Михаил Терентьев - История эфира

• Название: История эфира
• Автор: Михаил Терентьев
• Издательство: Фазис
• Жанр: Физика
• Год: 1999
• ISBN: 5-7036-0054-5

… В этой книге рассказывается об истории эфира и о том, как он выглядит в представлении современного физика-теоретика… Дело в том, что нет никаких шансов как следует понять фундаментальные свойства материи…, не разобравшись в свойствах физического вакуума или эфира.

… Необходимость понимания, откуда происходят и в чем состоят основные принципы физики, как трудно они "достались", как трудно в них что-либо изменить, — это столь же неотъемлемый элемент культуры, как и знакомство с наиболее важными фактами в живописи, литературе, истории.

… Я надеюсь, что даже при отсутствии специальной подготовки читатель сможет разделить с автором глубокое чувство благоговения перед красотой фундаментальных законов природы и отдаст должное творческому гению конкретных, замечательных людей, благодаря которым мы многое сейчас понимаем.

Из Предисловия

---

Его высказывания отличаются категоричностью, когда он обсуждает конкретные следствия, касающиеся, например, превращения видов «материи» в своей модели. Но сам выбор модели, ее основные структурные элементы — это для Платона плод свободного изобретения. Ведь критерии «правдоподобия» субъективен и не формулируется в строгих терминах. Символические образы, элементы мистики часто присутствуют в человеческом воображении. Платон, фантазируя, не ограничивает себя в применении этих средств.

Бели попытаться снять мистические одежды, то картина, предлагаемая Платоном, выглядит так. Имеется четыре вида корпускул, которые можно представлять как «молекулы», то есть структурные единицы основных, чистых форм (первообразов) материи: земли, воды, воздуха и огня. Эти корпускулы различаются размером и формой. Платон представляет их в виде правильных многогранников и допускает взаимопревращения. Ни одно вещество не предстает у него всякий раз одним и тем же. Он иллюстрирует это примером: «... Положим некто, отлив из золота всевозможные фигуры, без конца бросает их в переплавку, превращая каждую во все остальные. Если указать на одну из фигур и спросить, что же это такое, то будет куда осмотрительнее и ближе к истине, если он ответит «золото» и не станет говорить о треугольнике или других рождающихся фигурах как о чем-то сущем, ибо в мгновение, когда их именуют, они уже готовы перейти во что-то иное, и надо быть довольным, если хотя бы с некоторой долей уверенности можно по отношению к ним употребить выражение «нечто»...»

Платон приписывает молекуле «земли» кубическую форму, фигуру пирамиды (тетраэдра) — огню, октаэдра и икосаэдра — воздуху и воде. Он обсуждает, почему нужно устанавливать, именно такое соответствие и подробно разбирает, используя созданную к этому моменту математическую теорию многогранников, законы превращения молекул. Закончив, он с удовлетворением констатирует: «...пожалуй, мы с достаточной полнотой показали разнообразие видов, вытекающее из сочетания и взаимопревращения фигур».

Эти превращения осуществляются у Платона путем распада объемных фигур на плоские равносторонние треугольники, которые образуют грани пустотелых многогранников. (Куб не содержит треугольников в качестве граней, поэтому земля — стабильна и является наиболее крепкой из всех четырех форм материи.) Треугольники выступают как плоские атомы или, скорее, как элементарные частицы, если пытаться искать в этой картине аналогию с современными взглядами. Здесь фантазия Платона останавливается. Треугольники и многогранники плавают в каком-то бульоне, в той исходной природе, свойства которой уже детально не конкретизируются. Считается, что плоским треугольникам позволено растворяться и снова возникать из этого бульона, для обозначения которого используются разные термины: «воспринимающее начало», «кормилица», «мать», «пространство». Интересно, что слово «материя» Платон не употребляет в применении к этой среде. Бульон неоднороден и взаимодействует с многогранниками. Платон говорит, что неоднородности являются причиной перемещений многогранников. Как это конкретно происходит, понять трудно. Возникает ощущение, что на уровне бульона, материнской среды, которую нам хотелось бы назвать эфиром или физическим вакуумом, теория сознательно формулируется Платоном неясно. Он как бы стремится оставить этот предмет «не в фокусе». Он говорит: «... обозначив его (материнский субстрат. — М.В.Т.) как незримый, бесформенный и всевосприемлющий вид, чрезвычайно странным путем участвующий в мыслимом, и до крайности неуловимый, — мы не слишком ошибемся».

