Чем мир держится?

Мои последователи должны опережать меня, противоречить мне, даже разрушать мой труд, в то же время продолжая его. Только из такой последовательно разрушаемой работы и создается прогресс.

Иван Мичурин

Джон Бернал писал: «Успехи Ньютона таили в себе и соответствующие опасности для будущего. Его дарование было так велико, система его казалась столь совершенной, что все это положительно обескуражило научный прогресс в следующем веке или допустило его только в тех областях, которых Ньютон не затронул… Влияние Ньютона пережило даже его систему, и весь тот тон, который он задал науке, принимался как нечто до такой степени само собой разумеющееся, что вызванные им жесткие ограничения, вытекавшие в значительной степени из его теологических предубеждений, не были осознаны до эпохи Эйнштейна, да даже и сейчас осознаны еще неполностью».

Двести пятьдесят лет физики, как они ни восхищались Ньютоном, только «сжав зубы», терпели дальнодействие. Даже не терпели, а боролись с ним — и отступали. Мешали им и оставленное в наследство Ньютоном представление об абсолютном времени, противоречившее галилей-ньютоновскому принципу относительности, и эфир, и многое другое. Слишком сильно все это противостояло тем принципам экспериментальной физики, которые завещал сам же Ньютон продолжателям своего дела.

А развитие физики все решительнее требовало пересмотра положений мировой механики Ньютона. Теория Максвелла для электромагнетизма уже по-новому рассматривала пространство, в котором происходят описываемые ею явления. Эфир для нее был не нужен, зато здесь детально разработано физическое понятие поля. Представление о поле стало самым большим достижением физики со времен Ньютона. Эйнштейн и Инфельд в книге «Эволюция физики» подчеркивают важность понятия поля для возникновения теории относительности. И не просто важность: «Теория относительности возникает из проблемы поля. Противоречие и непоследовательность старых теорий вынуждают нас принимать новые свойства пространства и времени» [7] .

7

О том, как возникло и формировалось понятие физического поля, подробно рассказано в кн: В. Рыдник, Поле. М., «Знание», 1976 (Жизнь замечательных идей).

Английский физик Г. Бонди задает «риторический вопрос»: «Как же случилось, что столь хорошо обоснованная теория была отброшена и заменена другой (общей теорией относительности Эйнштейна. — Р. П.), самая большая заслуга которой заключается в том, что она дала те же результаты, что и прежняя? Немногочисленные и незначительные пункты, в которых эти теории расходились, были даже не особенно твердо установлены экспериментально».

Однако: «Нас приводит к новой теории принцип единства физики, который требует, чтобы гравитация, с одной стороны, и электромагнетизм и оптика, с другой, не принадлежали к разным типам пространства-времени».

Вот мы встретились в этой книге впервые с принципом единства физики. Естественное обоснование такого принципа — то, что любые сложные процессы в природе содержат явления, относящиеся к разным областям физики и подчиняющиеся их законам. Он находит свое выражение и подтверждение на многих «стыках» теории гравитации с другими областями физического знания. Лишним подтверждением такого единства стало практически одновременное действительно широкое признание ученым миром теории Максвелла и теории Эйнштейна.

(Никак нельзя недооценивать роль, которую сыграли для Эйнштейна его размышления над Максвелловой теорией электромагнетизма. И не случайно ведь первая работа сотрудника Бернского бюро патентов по специальной теории относительности называлась «К электродинамике движущихся тел». К электродинамике!)

Долго не признавали даже крупные физики теорию Максвелла. Но когда, наконец, она была принята, это стало победой нового подхода к физике в целом и проложило дорогу теории относительности.

Несмотря на всю категоричность утверждений Бонди о незначительности расхождений в теориях Ньютона и Эйнштейна, один факт безусловно сыграл особую роль в возникновении общей теории относительности.

Физики — не революционеры, скорее они консервативны, и только вынуждающие обстоятельства побуждают их жертвовать хорошо обоснованными представлениями.

