Текст книги "ИСТОРИЯ ФИЗИКИ"
Автор книги: Макс Лауэ
Жанр:
Физика
сообщить о нарушении
Текущая страница: 14 (всего у книги 15 страниц)
Хотя М. Лауэ посвящает философским сочинениям Маха и Пуанкаре всего лишь несколько строк, его приговор совершенно ясен: учиться по части философии у этих авторов нечему.
Резко отрицательно М. Лауэ оценивает и «энергетику» Оствальда. Он прямо относит ее к числу тех заблуждений в науке, которые неизбежно должны исчезнуть, и считает ее исчезнувшей (стр. 104). К сожалению, Лауэ не видит, что «энергетику» ныне пытаются возродить в новой форме, искажая закон взаимосвязи массы и энергии: Е = тс2.
Одним из важнейших выводов, к которым приходит Лауэ, прослеживая развитие физики вплоть до наших дней, является вывод о фундаментальном значении закона сохранения и превращения энергии для познания природы. Этот закон М. Лауэ считает универсальным, не знающим нигде и никаких исключений. Он справедливо называет его «краеугольным камнем всего естествознания» (стр. 103). Эта твердая, ясная, научно обоснованная позиция Лауэ прямо противоположна взглядам некоторых известных зарубежных физиков, не раз в последние десятилетия пытавшихся – и, конечно, безуспешно! – опровергнуть указанный закон, не замечая, что они пытаются разрушить фундамент всей науки о природе. Лауэ же, напротив, прекрасно видит тесную связь основ естествознания с законом сохранения и превращения энергии.
Известно, что сохраняющейся является не только энергия, но и ряд других физических величин, в частности электрический заряд. Основываясь на опыте истории физики, Лауэ подчеркивает важность отыскания величин, подчиняющихся тем или иным законам сохранения: «Поиски постоянных количеств являются не только правомерным, но в высшей степени важным направлением исследования. Это направление постоянно защищалось в физике» (стр. 101). Существование в науке таких законов сохранения и сохраняющихся величин не случайно. Они не являются произвольной конструкцией ума. В них отражаются законы сохранения материи и движения. Именно потому на основании их становится возможным делать определенные, подтверждаемые опытом заключения о закономерностях отдельных явлений.
На примере развития физики М. Лауэ стремится показать необходимость соблюдения правильных соотношений между опытом и теорией, необходимость глубокого уяснения роли каждого из них в прогрессе научного знания. Его книга обильно оснащена экспериментальными фактами, показывает решающую роль эксперимента для создания теорий. Но вместе с тем
М. Лауэ стремится показать, что к опыту, эксперименту нельзя подходить односторонне; что в науке эксперимент и теория органически взаимосвязаны, и в отрыве от правильной теории исследователь может даже оказаться лишенным возможности собрать нужный экспериментальный материал. При различных теориях один и тот же экспериментальный материал приобретает различное значение и смысл.
Так, указывает Лауэ, без системы Коперника «не были бы установлены законы Кеплера» (стр. 77), т. е. не были бы собраны исходные эмпирические материалы, послужившие в дальнейшем опорой для теории тяготения. Более подробно Лауэ останавливается на истории опыта Физо, в котором исследовалось распространение света в движущейся среде. Долгое время этот опыт рассматривался с точки зрения волновой теории света как доказательство существования эфира, проникающего во все тела, но не участвующего в их движении. С созданием теории относительности дело изменилось самым решительным образом: он стал рассматриваться как свидетельство существования нового закона сложения скоростей и отсутствия неподвижного эфира. Кстати говоря, именно Лауэ своими работами способствовал уяснению этого обстоятельства и включению опыта Физо в круг фактов, обосновывающих не старые, а новые представления о пространстве и времени. «Таким образом, – резюмирует М. Лауэ, – история опыта Физо является поучительным примером того, какую большую роль в объяснении каждого опыта играют элементы теории; их нельзя даже отделить от него. И если потом теории меняются, то опыт превращается из поразительного доказательства для одной теории в такой же сильный аргумент для противоположной теории» (стр. 83).
