкельсона[33], а также, как полагают некоторые, из опытов, в которых Де Кудр[34] безуспешно пытался обнаружить влияние движения Землп на индукцию двух контуров тока. Однако результаты американского исследователя можно истолковать, привлекая вспомогательную гипотезу, а то, что получил Де Кудр, совершенно просто объясняется и без помощи такой гипотезы.

Особо следует отметить опыты Физо[35] по вращению плоскости поляризации в стеклянных столбах. На первый взгляд результат решительно противоречит воззрениям Стокса. Однако при дальнейшей разработке теории Френеля не удалось объяснить опыты Физо, и я постепенно пришел к заключению, что их результат вызван ошибками наблюдения или же, по меньшей мере, не соответствует теоретическим соображениям, положенным в основу опытов. Сам Физо в ответ на запрос моего коллеги ван де Занде Бакхейзена любезно разъяснил, что в настоящее время он не считает свои наблюдения окончательными.

В дальнейшем я подробно остановлюсь на затронутых здесь вопросах. Здесь же я хотел бы лишь сказать несколько слов в пользу моего исходного предположения.

Как известно, теорию Френеля можно обосновать с помощью различных соображений. Прежде всего, невозможно заключить эфир между твердыми или жидкими стенками. Насколько мы знаем, безвоздушное пространство влияет на движение материальных тел в механическом отношении так же, как абсолютная пустота. Наблюдая, как ртуть в барометре при наклоне трубки поднимается до самого верха, или как легко раздавливается замкнутая металлическая оболочка, трудно противиться впечатлению о полной проницаемости твердых и жидких тел для эфира. Трудно предположить, что эфир в этих телах подвергается сжатию, не оказывая сопротивления.

Знаменитый интерференционный опыт Физо[36] с текущей водой показывает, что при движении прозрачных тел их скорость передается находящемуся в них эфиру лишь частично. Этот опыт, позднее повторенный Майкельсоном и Морли[37] в больших масштабах, :не мог бы привести к наблюдаемому эффекту, если бы все содержимое труб имело бы одну и ту же скорость. Остается неясным лишь вопрос о поведении непрозрачных веществ и весьма протяженных тел.