Глава вторая. Загадка эфира

Глава вторая. Загадка эфира

1

Он думал неотступно об эфире и о многих других важных для него вещах. Шел 1905, знаменательный в истории физики год. Столетие, оставшееся позади, было столетием механики, эрой металла, машин и механической картины мира.

Классическая механика — великолепное творение Галилея, Ньютона, Лагранжа — шла от успеха к успеху. Ее расчетами пользовались инженеры и строители, физики и астрономы. Ей повиновалось движение пылинок и звезд. Кто мог бы усомниться в ее неограниченной и абсолютной власти?

Это сомнение закралось еще на заре механического века.

Картина мира классической механики образуется, как известно, из двух основных слагаемых: «пустого» (от материи) пространства и перемещающихся в нем прерывных материальных тел.

Математические расчеты, производимые в рамках этой картины, могли быть вполне практически удобными, но с теоретико-познавательной точки зрения в картине обнаруживались немедленно зияющие пробелы.

Перенесемся на минуту к тем спорам, которые вел в начале XVII века Галилео Галилей.

Ученые мужи, представители средневековой схоластики, оспаривавшие систему мира Коперника, ссылались на то, что если б Земля двигалась, это немедленно сказалось бы на полете птиц, течении облаков, на поведении всех тел, связанных с земной поверхностью. Такого влияния нет, и это-де опровергает учение Коперника. Галилей отвечал, что в трюме равномерно и прямолинейно плывущего корабля бабочка летает совершенно так же, как и на суше. Пассажиры, играющие в мяч на палубе, не замечают, чтобы мяч вел себя иначе, чем это происходит на берегу. Так же точно обстоит дело и при движении Земли, Правда, путь ее вокруг Солнца (и собственной оси) пролегает по кривой, но если брать небольшой отрезок времени, то практически поступательное движение Земли не будет заметно отличаться от равномерного и прямолинейного. И так вот получается, что хотя почва под нашими ногами несется в десятки раз быстрее артиллерийского снаряда, люди не ощущают этого перемещения!

Это было важное открытие — факт независимости законов природы, законов механики от состояния движения[2] той «площадки», на которой разыгрываются механические события. И в полном соответствии с этим фактом уравнения механики Галилея — Ньютона действительно не меняют своей формы оттого, что к скорости изучаемых тел добавляется постоянная скорость «площадки». О какой скорости идет тут речь? Разумеется, о скорости перемещения «площадки» относительно какого-то другого материального объекта. Земля перемещается относительно Солнца, Солнце вместе с Землей и другими планетами несется — об этом догадывался уже Галилей — относительно звезд Млечного Пути (Галактики). Вся Галактическая звездная система, включая Солнце, как мы знаем теперь, мчится относительно других звездных роев, и те, вместе взятые, перемещаются по отношению к соседним скоплениям. Так без конца… Движение же, взятое «само по себе» (то есть безотносительно к материи), скорость «сама по себе» есть бессмыслица, как бессмысленны и абсолютная неподвижность, абсолютный покой. Реально присутствуют лишь относительный покой и относительное движение. Именно об этом говорили факты механики. И это же самое подсказывает тот философский метод, что является высшим обобщением всех фактов реального мира, — метод всеобщего изменения и развития, метод материалистической диалектики природы. «Все изменяется, все движется», — утверждает этот метод. Это должно касаться и простейшей формы движения — равномерного поступательного перемещения.

Подчеркнув правильно относительность движения и покоя, классическая механика вскрыла вместе с тем и нечто большее.

Относительность перемещения тел влечет за собой, очевидно, и равноценность (в механическом смысле) всех равномерно и прямолинейно перемещающихся «площадок» в природе. Это значило, что нельзя приписать любой из «площадок» какую-то особенную, ей одной принадлежащую, «абсолютную» скорость. Напротив, всем площадкам в равной мере соответствует бесконечный набор скоростей[3] (в зависимости от того, к какому из бесконечного числа внешних объектов соотносится перемещение). Нельзя, в частности, выделить из многообразия материальных тел некий «привилегированный» объект, приписав ему состояние абсолютного покоя…

Как раз этим и объяснялась — в рамках классической механики — независимость законов природы от состояния движения материи. Законы природы возникали перед взором исследователя как нечто устойчивое и твердое в пестром хаосе относительных скоростей, как нечто господствующее над этим хаосом, цементирующее его в объективно-реальном единстве.