Невольно здесь вспоминаются указания В. И. Ленина на необходимость подходить к критерию практики диалектически. Ленин подчеркивал, что критерий практики совершенно определенен для того, чтобы в каждый данный момент отличить химеру от подлинной реальности,
вымысел – от научного положения. Но он не настолько определенен, чтобы раз навсегда, окончательно, полностью подтвердить или опровергнуть то или иное положение науки. Лауэ здесь подходит к этой глубокой мысли Ленина, высказанной в «Материализме и эмпириокритицизме».
В других работах М. Лауэ снова так или иначе возвращается к вопросу о связи между экспериментом и теорией. В своей автобиографии он специально подчеркивает ценность научной гипотезы для познания природы на примере обнаружения интерференции рентгеновских лучей. Это – очень хороший и наглядный пример! Опыты Фридриха и Книппинга были решающими для доказательства способности рентгеновских лучей к интерференции, т. е. для доказательства наличия у них волновых свойств. Но по сути дела подобные опыты проделывали многие физики уже задолго до этих ученых. Однако, не руководствуясь гипотезой о возможности интерференции рентгеновских лучей, не используя гипотезу пространственной решетки кристалла, физики сосредоточивали свое внимание только на центральном пучке лучей, прямо проходившем через кристалл. Никто не замечал во много раз менее интенсивных отклоненных лучей или не придавал им значения. Только гипотеза о пространственной решетке кристалла и гипотеза о наличии у рентгеновских лучей волновых свойств позволили сконцентрировать внимание исследователей на таком, казалось бы второстепенном, эффекте. Именно благодаря этому и совершилось открытие весьма существенного, принципиального значения.
Хочется отметить еще одно положение, содержащееся в книге Лауэ. Оно касается роли рядовых ученых в развитии физической науки. Рисуя картину развития физики, историк неизбежно вынужден говорить только о наиболее выдающихся открытиях, о наиболее важных теориях и идеях, сыгравших самую существенную роль в продвижении физической науки от одного этапа к другому. Он вспоминает только о вершинах
научного исследования и только о тех, кто их достиг. В тени остаются тысячи скромных исследователей, самоотверженно служивших науке. Была ли их работа лишней, напрасной? Никоим образом! Лауэ отмечает, что их труд был необходимым условием успешного развития физики, без которого она не смогла бы достигнуть нынешнего высокого уровня. Он правильно заявляет, что физику нельзя считать результатом деятельности только отдельных выдающихся ученых, она есть плод коллективной работы всех ученых, посвятивших физике свои силы. «Только совместная работа многих ученых, •– пишет Лауэ, – обеспечила необходимую полноту наблюдений и вычислений и непрерывность прогресса; только разнообразие интересов и дарований помешало тому, чтобы исследование протекало в немногих определенных направлениях; их деятельность была и остается необходимой предпосылкой для появления выдающихся или даже гениальных открытий. Физика, по крайней мере с конца XVII столетия, является плодом коллективной работы. Это также исторический факт» (стр. 12).
Мы говорили о достоинствах книги М. Лауэ. К сказанному можно было бы добавить меткую оценку им роли некоторых физических идей, завоевавших в конце концов всеобщее признание; такова, например, идея интерференции, принадлежащая, по словам Лауэ, «к числу ценнейших вкладов в физику» (стр. 46); идея Л. Больцмана о связи между энтропией и вероятностью – «одна из глубочайших мыслей всей физики» (стр. 117). В книге правильно показывается неизбежность крушения механистического воззрения на природу и т. д.
Но необходимо сказать и о некоторых недостатках «Истории физики» М. Лауэ. Автор построил свою книгу как совокупность отдельных очерков по истории различных разделов современной физики – механики, теории тяготения, оптики, электродинамики, термодинамики, атомистики, кристаллофизики и т. п. Фактически он отказался от попытки показать историю
• физики как единый процесс, в котором физика движется от одного этапа к другому как нечто цельное, с присущими ей характерными особенностями, свойственными каждой ее исторической эпохе и накладывающими резкий отпечаток на все ее разделы, как бы отличны друг от друга они ни были.
