Иван Лупандин

ЛЕКЦИИ ПО ИСТОРИИ НАТУРФИЛОСОФИИ

К оглавлению

24. Вильгельм Рентген, Мария Кюри и специальная теория относительности А.Эйнштейна

Книга "Метафизика", принадлежащая перу Аристотеля, была посвящена поиску начал, из которых состоит все сущее. В качестве таковых начал Аристотель предложил два начала: материю и форму. Материя, согласно Аристотелю, есть некая аморфная первооснова, подобная глине в руках скульптора, а форма - некое активное начало, сообщающее материи определенные качества и свойства. Наиболее простыми являются формы т.н. элементов, т.е. земли, воды, воздуха и огня. Всякие изменения, в т.ч. химические, Аристотель считал не чем иным, как сменой форм и отвергал учение Демокрита о том, что изменения есть следствие перемешивания атомов. В XIX веке химики отказались окончательно от точки зрения Аристотеля и в определенном смысле вернулись к точке зрения Демокрита. Поскольку вся схоластика основывалась на аристотелевских идеях, то можно сказать, что в XIX веке схоластика полностью вышла из моды, а если где-то и оставалась, так только в стенах католических семинарий и учебниках богословия.

Если бы Д.И. Менделеева, на котором мы закончили изложение истории научных открытий XIX века, спросили, что представляют собой те химические элементы, которые он объединил в таблицу, названную впоследствии его именем, то Менделеев ответил бы, что каждый элемент представляет собой атом определенного сорта. Если бы Менделеева далее спросили, что сообщает атому натрия свойства щелочного металла, а атому гелия свойства инертного газа, Менделеев, быть может, затруднился бы ответить, но, по крайней мере, не стал бы апеллировать к аристотелевским качествам. По сути, единственным, что отличало атомы элементов таблицы Менделеева друг от друга были их атомные веса. При этом случались неприятные казусы. Так, Менделееву пришлось дать калию больший порядковый номер, чем аргону, хотя атомный вес аргона заметно превышал атомный вес калия. Но это были детали в сравнении с удивительной симметрией менделеевской таблицы. Впрочем, небезынтересно, почему проходили годы и годы, а парадокс калия и аргона так и оставался неразрешенным, как впрочем, не было и ответа на вопрос, почему увеличение веса атомов приводило к изменению их химических свойств, подчиняющемуся периодическому закону.

Но в чем уж наверняка был убежден Менделеев и другие химики XIX века, так это в том, что атомы неизменны. Атомы таблицы Менделеева были подобны богам, имеющим в самих себе причину собственного существования, и вполне подходили под определение субстанции, данное Спинозой в "Этике": "Substantia est causa sui" / т.е. "субстанция есть причина самой себя"/. Действительно, химики XIX века единодушно мыслили атомы химических элементов несотворимыми и неуничтожимыми, подобно атомам Демокрита и Эпикура. Объективно все это вело к торжеству материализма и гегельянства. Философы гегелевского направления, в т.ч. марксисты, поспешили с помощью таблицы Менделеева проиллюстрировать второй закон диалектики: действительно, увеличение /часто незначительное/ атомного веса, т.е. сугубо количественное /как казалось тогда/ изменение, приводило к радикальным качественным изменениям, т.е. изменениям химических свойств. Что касается материализма, то для него важнее всего была не зависимость свойств элементов от их атомного веса, а неизменность самих атомов, их несотворимость и неуничтожимость, позволявшая отбросить как бессмысленный вопрос о причинах возникновения материи.

Так развивались события от создания таблицы Менделеева /1869/ до 8 ноября 1895 года. Этот день войдет когда-нибудь в историю философии как день начала освобождения человеческой мысли от призраков материализма и диалектики. В этот день немецкий физик Вильгельм Рентген открыл в своей лаборатории особого рода лучи, которые он назвал X-лучами. Самое интереcнoе в X-лучах было то, что они позволяли просвечивать насквозь непрозрачные для обычного света предметы. Это свойство Х-лучей позволяло использовать их в медицине, прежде всего в военно- полевой хирургии. Открытие настолько заинтересовало Рентгена, что он, к ужасу своей жены, не выходил из лаборатории в течение 50 дней. Разумеется, открытие Рентгена заинтересовало и других ученых. Во Франции физик Беккерель в поисках объяснения природы Х-лучей обратил внимание на флуоресценцию /т.е. свечение в темноте/ солей урана, последнего элемента таблицы Менделеева, обладавшего самым большим атомным весом. Пьер Кюри и его супруга Мария Кюри, урожденная Склодовская, установили, что флуоресценция солей урана объясняется наличием небольшой примеси нового элемента, получившего в итоге название "радий", т.е. излучающий. Лучи, испускаемые радием, напоминали рентгеновские. Так, радий мог воздействовать на фотопластинку даже сквозь толстую упаковку. Открытия Пьера и Марии Кюри датируются 1896 - 1897 гг. Именно в это время св. Тереза из Лизье переживала мучительные искушения в вере и даже писала одной из сестер:

