Современная наука и философия: Пути фундаментальных исследований и перспективы философии - [12]

В электродинамике центральным понятием было понятие электромагнитного поля. Магнитное поле вызывается изменением электрического поля, электрическое – изменением магнитного поля. Поэтому, когда где-нибудь возникает переменное электрическое поле, оно индуцирует магнитное, которое в свою очередь оказывается переменным, индуцируя электрическое поле, и тем самым начинают распространяться электромагнитные колебания. К концу XIX века уже было известно, что частям видимого спектра соответствуют электромагнитные волны различной частоты, причем электромагнитные волны с большей частотой, чем те, которые дают фиолетовый свет, – это невидимое ультрафиолетовое излучение, а за волнами меньшей частоты, дающими видимый красный свет, простирается область электромагнитных волн еще меньшей частоты – невидимое тепловое, инфракрасное излучение. В самом конце века стали известны волны с еще большими частотами, чем в ультрафиолетовой части спектра, – рентгеновские лучи и гамма-излучение радия. За инфракрасными лучами были открыты волны во много раз меньшей частоты и соответственно с большей длиной волны – радиоволны, нашедшие применение в последние годы прошлого столетия.

Электродинамические и оптические процессы ученые стремились объяснить по аналогии с механическими процессами. Основой этой тенденции была гипотеза эфира. Волны в эфире – это свет и все другие электромагнитные волны. Таким образом, понятие электромагнитного поля как будто не выходило за рамки механического представления о телах, которые передвигаются в пространстве, притягивая и отталкивая друг друга, не выходило за рамки простой, непротиворечивой, традиционной картины мира.

Гипотеза эфира была как бы выражением «викторианской» тенденции в науке. Имя долго царствовавшей английской королевы Виктории стало в XIX веке символом традиционности и устойчивости. В науке было немало «викторианских» понятий, исключавших «беспокойство». С их помощью приходили к выводу, что она развивается путем непротиворечивой логической и экспериментальной конкретизации некоторых абсолютно устойчивых исходных аксиом. По это не всегда удавалось. В частности, эфиру приходилось приписывать весьма противоречивые свойства. С ним было много хлопот. М. Планк говорил, что эфир – это «дитя классической физики, зачатое во скорби».

Очень тяжелым испытанием теории эфира была невозможность зарегистрировать движение тел относительно эфира. Если тела при своем движении увлекают эфир, то свет должен распространяться в движущейся системе с одинаковой скоростью туда и обратно (как пловец в бассейне на движущемся корабле будет пересекать этот бассейн в длину с одной и той же скоростью, проплывая это расстояние за одно и то же время и вперед – по движению корабля, и назад – от носа корабля к корме). Но в данном случае свет будет распространяться в этой системе с иной скоростью, чем его скорость в недвижущейся системе, т. е. в неподвижном эфире, и различие можно будет заметить. Если же движущиеся тела не увлекают эфир, то свет будет распространяться с различной скоростью вперед и назад в движущейся в эфире системе (как пловец будет с различной скоростью плыть вперед и назад в движущемся решетчатом бассейне, сквозь который свободно проходит не увлекаемая бассейном вода).

Однако многочисленные эксперименты не продемонстрировали разницы скорости света ни по отношению к данной системе, ни по отношению к внешнему пространству. Таким образом, оба предположения оказались экспериментально не подтвержденными. Нельзя говорить, что тела при своем движении увлекают эфир, и нельзя говорить, что тела движутся в эфире, не увлекая его. Мы вернемся к этой коллизии немного позже, при характеристике теории относительности. Пока же отметим, что в конце XIX века эта ситуация внушала смутные опасения, но не давала повода для решительного отказа от эфира, не укладывавшегося в норму поведения, свойственную обычным телам.

В целом наука XIX века склонялась к мысли о законченной картине мира, к представлению о том, что эта картина мира завершена в ее фундаментальных основах. Английский физик Дж. Дж. Томсон утверждал, что науке осталось лишь уточнять детали, поскольку в основном человек уже знает, как устроен мир. Конечно, такой крайний взгляд не был общим. Многие понимали, что перед наукой бесконечный путь преобразования фундаментальных идей. Но и сам Томсон, говоря о безоблачном небе науки, указывал на два облака: затруднения теории теплового излучения и отсутствие изменения скорости света в движущихся телах. Из этих облаков и грянул гром. А пока он не грянул, наука XIX века могла к окончанию столетия предъявить весьма внушительную схему мироздания.

В основе этой схемы лежит идея сохранения основных законов бытия при переходе от одного звена иерархии вещества к другим, от атома к молекуле, от молекулы к макроскопическим телам, в частности к живому организму, затем к планетам, к солнечной системе, к звездам, к галактике.

В начале этой иерархии находится атом. Атомы считались твердыми шариками, обладающими различной массой и различными физическими и химическими свойствами. Было известно несколько десятков различных типов атомов, различных элементов, входящих в периодическую таблицу. На исходе столетия стали известны электроны – минимальные заряды электричества. Возникло представление о субатомах – частицах меньших, чем атом. Такими частицами служили электроны. Это, однако, не могло нарушить спокойствия. Принципиальная возможность дальнейшего перехода к телам «меньше атома» и «больше галактики» всегда допускалась. Еще в начале нашего столетия по поводу электронов повторяли старые концепции бесконечной иерархии, которая тянется в обе стороны, причем структура все больших включающих и все меньших включенных систем одна и та же.