Когда Ньютон разработал основы классической механики, это было событием не только для одной механики, но и для всех других отраслей физики. Учение
' об электричестве, а также оптика долгое время развивались под определяющим воздействием идей механики. Когда возникла электродинамика Фарадея – Максвелла, ее идеи сказались решительным образом и в других областях физической науки, и вся физика в целом в эту эпоху приобрела иной характер, чем физика предыдущего периода. Точно так же открытие квантов энергии открыло новую эпоху в физике, и рано или поздно, так или иначе оно затронуло все ее раз-
делы. К сожалению, М. Лауэ не выделяет таких переломных периодов в развитии физической науки в целом, не показывает существенных отличий физики как единой науки на разных ее ступенях. Это – первое.
Второе, что необходимо отметить, – некоторые неточности в освещении вклада отдельных ученых в развитие физической науки. Так, говоря об открытии закона сохранения массы, автор называет имя А. Ла-
' вуазье. Мы нисколько не хотим умалить великую роль Лавуазье в познании природы, но справедливость требует сказать, что задолго до Лавуазье М. В. Ломоносов дал точное экспериментальное доказательство сохранения массы при химических реакциях и результаты его исследований были опубликованы в изданиях, хорошо известных в Европе. М. Лауэ указывает, что Дэви в 1811 г. при помощи 2000 элементов открыл электрическую дугу. Однако в действительности первым получил электрическую дугу русский ученый академик В. В. Петров еще в 1802 г., с помощью самой большой для того времени гальванической батареи, состоящей из 2100 элементов. Эти работы
Петрова были опубликованы в научной печати в 1803 г. М. Лауэ справедливо подчеркивает важность идеи о движении энергии, но он называет только имя Пойн-тинга, хотя весьма важный вклад в разработку этой идеи еще до Пойнтинга сделал Н. А. Умов. К сожалению, среди предшественников Р. Майера, открывшего закон сохранения и превращения энергии, автор не называет Г. И. Гесса, установившего закон постоянства сумм тепла, выделяемого при химических реакциях, переводящих вещество из одного определенного химического состояния в другое. Неточно указывается дата осуществления опыта П. Н. Лебедева по измерению давления света: на самом деле опыт проделан не в 1901 г., как сообщает М. Лауэ, а в 1899 г., и о его результатах делалась публикация в научной печати. Нельзя согласиться с мнением автора, будто Л. Мейер полностью разделяет с Д. И. Менделеевым честь открытия периодической системы химических элементов.
Говоря об эффекте Допплера, автор не указывает на весьма важные работы А. А. Белопольского, давшего в 1900 г. экспериментальное доказательство этого эффекта для световых лучей; не указывает на исследования Б. Б. Голицына, сыгравшие в этом вопросе значительную роль.
М. Лауэ отказывает в положительной оценке всей вообще физической литературе по атомистике, появившейся до 1800 г., делая исключение только для одной забытой статьи Даниила Бернулли. Это несправедливо. Если бы автор был знаком с работами М. В. Ломоносова по атомистике, он бы, конечно, подробно сказал о них. В них с большой глубиной разрабатывается теория теплоты на основе представления о движении микроскопических частиц материи. Вводится представление о наинизшей возможной температуре (т. е. фактически об абсолютном нуле). Ясно и отчетливо впервые в науке различаются атомы и молекулы (по терминологии Ломоносова – «элементы» и «корпускулы»). Эти работы М. В. Ломоносова публиковались в научных изданиях, обсуждались в Петербург-
ской Академии наук, дискутировались в зарубежной печати.
Можно было бы указать и на другие неточности подобного рода, вкравшиеся в книгу М. Лауэ.