"Если бы ты знала, какие ужасные мысли меня терзают! Молись за меня неустанно, чтобы я не слушала дьявола, который хочет, чтобы я поверила его лживым наветам. В мой ум проникают суждения самых отъявленных материалистов: мысль о том, что в будущем, благодаря постепенному прогрессу, наука найдет естественное объяснение всему и мы узнаем конечную причину всего сущего, а пока это загадка только потому, что нужно открыть еще много нового[...] О, мамочка /так св. Тереза из Лизье называла свою старшую сестру - И.Л./, как можно питать такие мысли, когда так любишь благого Бога! Но я приношу в жертву эти жестокие страдания, чтобы уверовали бедные неверующие".

Многие христиане вместе со св. Терезой из Лизье думали, что их вера потеряла научную основу, лишилась "интеллектуальной респектабельности" /термин С. Яки/, которую она имела во времена схоластов. Но, странным образом, открытия в самой науке, имевшие место в те самые дни, когда страдала от жестоких искушений св. Тереза из Лизье, помогли спасти христианскую веру от полного крушения.

Как это произошло? Вскоре после открытий Рентгена и супругов Кюри выяснилось, что радий испускает не простые лучи, а некие частицы, получившие название альфа-частиц. Вскоре удалось измерить их массу, и выяснилось, что масса альфа-частиц примерно равна атомному весу гелия, второго элемента таблицы Менделеева. Это было очень важным открытием для философии: из него вытекало, что атомы радия нестабильны и способны делиться на части. Сразу возникали многие вопросы: в чем причина такого поведения атомов радия? Стабильны ли другие атомы? Короче, идея атома как causa sui была поколеблена. Последовали и дальнейшие эксперименты. Английский физик Э. Резерфорд, облучая в своей лаборатории тонкие слои золота альфа-частицами, убедился, что эти слои практически прозрачны для альфа-частиц. Из этого можно было сделать один-единственный вывод, а именно, что сами атомы золота не являются плотными шариками. Иногда, впрочем, в опыте Резерфорда альфа-частицы, как бы сталкиваясь с невидимым препятствием, отскакивали назад, что позволяло сделать вывод, что атомы золота все же не совсем пустые внутри. Анализ этих опытов привел Резерфорда к созданию планетарной модели атома. В центре атома, согласно модели Резерфорда, находится положительное заряженное ядро /от него-то и отталкивались альфа-частицы/. Это ядро, однако, очень мало в сравнении с размерами всего атома. На расстоянии, в 100000 раз превышающим размеры ядра, вращаются электроны, т.е. частицы, обладающие отрицательным электрическим зарядом. Атом безвозвратно терял свою первоначальную простоту. Ученик Резерфорда Мозли, поверив в правильность модели атома, предложенной его учителем, решил использовать ее для объяснения периодического закона, открытого Менделеевым. Мозли удалось, ионизируя атомы, т.е. выбивая из них электроны с помощью рентгеновских лучей, определить заряд атомных ядер и удостовериться в том, что заряд атомного ядра в точности совпадает с порядковым номером элемента в таблице Менделеева. В результате экспериментов Мозли автоматически разрешился вопрос о положении в таблице калия и аргона. Атом аргона, хотя и был немного тяжелее атома калия, имел заряд ядра на 1 меньше, чем атом калия. К сожалению, первая мировая война помешала Мозли продолжить свою научную деятельность. Мозли был призван в армию, на турецкий фронт, где и погиб неподалеку от Галлиполи, высадившись там в составе английского морского десанта.

И все же открытия 90-х годов XIX века оставляли много неясностей. В чем причина нестабильности некоторых химических элементов? Откуда берется энергия альфа-частиц? Почему все-таки атомный вес аргона превышает атомный вес калия? На эти вопросы, как ни парадоксально, удалось пролить свет благодаря теории, созданной совсем с другими целями.

