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

---

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».

В картине принципиально нет места для Высшего Разума, для Творца. В основе она полностью детерминирована, случайность — результат только неполного знания. Но если бы в какой-то момент удалось зафиксировать положения и скорости атомов, дальше все, что произойдет в мире, можно было бы в принципе предсказать. Тот же факт в несколько ином изложении приводит к совсем грустным следствиям. Действительно, мы не знаем координаты и скорости атомов, но какие-то, пусть неизвестные нам значения, они уже приняли в данный момент. Это значит, что все дальнейшее предопределено, в том числе все наши радости и печали, мы лишь автоматы, выполняющие то, что уже задано бесконечно давно. В этом «демокритовский фатализм». В связи со сказанным очень странно звучат строки из Данте:

Я увидал: учитель тех, кто знает,
Семьей миролюбивой окружен,
К нему Сократ всех ближе восседает,
И с ним Платон, весь сонм всевидца чтит.
Здесь тот, кто мир случайным полагает,
Философ знаменитый Демокрит...

В приведенном отрывке описывается самая удаленная, внешняя кайма, охватывающая круги Ада. Именно сюда поместил Данте греческих мудрецов. В первой строке несомненно говорится об Аристотеле как о самом славном философе, как об учителе учителей. Имя же Демокрита почему-то связывается со случайностью, что несправедливо.

Именно полная предопределенность не устроила Эпикура, когда он попытался сформулировать нормы и принципы правильного человеческого поведения в рамках картины Демокрита. В мире, где нет ничего, кроме пустоты, в которой несутся неделимые атомы, проблему моральных категорий, действительно, нелегко обсуждать.

Эпикур (371-270 гг. до н.э.)

Эпикур родился на острове Самосе и жил с 371 по 270 год до н.э. Его отец — учитель афинянин. В 306 году Эпикур основал в Афинах философскую школу «Сад». От Эпикура до нас дошли лишь несколько писем, кратко излагающих содержание его книги «О природе», отдельные цитаты из этой книги в произведениях других авторов и собрание его сочинений на моральные темы. Высказывания о нем весьма разноречивы. Известно, например, что платоники сильно его не любили. Цицерон и Плутарх пишут об Эпикуре, что он был чрезвычайно честолюбив и завистлив, плохо разбирался в вопросах естествознания и стремился очернить своих предшественников. «Все, что у него хорошо, целиком взято из Демокрита, а все, что он меняет, он только портит» — таково мнение Цицерона. Неясно, в какой мере эти высказывания действительно характеризуют Эпикура как личность, но очевидно, его учение оценивалось неоднозначно.

Тем не менее, Эпикур добавил к системе Демокрита следующий важный элемент. Помимо прямолинейных траекторий он разрешил атомам двигаться по сложным кривым, предположив, что возможны блуждания в стороны. (Подобная мысль в неразвитой форме уже высказывалась раньше, вспомним, например, замечание о «тряске» и «вибрациях» атомов у Демокрита.) Такие, не обусловленные какой-либо внешней силой, блуждания устраняют «сквозную причинность» (термин, введенный К. Марксом в связи с теорией Демокрита). Некоторые современные авторы усматривают в спонтанных отклонениях Эпикура связь с квантово механической неопределенностью, хотя аналогия здесь очень далекая.

Не трудно понять, почему оказалась столь живучей и привлекательной эта весьма наивная картина природы, почему выбор между Платоном и Демокритом стал впоследствии важным для людей, по роду деятельности весьма далеких от натурфилософии. Удивительно, что аристократ Платон сумел уже тогда оценить социальные последствия материалистической системы взглядов: из-за нее «... молодые люди впадают в безбожие... и вследствие этого происходят революции».

Наше знакомство с учением Демокрита и Эпикура мы закончим поэтическими иллюстрациями из Лукреция. Лукреций Кар в своем мировоззрении следует Эпикуру и не добавляет от себя ничего нового по существу. Он жил в первом веке нашей эры, родился, по-видимому, в Помпеях. О его жизни известно немного, но зато его поэма «О природе вещей» полностью сохранилась. Это грандиозное сочинение, где автор рисует великую картину Бытия, затрагивая широчайший спектр проблем от атомов до человеческих отношений.

