Ретроспективный анализ этапов развития физики XVII-XX веков в контексте промыслительного характера истории

В основе многих процессов, имевших место в образованном российском обществе начала прошлого века, лежало нарушение религиозного мировоззрения, что порождало духовный поиск. Следствие этого было двояким: с одной стороны - революционно-разрушительным (для России это оказалось преобладающим), с другой же стороны - духовно плодотворным, при условии возврата к основам православия. Такие случаи - немногочисленны, но они послужили предпосылками к нынешнему духовному возрождению России.

Дурылин С.Н. В школьной тюрьме. Исповедь ученика. М. 1906.

" Дурылин С.Н. В своем углу. Из старых тетрадей. М., 1991.

3 Свободное воспитание. М., 1905-1913.

4 Дурылин С.Н. У к. Соч. С. 21.

3 РГАЛИ. Ф. 2980. Оп. 1. Д. 200. Л. 7; Д. 202. Л. 38-40.

6 Рашковская М.А. Две судьбы // Прометей. Т. 12. М., 1980.

I Дурылин С.Н. Церковь града невидимого. Сказание о граде Китеже. М, 1914. С. 3-7.

8 Там же.

9 Дурылин С.Н. В своем углу. Из старых тетрадей. С. 26.

Там же.

II Яковлев А.И. Тяжелая дума // Встреча. № 3(13). М., 2000. С. 32.

12 Христианское чтение. Журнал Православной Духовной Академии. СПб, 1992. №7. С. 45.

13 Фомин С. Отец Сергий // Русь Прикровенная. М, 2000. С. 40.

" Гам же. С. 41.

ь Фуделъ С.Н. Собрание сочинений. Т. 1. М, 2001. С. 49-50.

16 РГАЛИ. Ф. 2980. Оп. 1. Д. 161.

17 Фуделъ С.Н. Указ. соч. С. 44-45.

Ретроспективный анализ этапов развития физики

ХУИ-ХХ веков в контексте промыслительного характера истории

Е.Н. Аксенова

При осмыслении основных этапов развития физики не возникает сомнений в промыслительном характере открытий, являющихся вехами на столбовой дороге физической науки. К такому выводу приводит ретроспективный анализ совокупности открытий физики за последние четыре столетия. Парадокс заключается в том, что наряду с широко бытующим еще с XVIII в. термином «пророк науки», в частности, применительно к Ньютону, в многосторонней литературе, освещающей подробно как частную, так и научную жизнь ученых, отсутствует взгляд на их деятельность с точки зрения ее промыслительной цели. Это объяснялось рядом причин.

1. Основная причина, видимо, связана с тем, что большое видится на расстоянии и для того, чтобы представить, куда ведет дорога, у начала которой стояли Галилей и Ньютон, по ней надо было пройти немалый путь. То есть для осознания необходим целостный совокупный ретроспективный анализ, и, как будет показано, именно начало XXI в. является тем моментом, когда не только имеет смысл, но просто жизненно необходимо оглянуться назад.

2. Большинство историко-литературных исследований посвящено не открытиям как таковым, а самим ученым, и вследствие этого, по своему характеру делятся на: а) беллетристические (составляющие самую многочисленную группу), в центре которых стоит личностные свойства ученого;

Аксенова Е.Н. - кандидат физико-математических наук, МИФИ, участник Богословской конференции ПСТБИ 2003 года.

б) научно-философские, в центре которых стоит мировоззренческая система ученого. Однако в таком личностном контексте великие открытия и прозрения ученых обычно сводятся к слабому реверансу в сторону Божьего Промысла, заключенному в понятии «гениальный ученый».

3. Конфликт науки и религии, возникший в посленьюто-новский период усилиями позитивистов заслонил собой осмысление промыслительного характера пути развития науки. Если до XVIII в. считалось, что разум и Откровение как два источника истины не могут противоречить друг другу, то борьба между наукой и религией развернувшаяся с XVIII в. за выбор причинности1 сделала решительно невозможным исследование вопроса о наличие пророков в науке с позиции самого научного подхода, так как с точки зрения позитивизма явление пророков было необъяснимо, а что необъяснимо, то и не существует.

Рассмотрим кратко основные этапы развития физической науки за последние 400 лет, обратив особое внимание на то, каким образом человечество обретало новые знания.

Конец апреля 1686 г., когда Ньютон представил Лондонскому королевскому обществу свои «Математические начала натуральной философии», можно условно считать первой вехой на тернистом пути науки последних веков. Этому труду, являющемуся по сей день основой классической механики, суждено было не только стать краеугольным камнем в фундаменте физики, но и сыграть решающую мировоззренческую роль.