Чрезвычайно интересна вера Платона, что правдоподобное приближение к идеальной конструкции мира нужно искать в простейших геометрических структурах и следует руководствоваться в этом критериями математической красоты. Вряд ли стоит обсуждать, насколько хороши в количественном отношении следствия «теории» Платона-Тимея. Для этого она недостаточно жестко сформулирована, в ней есть, как мы уже отмечали, сознательно подчеркиваемый автором налет условности, приблизительности. Но образная, живая картина, которую вызывает «Тимей» у современного читателя-физика, в некоторых чертах поразительно напоминает флуктуации и превращения в мире элементарных частиц.

Для Платона проблема вакуума лежит за пределами познания. Можно представить, что при дополнительной информации он мог бы на несколько ступеней углубить свой анализ, но все равно, на каком-то этапе он обязательно должен остановиться и все неизвестное отправить в ведение верховного разума. Вопрос, как устроен мир «на самом деле», для него не имеет смысла, поскольку человек не способен установить непосредственный контакт с первообразом. Существует знаменитая картина платоновской пещеры, обитатели которой сидят спиной к входу и воспринимают события из внешнего мира по теням, которые проецируются перед ними лучами света, проникающими через вход. Им не дано ни обернуться, ни выйти наружу. В аналогичном положении Платон представляет себе людей на Земле, пытающихся составить свое представление о Природе, руководствуясь тем, что им дано в ощущении.

Платоновская позиция характеризует определенный чистый тип мышления, который впоследствии не раз будет реализовываться в истории физики. Но почти одновременно в античности нашли свое воплощение два других чистых типа. Один выразился в творчестве Демокрита, другой — Аристотеля.

1.2. Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар

Найти одно причинное объяснение для меня лучше, чем овладеть персидским престолом

Демокрит

Демокрит родился в Абдерах, крупном по тем временам торговом городе на севере Греции. По-видимому, он прожил долгую жизнь, но нет надежной информации о его трудах и его судьбе. О его работах мы знаем по изложениям других людей, в частности, Аристотеля. Картина природы Демокрита подверглась некоторой модификации у Эпикура и была в поэтической форме описана в поэме Лукреция Кара.

По разным источникам, Демокрит жил в период с 460 по 370 годы до н. э. Он происходил из богатого и знаменитого рода. Все доставшиеся ему в наследство деньги он потратил на путешествия. За это его судили: по греческим законам растрата отцовского имущества являлась серьезным преступлением. Но он был оправдан, так как ему удалось доказать, что в своих путешествиях он приобрел обширные знания. В конечном счете, горожане признали Демокрита мудрецом и выделили денежное содержание, которое позволило ему продолжать научные занятия. Приблизительно в 420 году до н.э. Демокрит был в Афинах. Там он видел Сократа, но, по-видимому, с ним не общался. По преданию, Демокрит сам прервал свою жизнь, когда почувствовал, что стал совершенно немощен.

Демокрит (460-370 гг. до н.э.)

Демокрит был учеником милетского философа Левкиппа и, возможно, многие элементы своей системы заимствовал у учителя. Его основные сочинения: книги «Малый Миро-строй» и «Большой Мирострой», несколько десятков трактатов и 9 книг «Причин». К сожалению, как уже упоминалось, все это не сохранилось. Многие авторы расходятся во мнениях, какие утверждения есть, а каких нет у Демокрита, но мы не будем акцентировать внимание на разночтениях.

Его картина природы — это прямолинейный материализм. В целом, при серьезном анализе она не выдерживает никакой критики, но в своей наивной простоте передает, как мы знаем теперь, некоторые существенные черты реальности. Основные элементы этой картины таковы. Все тела состоят из атомов, которые неделимы и имеют неизменную форму. Число атомов бесконечно, число различных типов атомов тоже бесконечно. Атомы свободно несутся в пустоте, изменяя характер движения только в результате столкновений. (В изложении некоторых авторов Демокрит допускает также «вибрацию» атомов, самопроизвольную «тряску по всем направлениям».) Атомы и их простые сочетания не имеют качеств (таких как цвет, запах, вкус и т.п.), но отличаются формой (атом формы А ведет себя иначе по сравнению с атомом формы В, то есть А ≠ В). Важен также порядок расположения атомов (АВ ≠ ВА) и их ориентация в пространстве. Демокрит не обсуждал, какие формы и сочетания атомов соответствуют наблюдаемым физическим телам. Лишь атомам огня он приписывал форму шара.

Пустота, где движутся атомы, безгранична, лишена формы и всяких признаков бытия. Время вечно, и вечно движение. Хаотичное движение атомов приводит к их слипанию и образованию тел (атомы цепляются друг за друга при контакте, поскольку у них есть выступы, впадины, крючки и пр.). Хаотичное движение в больших масштабах приводит к образованию вихрей, из которых создаются бесчисленные миры. Миры рождаются и погибают, но Вселенная вечна. «Ничто не возникает из ничего».