Некоторые недостатки связаны с неправильным и непоследовательным толкованием закона взаимосвязи массы и энергии: Е= mc2. М. Лауэ именует его «законом инертности энергии», как будто сама по себе энергия обладает инерцией. В действительности инерцию имеет тот материальный объект, который обладает и массой и энергией. Недостаток этой терминологии автор отчасти исправляет указанием на то, что данный закон чаще всего применяют в следующей форме: масса тела равна его энергии, разделенной на квадрат скорости света, В этой формулировке яснее видно, что масса и энергия – различные вещи, однако не оторванные друг от друга, а неразрывно связанные друг с другом. Она показывает также, что инерция есть свойство материального объекта, а не принадлежащей ему энергии. Однако М. Лауэ допускает не только эту, но даже более существенную ошибку, заявляя, будто при превращении электрона и позитрона в гамма-кванты их масса превращается в энергию (стр. 126). В другом месте он даже утверждает, якобы электрон и позитрон могут целиком превращаться в энергию излучения (стр. 106). Прежде всего бросается в глаза то, что оба эти утверждения противоречат друг другу. Если в первом из них провозглашается, что масса (одно из свойств материальных объектов) превращается в энергию, то во втором – что электроны и позитроны (т. е. сами материальные объекты) превращаются в энергию. Нет никаких оснований отождествлять массу с материальными объектами. Да и М. Лауэ, повидимому, не стоит на такой точке зрения; во всяком случае он нигде не делает попытки доказать их тождественность. Могут ли электроны и позитроны превращаться в энергию? Нет никаких данных, подтверждающих это мнение. Электроны и позитроны превращаются в гамма-кванты, но последние не являются
энергией, а представляют собой материальные частицы, обладающие энергией. Сам же М. Лауэ в другом месте своей книги говорит о материальном характере электромагнитного поля, именуя его «самостоятельной физической реальностью», а не простым изменением (движением) эфира, как это было в прежней теории.
Как мы говорили, М. Лауэ считает «энергетику» Оствальда заблуждением. Современные «физические» идеалисты пытаются возродить это заблуждение, используя всякую неясность и непоследовательность в истолковании закона взаимосвязи массы и энергии. Лауэ не видит этой опасности. Повидимому, поэтому он некритически использовал взятую из чужих рук и широко распространенную в зарубежной литературе путаную терминологию и даже неправильные представления.
Остановимся в заключение еще на двух утверждениях М. Лауэ. Одно из них касается понятия времени, а другое – сущности научных определений.
Приступая к изложению вопроса об измерении времени, автор заявляет: «Кант во всяком случае был прав, когда он представлял время как запечатленную человеческим разумом форму созерцания» (стр. 14). Если бы это было так, то время лишилось бы всякого объективного содержания. Но это не так, ибо время существует не в нашем сознании, а вне его и представляет собой объективно реальную форму бытия материи, которая отражается в нашем сознании в виде более или менее верных понятий времени. Фактически в дальнейшем изложении Лауэ так или иначе отступает от взгляда Канта и говорит о времени, как о чем-то объективном, лежащем вне сферы нашего сознания и восприятий. Именно так, например, он трактует лорент-цовы преобразования времени и пространства. Позже, касаясь измерений пространства, М. Лауэ подчеркивает, что оно лежит «перед нашим созерцанием» (стр. 89), т. е. внешне по отношению к созерцанию сознанию.
Следует, однако, подчеркнуть, что одобрительная оценка взглядов Канта на пространство и время не является у Лауэ случайной. В своей совсем недавней статье «Эйнштейн и теория относительности» *) Лауэ утверждает, будто Кант доказал, что пространство и время являются запечатленными формами человеческого созерцания. Влияние Канта в этом вопросе, таким образом, осталось непреодоленным.
Не разбирая сколько-нибудь обстоятельно вопроса по существу, М. Лауэ мимоходом останавливается на том, что такое научные определения. Он заявляет, что «определения являются человеческими соглашениями» (стр. 80). Нельзя не возразить против толкования научных определений как «человеческих соглашений». Определения не являются результатом произвола, субъективного и условного соглашения. Правильное научное определение выражает сущность того или иного явления и обусловлено его объективной природой.
Когда мы говорим: электрон – одна из «элементарных» частиц материи, не состоящая ни из каких других ныне известных частиц, обладающая таким-то электрическим зарядом, такой-то массой и таким-то спином, то мы даем определение электрона. О каком же «соглашении» здесь может идти речь? О чем мы здесь «соглашаемся»? Что здесь произвольно или субъективно? Ничего, кроме самого названия «электрон». Конечно, эту частицу можно было бы назвать как-нибудь по-иному, но это не имеет отношения к существу определения. Например, 20 лет назад электрон был определен несколько иначе, чем сейчас. Но и это определение не было бы «человеческим соглашением», а навязывалось бы человеку объективными данными и содержало бы то «зерно объективной истины», успешной защите представления о котором сам М. Лауэ уделил такое большое внимание в своей «Истории физики».
*) Naturwissenschaften, 1956, тетрадь 1.