Основу ньютоновской (классической) механики составляют три общих закона, определяющих характер движения тел, как следствие их взаимодействия с другими телами, и занимающий особое место закон Всемирного тяготения (гравитационный). Законы, открытые Ньютоном, сделали его национальным героем и необыкновенно активизировали развитие науки. В глазах Англии XVIII в. Ньютон был «новым Моисеем». Вот проект эпитафии А. Поупа на могиле Ньютона, скончавшегося в 1727 г.:

Кромешной тьмой был мир окутан,

И в тайны Естества наш взор не проникал,

Но Бог сказал: «Да, будет Ньютон!»

И свет над миром воссиял.

Действительно, закон гравитации носит дедуктивный, а не индуктивный характер, т.е. не является эмпирически построенным из собранных по крупицам экспериментальных фактов, но представляет собой общий закон, написанный Ньютоном, в виде истины, открывшейся ему в конечной инстанции. На сакральность открытия гравитационного закона указывают, по крайней мере, два обстоятельства: а) удивительно, что для раскрытия основного кода потребовался единичный творческий акт, не подкрепленный массой экспериментального материала; б) известно, что за ньютонов-ским открытием стоит необычная история . Наряду с занятиями математикой Ньютон на протяжении 30 лет занимался алхимией и ставил перед собой задачу открыть в небе силы, подобные химическим, но обнаружил универсальный закон, применимый ко всем явлениям природы - химическим, механическим и небесным.

Неудивительно, что рационалистам неожиданная «откровенность» природы казалась сомнительной, а закон Ньютона чисто эмпирическим, порождая стремление также эмпирически его опровергнуть. В 1747 г. Эйлер, Д'Аламбер и Клеро, величайшие ученые своего времени, пришли к одному и тому же заключению: Ньютон ошибся - для описания движения Луны сила тяготения должна иметь два слагаемых. Д'Аламбер считал необходимым начать сбор новых данных против Ньютона. Однако закон Всемирного тяготения успешно выдержал все проверки, а многочисленные случаи кажущегося нарушения этого закона превратились в блестящее подтверждение его правоты.

Гравитационный закон, открытие которого несет на себе печать Божьего Откровения, совершил переворот в науке, деятельность которой начало поддерживать и поощрять все

общество. С принятием законов Ньютона, природа стала казаться законопослушной, покорной и предсказуемой. У человека появилась иллюзия, что мир является некогда заведенным автоматом, законы действия которого вот-вот будут постигнуты, и задача науки собрать надлежащую информацию и раскрыть соответствующие формулировки, что в свою очередь определило собой классическую парадигму3.

Следствием классической парадигмы явились:

1. Отпадение науки от Бога. Широко известен ответ Лапласа на вопрос Наполеона о месте Бога в предложенной Лапласом системе мира: «Мне не понадобилась такая гипотеза». Это ответ науки, поставленной на ноги Ньютоном, и познавшей успех в бурном своем развитии на протяжении XVIII в., науки уверенной, что ей удалось доказать бессилие природы перед проницательностью человеческого разума. Наука присвоила себе авторитет «истины в последней инстанции».

2. Однонаправленность, линейность и безальтернатив-ность исторического процесса.

3. Безальтернативность конкурирующих теорий.

4. Роль личности низведена до осознания своего места в общем линейном процессе.

Отрицание свободы воли.

Парадокс, подтверждающий нелинейность процесса познания, состоит в том, что, для Ньютона как истинно верующего человека вопрос о природе гравитации с ее дальнодействием не требовал разрешения, не заключая в себе логической неувязки, так как по Ньютону Бог в бесконечном пространстве как бы в своем чувствилище видит все вещи и поэтому может управлять всей совокупностью частиц. «Я не строю гипотез», - заявлял Ньютон4. Однако отсутствие гипотез у самого Ньютона по вопросу дальнодействия, являвшееся безобидным облачком на горизонте науки XVII - начала XVIII вв. превратилось в свинцовую грозовую тучу, извергавшую громы и молнии с небосвода самоуверенной науки XVIII - XIX вв., отвергающей Бога как ненужную ги-

потезу и возложившей вследствие этого на себя объяснение механизма гравитации.

Крах классической парадигмы был обусловлен не внешними причинами, а исключительно, возникшими внутрина-учными противоречиями.

Суть этих противоречий заключалась в следующем:

Для решения проблемы дальнодействия была предложена гипотеза о существовании мирового эфира - мельчайших частиц, посредством которых осуществляется механическое взаимодействие не соприкасающихся тел. Требовалось подтвердить экспериментально его существование. Эксперименты по обнаружению мирового эфира продолжались более 100 лет, причем в XIX в. на мировой эфир пытались возложить ответственность не только за гравитационные взаимодействия, но и за распространение света и еще малоизученные электромагнитные явления. Однако эксперимент Майкельсона в 1881 г. дал отрицательный ответ на вопрос о существовании мирового эфира, обнаружив кроме того факт независимости величины скорости света от скорости излучающего источника.