Лукреций Кар (99-55 гг. до н. э.)

Вселенная по Лукрецию безгранична и однородна:

... Нет ни краев у нее и нет ни конца, ни предела.
И безразлично, в какой ты находишься части Вселенной.
и далее:
Всю, самое по себе, составляют природу две вещи.
Это во-первых тела, во-вторых пустое пространство,
Где пребывют они и где двигаться могут различно.

Вещи или тела состоят из неделимых атомов. Основной умозрительный аргумент в пользу атомизма следующий: если бы тела дробились бесконечно, то мир был полон бесконечным разнообразием форм. Кроме того:

Если не будет, затем, ничего наименьшего, будет
Из бесконечных частей состоять и мельчайшее тело...
Чем отличишь ты тогда наименьшую часть от Вселенной?
Ровно, поверь мне, ничем.

Аргументация кажется очень убедительной. Интересно, что позже ее использует И. Ньютон. Но нам не раз представится возможность наблюдать, как попытка выяснить устройство бытия путем рассуждений приводит разных людей к совершенно противоположным выводам.

Атомы у Лукреция плотные просто по определению:
Ибо, где есть то пространство, что мы пустотой называем,
Тела там нет, а везде, где находится тело,
Там оказаться не может пустого пространства.
Значит, начальные плотны тела, и нет пустоты в них.

Пустота — это существенный элемент всей картины:

Если ж пространства иль места, что мы пустотой называем,
Не было б вовсе, тела не могли бы нигде находиться
И не могли б никуда и двигаться также различно.

Но проблема движения и передачи усилия через пустоту даже на наивном уровне не может быть решена в описываемой картине. Лукрецию не случайно приходится делать довольно странные с современной точки зрения количественные высказывания:

... никогда никакую нигде не способна
Вещь задержать пустота и явиться какой-то опорой,
В силу природы своей постоянно всему уступая.
Должно поэтому все, проносясь в пустоте без препятствий,
Равную скорость иметь, несмотря на различие в весе.

Вес атомов считался их внутренним свойством. В исходной теории Демокрита под действием веса атомы должны были бы двигаться к центру Земли. Введенные позже хаотические отклонения служат для того, чтобы объяснить возможность столкновений. Но у них есть еще одна функция:

Бели ж движения все непрерывную цепь образуют
И возникают одно из другого в известном порядке ...
Как у создании живых на Земле, не подвластная року,
Как и откуда, скажи, появилась свободная воля?

Трудно удержаться, чтобы не привести комментарий Цицерона в связи с идеей спонтанных отклонений: «Ничего более позорного не может случиться с физиком».

Конкретные приложения теории у Лукреция имеют иллюстративный характер и не разработаны детально. Но все-таки имеет смысл упомянуть механизм создания и переноса оптических изображений, поскольку аналогичная идея будет повторяться впоследствии:

Есть у вещей то, что мы за призраки их почитаем.
Тонкой, подобно плеве, от поверхности тел отделяясь,
В воздухе реют они, летая во всех направленьях...
Легким, во-первых, вещам, из мелких тел состоящим,
Чаще, чем всяким другим, быстрота, очевидно, присуща...
Значит, подобным путем непременно и призраки могут
Неизмеримую даль пробегать во мгновение ока...

Внимательный читатель, конечно, обнаружит противоречие с предыдущим предписанием для всех тел в пустоте «равную скорость иметь, несмотря на различие в весе». Но поэму нельзя воспринимать как изложение какой-то логически замкнутой схемы. Это художественное произведение, а не научный трактат.

Очень жаль, что нет возможности судить об учении Демокрита по его оригинальным трудам и приходится опираться на изложения других людей. Эти изложения либо не претендуют на научную строгость, как в случае с Лукрецием, либо, в большинстве случаев, если содержат научный анализ, то с элементами резкой полемики. Подчеркнем еще раз: теория Демокрита это не только метафизическая конструкция, не только абстрактная философская идея. Его теория является системой взглядов с далекими последствиями и широкой областью приложений. Она представляет универсальный подход к изучению природы. Скажем, в математике разложение величин на малые неделимые элементы сразу оказалось делом чрезвычайно плодотворным и позволило тому же Демокриту вычислить объем конуса и цилиндра.