Книга М. Лауэ сильна своей ясной и определенной защитой объективной истинности физики, основанной на убеждении в объективности внешнего мира, исследуемого физической наукой. Там, где автор так или иначе отступал от этой своей основной позиции, там возникали и недостатки его работы.
Вместе с русским переводом книги М. Лауэ «История физики» публикуется и его очерк «Мой творческий путь в физике» (автобиография). Этот небольшой очерк живо рисует основные вехи в жизни и деятельности Лауэ, показывает его особенности как ученого, его научные интересы. С еще большей силой, чем в «Истории физики», в нем выражены антинацистские, антигитлеровские устремления Лауэ, его ненависть к отвратительной расовой дискриминации.
В этом очерке читатель также найдет ряд очень интересных деталей, характеризующих личность и творчество таких выдающихся деятелей физики, как М. Планк, В. К. Рентген и др. «Автобиография» Лауэ воспринимается поэтому как своеобразное продолжение и дополнение его «Истории физики».
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
Аббе Эрнст (1840-1905) 42
Абрагам Макс (1875-1922) 70, 179
Авогадро Амедео (1776-1856) 114
Адельсбергер У. 16
Айвс Г. 88
Ампер Андре Марн (1775-1836) 59, 62, 159
Андерсон Карл Давид 123
Аполлоний 169
Араго Доминик Франсуа (1786-1853) 46, 59
Аристарх 75
Аристотель (384-322 до н. э.) 5, 20, 36, 73, 74, 204
Армати Сальвино 41 Аррениус Сванте (1859-1927) 8, 58, 118
Архимед 6, 19, 204
Астон Ф. Р. В. 124
Аюи Рене Жюст (1743-1822) 138
Бабинэ Жак (1794-1872) 85
Бальмер Иоганн Якоб (1825-1898) 157, 158, 160
Баркла Ч. Г. 47, 141, 183
Барлоу Вильям (1845-1934) 141
Безольд Фридрих Вильгельм (1837-1907) 66
Беккер Г. 131, 132
Беккерель Анрн (1852-1908) 127
Белл Александр Грехем (1847-1922) 32
Белопольский А. А. 219
Берг Отто (1874-1939) 142
Бергманн Торберн (1735-1784) 138
Беркли 213
Верлннер Арнольд 3
Бернулли Даинил (1700-1782) 24, 113, 219
Бернулли Иоганн (1667-1748) 98
Бертельсен Эразм (Бартолинус,1625-1698) 136
Бете Г. А. 106, 144
Био Жан Батист (1774-1862) 39, 45, 59, 96, 137
Бисмарк 190
Блэк Джозеф (1728-1799) 93, 95
Блэккет П. С. М. 126, 131
Бойль Роберт (1627-1691) 8, 11, 24, 44, 114
Больцман Людвиг Эдуард (1844-1906) 29, 65, 104, 115, 116, 117, 121, 125, 147, 149, 150. 151, 155, 168, 176, 183. 204, 217
Бор Нильс 43, 122, 157. 158, 159, 160, 162
Борн М. 160, 208
Боте В. 131, 132
Бравэ Огюст (1811-1863) 139
Браге Тихо (1546-1601) 35
Браун Фердинанд 173, 174
Бриггс Генри (1556-1630) 9
де Бройль Луи 142, 160. 161, 204
де Бройль Морис 204
Броун Роберт (1773-1858) 118
Бругманс Антон (1732-1789) 53
ван-ден-Брук А. 122
Бруно Джордано (ум. в 1600) 7, 36,74
Брэг Внльям Генри (1862-1942) 141, 142, 183, 187
Брэг Вильям Лоуренс 141, 144, 187
Брэдлн Джемс (1693-1762) 44, 82
Брюстер Давид (1781-1868) 137
Бунзен Роберт Вильгельм (1811-1899) 146, 171
Бухерер Альфред Генрих (1863-1927) 28
Бэкон Роджер (1214-1294) 41
Бюргн Иобст (1552-1632) 9
Вагнер Рихард 167
Вайль Вольфганг 168
Вальдман Л. 116
Вальтер 183
Ваит-Гофф Якоб Гендрик (1852-1911) 8, 110, 143
Варбург Эмиль (1846-1931) 57, 71, 154
Варли Кромвель (1828-1883) 119
Вебер Вильгельм (1804-1891) 60, 61, 62