Бурное развитие науки в XIX в. породило альтернативную механике область физики - термодинамику - «науку о сложности». Если гравитация, действуя на тела, предписывает им определенный закон движения, не изменяя внутренних свойств, то тепло преобразует вещества, изменяя их состояния. Развитие термодинамики ознаменовало собой первые шаги в создании теории необратимых процессов, которая не вписывалась в мир Лапласа, являющийся идеальным вечным двигателем. Первое начало термодинамики, как наиболее общий закон сохранения энергии, установив связь между теплотой и механической работой, временно возродило надежду на близость золотого века физики, который должен привести к наиболее широкому обобщению механики. Однако за Первым началом последовало открытие Второго начала термодинамики, утверждавшего тождественность равновесного состояния системы с максимальным в

ней беспорядком, определив таким образом эволюцию как неукоснительное стремление к хаосу и тепловой смерти Вселенной. Больцман связал процессы эволюции системы, содержащей большое число частиц, с вероятностью реализации макросостояния системы, положив начало статистической или вероятностной физики, в рамках которой действуют законы, непохожие на механические и заставляющие систему «забывать» свои начальные несимметричные состояния, эволюционируя к состоянию наибольшей симметрии, безиндивидуальности и хаосу. Противоречащий Второму началу термодинамики факт существования нашего мира Больцман пытался оправдать флуктуацией - случайным отступлением от термодинамически равновесного состояния, что с позиции им же развитой статистики неправомерно, так как время жизни флуктуации много меньше межфлуктуаци-онного времени.

3. Пока термодинамике пытались навязать стандарты механики введением «отталкивающих сил тепла», а фактом процветания мира заэкранировать мрачный прогноз Второго начала термодинамики, параллельно развивалась еще одна новая область физики, включающая в себя электромагнитные явления. Поначалу на них смотрели как на таинственные, вследствие их малой изученности, и, возможно, сводимые к механическим через посредничество мирового эфира. Эпохальным событием в истории науки, по своей значимости не уступающим открытию гравитационного закона, явилось опубликование в 1871 г. Дж. К. Максвеллом электромагнитной теории, которая за прошедшие с тех пор более чем 130 лет феерических открытий в физике, явившись их первопричиной и стимулятором, сама, практически, осталась неизменной. Прошедшие годы послужили лишь всестороннему осмыслению уравнений, написанных Максвеллом, и приданию им более лаконичной формы. Система электродинамических уравнений Максвелла безусловно носит промыслительный дедуктивный характер, и во всяком случае не могла быть получена индуктивным обоб-

щением экспериментального материала, которым располагала наука к 70-м годам XIX века. Предсказания же электродинамики Максвелла, в частности, о существовании и возможности распространения электромагнитных волн в вакууме, т.е. пустоте, повергли современников в недоумение. Возникла противоречивая ситуация, не удовлетворяющая принципу редукционизма: электромагнитные уравнения не подчинялись преобразованиям Галилея и при переходе из одной движущейся системы в другую преобразовывались несимметричным образом. Разумеется, на первых порах в несовершенстве подозревали новую, к тому же во многих отношениях ниоткуда не вытекающую, теорию. Однако спустя два десятилетия после смерти Максвелла электромагнитные волны не только были обнаружены, но и использованы для радиосвязи. В 1904 г. Лоренцом уже были сформулированы новые принципы преобразования координат и времени, не нарушающие симметрии уравнений Максвелла при переходе в движущиеся системы отсчета. Правда, эти преобразования включали в себя факт наличия предельной скорости, равной скорости света в вакууме, но он уже экспериментально был доказан опытом Майкельсона. Получалось, что с течением времени электродинамика не только не сдала своих позиций перед механикой, но обрела респектабельность в виде универсального математического аппарата и экспериментального подтверждения.

С точки зрения классической парадигмы ситуация требовала решения. И «ружье, заряженное Максвеллом», выстрелило, когда в 1905 г. Эйнштейн, обобщив весь имевшийся к тому моменту материал, выступил со специальной теорией относительности (СТО). Интересно, что в отличие от Ньютона и Максвелла, чьи открытия являются явно иррациональными, наиболее прославленная теория XX в., явилась не более, чем обобщением накопленного естественнонаучного материала. (Кстати, Нобелевскую премию Эйнштейн получил не за создание теории относительности, а за тео-

рию фотоэффекта). СТО, ограничив сферу применимости классической механики, имела глобальные мировоззренческие последствия, подведя научную базу под неопозитивистскую парадигму с ее относительностью знаний.