В 1905 году немецкий физик еврейского происхождения Альберт Эйнштейн опубликовал свою знаменитую статью "К электродинамике движущихся тел", где в качестве следствия была приведена формула, получившая впоследствии название формулы Эйнштейна: Е= mс² , где Е - энергия, а m - масса. До этого считалось, что масса может лишь приобретать энергию, но не превращаться в нее сама. Формула Эйнштейна оказалась способной разрешить многие проблемы, накопившиеся к тому времени в физике и астрономии. Например, она позволила ответить на вопрос, откуда берется практически неисчерпаемая энергия Солнца. Всякие механические объяснения природы солнечной энергии, типа предложенной Ньютоном идеи подпитывания энергии звезд падающими на них кометами, оказались совершенно неудовлетворительными. Формула же Эйнштейна показывала, что если на Солнце происходит процесс превращения массы в энергию, то этого вполне достаточно для обеспечения бесперебойной работы Солнца в течение нескольких миллиардов лет.

На вопрос, может ли в действительности масса полностью превратиться в энергию, дал ответ последующий ход событий в физике. В 1930 году был предсказан, а затем и открыт позитрон, частица, представляющая собой зеркальное отражение электрона, т.е. имеющая ту же массу и тот же по абсолютной величине заряд, только не отрицательный, а положительный. Выяснилось, что при взаимодействии электрон и позитрон аннигилируют, т.е. превращаются в кванты электромагнитного поля, и их бытие как частиц прекращается. Это был колоссальный удар по атомизму, основное положение которого заключалось в неизменности, несотворимости и неуничтожимости атомов. При аннигиляции масса исходных частиц, в согласии с формулой Эйнштейна, превращается в энергию продуктов аннигиляции, т.е. квантов электромагнитного поля.

Разумеется, эти смертельные для материализма теории и открытия вызвали беспокойство воинствующих марксистов. Уже в 1908 году вождь российских социал-демократов большевистского толка В.И. Ленин сделал попытку разобраться, каковы перспективы материализма в свете открытий в физике и химии, имевших место на рубеже XIX - XX веков, и в итоге пришел к неутешительному выводу, что "современная физика идет к единственно верной философии естествознания /т.е. марксистской - И.Л./ не прямо, а зигзагами, не сознательно, а стихийно, не видя своей конечной цели, а приближаясь к ней ощупью, шатаясь, иногда даже задом". Последующим поколениям марксистов пришлось, скрепя сердце, признать, что "ход развития современного естествознания целиком это / ленинское высказывание - И.Л./ подтверждает". В результате, в конце 1940-х годов марксистские идеологи в СССР развернули против теории относительности Эйнштейна кампанию, аналогичную той, что ими же была развязана против генетики. Так, некто, Карпов, в статье, озаглавленной "О философских взглядах А. Эйнштейна" писал следующее:

"Являясь стихийными материалистами в своей естественнонаучной деятельности, эти же физики в философии сползают на позиции идеализма и начинают нести всякий реакционный вздор. У Эйнштейна этой выражается в признании мирового разума, в теориях конечной и расширяющейся вселенной, в утверждении, что материя и энергия превращаются друг в друга и т.д."

Как видим, марксистам очень не нравилась идея, что материя и энергия могут превращаться друг в друга. Однако совершенно отрицать теорию относительности марксисты не могли, т.к. благодаря открытию цепных реакций деления тяжелых ядер, она нашла промышленное и военное применение. Поэтому решено было не критиковать теорию относительности как таковую, а лишь "реакционные выводы" из нее. Это решение было столь нелепо, что академик Наан в статье "К вопросу о принципе относительности в физике", опубликованной в журнале "Вопросы философии" за 1949 год, не мог удержаться, чтобы не поиронизировать над таким "компромиссом". Отвечая некоему философу-марксисту А.А. Максимову, Наан писал, что отделять теорию относительности от философских выводов из нее - "это примерно то же, что сказать, что таблица умножения правильна, а неправильны только делаемые из нее философские выводы о том, например, что 8 Х 11=88 или что 15² = 225".

Разумеется, то, что писал академик Наан, относится и к философским выводам из формулы Эйнштейна Е= mс² , т.е. если эта формула верна, то материализму в ее классической форме, где атомы играли роль самосущей субстанции, пришел конец.