Относительность движения тел не исключает в итоге, а, наоборот, предполагает абсолютный, безотносительный характер законов механического движения.

Это и понятно.

Сущность диалектического метода познания природы состоит в раскрытии абсолютного содержания внутри любого относительного явления. Диалектика не противопоставляет относительное и абсолютное, не отрывает их друг от друга. Наоборот, она рассматривает всякое относительное как момент, как грань абсолютного.

Возьмем простейший пример — два человека идут навстречу друг другу на улице. Перемещение каждого из пешеходов есть факт относительный. Можно считать, что один пешеход покоится, а второй движется по отношению к первому или наоборот. Это зависит от «точки зрения». Но тот факт, что оба пешехода сближаются между собой (то есть, что расстояние между ними с течением времени уменьшается), этот факт уже не зависит от точки зрения. Этот факт остается в силе при любых обстоятельствах.

В относительном заключено абсолютное.

Достаточно ясное и четкое понимание этих ведущих идей — впоследствии они получили название «принципа относительности классической механики»[4] — восходит еще к трудам великого Галилея.

Напрашивалась мысль о том, что этот принцип, помимо частного своего применения к области механики, выражает и более общее положение, верное для всех явлений природы.

Но вот, приблизившись в этом пункте к стихийно диалектическому подходу к реальному миру, механика Ньютона попадала немедленно в противоречие сама с собой.

Ибо если ограничиваться изображением мира из «пустоты» и перемещающихся в ней тел, тогда пустое пространство тотчас может быть возведено в ранг привилегированной механической «площадки». Неважно при этом, что пространство, о котором идет речь, лишено, так сказать, материального каркаса (некоторые старались представить его себе, как бесконечную «комнату без стен, потолка и пола»!). Мудрено также вообразить это пространство движущимся. Но достаточно того, что его можно было пытаться изобразить «абсолютно покоящимся» и относить к нему движения реальных тел. Все тела оказывались тогда наделенными абсолютными скоростями перемещения «относительно пустого пространства». На долю означенного «пространства» выпадала, кроме того, нелегкая нагрузка — как-то оправдать и объяснить факт движения тел по инерции, то общеизвестное правило (так называемый «первый закон Ньютона»), с изложения которого обычно начинают изучение механики. Всякое материальное тело, гласит этот закон, будучи предоставлено самому себе, сохраняет неопределенно долгое время состояние покоя или равномерно-прямолинейного движения. Но почему? Что именно заставляет предметы двигаться по инерции? Вразумительного ответа на этот вопрос не было, и может быть именно поэтому картина мира древних вообще не знала ничего о «движении по инерции». Физика Аристотеля и его последователей, вопреки опытным фактам, отрицала такое движение. Сам Ньютон в конце концов отнес первоисточник инерциальных движений за счет все того же многотерпеливого «абсолютного пространства». Что получалось отсюда? Прежде всего вторжение в науку элементов, враждебных науке, элементов религии и мистики. Это положение вещей выпукло изложено реакционным, но хорошо знающим факты английским историком науки Бэртом (в книге «Метафизические корни новейшей физики»).

«Ньютон, — пишет Бэрт, — понимал, что идея о движении планет относительно абсолютного пространства не имеет физического смысла, и дополнил поэтому свое физическое учение некоторыми теологическими положениями… Бог (согласно Ньютону) есть первоисточник движения. Истинное или абсолютное движение происходит в конечном итоге за счет затраты божественной энергии. Движение поэтому следует считать абсолютным в той мере, в какой оно происходит за счет бога…»

Как видим, физика уходит здесь и впрямь в глубокую трясину метафизики!

И одновременно с контрабандным проникновением в физику абсолютных движений и скоростей оказывается полностью невозможным удержать и тот принцип независимости законов механики от состояния движения («принцип относительности»), который, как мы видели, был выдвинут самой классической механикой и опирался на гранитный фундамент фактов…

Этот провал был не единственным.