Вселенная погибнет от холода. Больцман. Термодинамика и энтропия - [30]

ИЗ МЮНХЕНА В ВЕНУ

В Мюнхене Больцман провел относительно спокойные четыре года. Он наслаждался вечеринками с пивом и беседами с будущим нобелевским лауреатом по химии Адольфом фон Байером (1835-1917) и другими коллегами, такими как эксперт по криогенике Карл фон Линде (1842-1934) и астроном Хуго фон Зелигер (1849-1924). Его лекции по теоретической физике имели большой успех, такой, что многие студенты переехали в Мюнхен только ради того, чтобы стать его учениками. Его опыт преподавания экспериментальной физики позволил ему читать предмет исключительным образом с привлечением механических моделей для иллюстрации абстрактных понятий вроде электромагнитной теории.

Но были у Мюнхена и отрицательные стороны. Баварское правительство не выплачивало пенсии университетским преподавателям, в результате конец некоторых из них был крайне печальным. Открывший закон об электрических цепях Георг Симон Ом (1789-1854) умер слепым и в нищете. Больцмана беспокоило здоровье: у него случались серьезные приступы астмы, зрение ухудшалось изо дня в день, до такой степени, что научные статьи ему уже читала Генриетта. Кроме того, он начал тосковать по родине, в чем признался Лошмидту в письме, отправленном незадолго до смерти последнего. В этом письме Больцман пытался восстановить отношения, давшие трещину в результате полемики, которую 15 лет назад они развернули вокруг обратимости.

В 1893 году умер Йозеф Стефан, учитель Больцмана, которого тот очень уважал. Венский университет сразу же связался с Людвигом и предложил вернуться в Австрию. Мюнхенский университет, в свою очередь, сделал ему контрпредложение, повысив жалованье и назначив ассистента; в итоге чаша весов склонилась на сторону Германии, хотя Больцман согласился остаться там всего на один год.

В 1894 году он получил степень почетного доктора Оксфордского университета. Учитывая тот авторитет, которым он пользовался в Англии, нет ничего удивительного в предоставлении ему подобной чести: его слава среди англосаксов контрастировала с ее отсутствием среди французских ученых. В том же самом году Венский университет решился на значительное усилие, чтобы материально заинтересовать Больцмана в принятии должности, для этого пришлось даже закрыть кафедру химии. Так что возвращение Больцмана в Австрию было триумфальным, и это подчеркивает репутацию, которой обладал физик в то время.

Тем не менее Вена оказалась не идиллическим местом, как на то надеялся Больцман. Одна из причин его неудовольствия заключалась в пассивности, безынициативности учеников, у которых не наблюдалось энтузиазма. Больцман жаловался другу Вильгельму Оствальду (1853-1932), с которым у него позже будет горячий спор, что иногда ему кажется, что он учитель средней школы, таково отношение его студентов к науке.

СПОРОВ ЭНЕРГЕТИКЕ

Но главным испытанием в Вене для него было противостояние Эрнсту Маху. Последний получил кафедру философии и истории в 1895 году и с первого момента очень критично высказывался по поводу идей Больцмана. Для понимания природы их столкновений нужно кратко остановиться на философии Маха, одного из самых влиятельных мыслителей: сам Эйнштейн был вдохновлен некоторыми его идеями, разрабатывая теории относительности. Философская позиция Маха была очень близка солипсизму (вере в то, что существует только та реальность, которая воспринимается через собственные ощущения), хотя его взгляды были гораздо более конструктивными и на самом деле совпадают со взглядами значительной части современного научного сообщества.

Согласно Маху, следовало ограничить число недоказуемых допущений, чтобы знание было как можно более воспринимаемым. На беду Больцмана это предполагало существование внешней реальности. Физика, говорил Мах, должна ограничиться исследованиями ощущений, которые являются единственной информацией, к которой человек имеет прямой доступ. Все отсылки к миру, лежащему в ее основе, недоказуемы и -"малоэкономичны", говоря терминами Оккама (принцип экономики Оккама устанавливает равенство условий, самое простое объяснение обычно оказывается правильным).

Так что несложно понять, почему Маха смущали атомы и, следовательно, вся работа Больцмана, который считал их само собой разумеющимися.

НЬЮТОН, МАХ И ЭЙНШТЕЙН

В ньютоновской физике пространство считалось абсолютным. То есть тела представляются движущимися в рамке (пространстве), которая находится в состоянии покоя и относительно которой измеряется все движение. Ньютон ввел понятие "абсолютного пространства", чтобы спасти закон инерции, согласно которому тело перемещается прямолинейно на постоянной скорости при отсутствии внешних сил.

Если бы пространство было относительным, было бы невозможно определить прямолинейное движение, поскольку у двух наблюдателей были бы различные представления об этом.

Так, наблюдателю, который будет стоять на земле, покажется, что поезд движется прямолинейно, но сидящему на карусели так уже не покажется. Единственный способ устранить проблему — это предположить, что наблюдатель на карусели ошибается и существует привилегированный наблюдатель, относительно которого измеряется все остальное движение. В случае с Ньютоном оно определяется по неподвижным звездам. Мах возразил против этой перспективы и сделал это раньше Эйнштейна. Мах утверждал, что инерция — это эффект распределения материи в пространстве. Один из способов понять его слова — представить, что произойдет, если внезапно все галактики подвергнутся ускорению влево. Увидит наблюдатель, парящий в космосе, как галактики движутся относительно него? Или он ничего не заметит, ускорившись вместе с остальной материей? По мнению Маха, правильным является второй ответ. Несмотря на то что специальная теория относительности Эйнштейна не согласовывалась с положениями Маха, поскольку в нее не включалось ускоренное движение, можно рассматривать общую теорию относительности как большой шаг: ускорения и гравитационные поля считаются равносильными, так что любой зритель, вне зависимости от типа движения, наблюдал бы одни и те же законы Вселенной.