Макс Борн

В 1859 году французский ученый Урбен Леверье прославленный тем, что по движению планеты Уран предсказал существование неизвестного тогда Нептуна, обратил внимание на еще один непорядок в Солнечной системе. Самая отдаленная от Солнца точка орбиты Меркурия — его перигелий — смещалась чуть-чуть больше, чем следовало из формул небесной механики, основанной на законе всемирного тяготения. Смещение (позже уточненное англичанином Ньюкомом) составляло всего сорок три угловые секунды за столетие, меньше, чем полсекунды в год.

Мелочь? Но в астрономии, как и вообще в науке, мелочей не бывает, и факт, не соответствующий теории, не более и не менее как мина, подложенная под эту теорию.

Сам Леверье пошел по уже проложенной им торной дороге, предположив существование еще одной планеты, теперь уже между Солнцем и Меркурием, планеты, сбивающей Меркурий с его пути. Гипотетическому спутнику Солнца дали имя Вулкана, вычислили его орбиту, а найти не смогли.

Попытки объяснить «неувязочку» вызвали к жизни не только мифическую планету, расположенную якобы еще ближе к Солнцу, чем Меркурий, но и кольцо комет, летящих вокруг Солнца внутри орбиты Меркурия, и спутник Меркурия, и кольцо малых планет между орбитами Меркурия и Венеры.

Солнце полагали сплющенным, а также — в другом варианте — окруженным большим количеством диффузной материи. Каждая из этих гипотез опровергалась. Спутник Меркурия увидели бы, Солнце не может быть сплющенным в нужной для смещения перигелия Меркурия степени и т. п. и т. д.

Смещение перигелия Меркурия было, по существу, единственным наблюдаемым уклонением во Вселенной от правил небесной механики Ньютона [8] . Но астрономы были уязвлены в самое сердце. Они — и вдруг чего-то не могут объяснить!

8

Не все было, правда, в порядке и с Луной. Но ученые понимали, что та слишком близко к Земле, а взаимосвязи между соседями, живущими почти рядом, гораздо, как известно, богаче и сложнее, чем между теми, кто разделен большими расстояниями.

После открытий Ньютона наука, развивавшая их, знала о небе гораздо больше, чем о Земле. Парадоксально, но это положение кое в чем сохранилось до наших дней. Кто не слышал, скажем, что элемент гелий был открыт сначала на Солнце, потом на Земле. Однако гораздо реже вспоминают, что нам лучше известен химический состав звезд, чем собственной планеты. Астрономия в течение столетий не без оснований была и остается самой уверенной в себе изо всех наук.

Великие события порой возникают по малому поводу. Принц Гамлет в трагедии Шекспира поначалу как будто осуждает норвежского принца Фортинбраса, ведущего армию воевать за «невзрачный кус, в котором барыша — лишь званье, что земля». Однако потом говорит: «…дело не стоит выеденного яйца. Но тот-то и велик, кто без причины не ступит шага, если ж в деле честь, подымет драку за пучок соломы».

Честь ученых — в стремлении сделать так, чтобы выводы теории совпадали с данными наблюдений и экспериментов. И до тех пор, пока тут нет полного совпадения, а есть расхождение хоть на волос, они не могут, не имеют права успокоиться. Затронута честь ее величества Науки! Всякий факт, не отвечающий «хорошей» теории, есть оскорбление, вызов, брошенный науке. Наука в лице своих представителей примет этот вызов, каким бы мелким ни был повод для него.

И незначительность факта, в котором следовало разобраться, часто оказывалась мнимой.

Общая теория относительности уже при рождении своем разрядила «мину Меркурия». Она указала, что перигелий Меркурия за столетие должен смещаться как раз на сорок три и одну десятую секунды за столетие. Разница с наблюдениями, как видите, составляла уже доли секунды не в год, а в век. Даже астрономия с се повышенными требованиями к точности могла позволить себе признать такой результат вполне удовлетворительным.

Французский ученый А. Арзелье, приступая к подробному разбору этой ситуации, был вправе заявить: «Мол цель — показать, из каких джунглей нас вывел Эйнштейн…»