Дело, начатое теорией относительности, завершили создатели квантовой механики: Планк, Резерфорд, Бор, де Бройль, Паули, Гейзенберг, Шредингер, Дирак. История XX в. - квантовой механики - полна Откровений и драматизма. В 1900 г. М. Планк ввел понятие кванта действия, постулировав излучение энергии порциями - квантами. В 1902 г. Э. Резерфорд и Ф. Содди истолковали обнаруженное в конце XIX в. явление радиоактивности как взаимное превращение химических элементов, что было бы невозможно без периодического закона Д.И. Менделеева, открытие которого, как известно, было совершено не на основании фактов, а вопреки им, являя собой еще один несомненный пример Божьего Откровения. В 1911 г. Резерфорд на основе изучения рассеяния а-частиц атомами тяжелых элементов предложил планетарную модель атома. Устойчивость атома в рамках этой модели была не объяснима с позиции классической механики и электродинамики. В 1912 г. Нильс Бор уже был уверен в том, что «электронное строение атома управляется с помощью кванта действия». Сформулированные им знаменитые постулаты стали тропинкой в физику микромира, но были абсолютно необъяснимы с точки зрения классической физики. Казалось, наука зашла в тупик, и выхода из него нет. Вот некоторые высказывания виднейших ученых об атоме Бора: «Если это правильно, то означает конец физики как науки», - А. Эйнштейн, 1913 год. «Законы квантования в своей теперешней формулировке носят до некоторой степени теологический характер, для натуралиста совершенно неприемлемый...» - П. Эпштейн, 1922 год3. Штерн вспоминал много лет спустя, что в то время они с Лауэ поклялись оставить занятия физикой, если «в этой боровской бессмыслице хоть что-то есть». А Лоренц сетовал, что не умер пятью годами раньше, когда в физике еще

сохранялось относительная ясность. Даже у самого Бора тогдашнее положение теории вызывало чувство грусти и безнадежности.

Новые уравнения нашел Гейзенберг, отказавшись от понятия траектории и создав матричную механику, которая подвела под постулаты Бора математическую базу и давала надежду выйти из тупика, но не давала решения загадки движения в микромире. Проблему решила гипотеза Э. Шре-дингера о том, что любое движение частиц, можно уподобить движению волн, которая ниоткуда не следовала, ни логически, ни эмпирически, но была индуцирована столь же невероятной с точки зрения здравого смысла гипотезой де Бройля о корпускулярно - волновых свойствах всех тел. Более того, Шредингер написал уравнение, которое является символом и лежит в основе квантовой механики, уравнение, которое по праву носит его имя, но смысл которого был ему самому не понятен: главное «действующее лицо» уравнения Шредингера Ч; -функция была истолкована им неверно. Впоследствии, увидев в произведении 'ИДИ* смысл плотности вероятности пространственного нахождения частицы, физики оценили преимущества волновой механики - ее универсальность, изящество и простоту.

Парадокс заключается в том, что поток физических Откровений конца XIX - начала XX в. поставил в тупик самих пророков от физики, повергнув многих из них в состояние растерянности и даже отчаяния, сочетающееся с неприятием собственных открытий. Вот некоторые красноречивые факты.

Основоположник статистической физики и идеи эволюционирования систем по пути симметризации и забвения индивидуальных особенностей Больцман был восторженным поклонником теории Дарвина о закреплении и развитии индивидуальных особенностей.

М. Планк, введя в физику понятия кванта действия, потом всю жизнь боролся с квантами, скептическое отношение к которым он выразил в своей книге, написанной через

12 лет после своего знаменитого сообщения о квантовом излучении энергии: «Когда подумаешь о полном экспериментальном подтверждении, которое получила электродинамика Максвелла в самых тонких явлениях интерференции, когда подумаешь о невероятных трудностях, которые повлек бы за собой отказ от нее для всей теории электрических и магнитных явлений, то испытываешь какое-то отвращение, когда сразу же разрушаешь эти основы. По этой причине во всем дальнейшем изложении мы оставим в стороне гипотезу квантов света»6.

Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии не за специальную и общую теорию относительности, а за теорию фотоэффекта, ставшего впоследствии частью атомной физики, которая вызывала у него раздражение всю оставшуюся жизнь и которую он так и не принял на том основании, что

-7

по его выражению, «Бог не играет в кости» . Следует подчеркнуть, что использование Эйнштейном религиозной терминологии было лишь привычной для него формой выражения своих научных воззрений, за которой стоял не более

о

чем пантеизм и обожествление гармонии космоса . Автор теории относительности, в отличие от многих своих коллег, был убежденным сторонником веры в существование единого всеобщего закона, управляющего Вселенной, говоря: «Господь хитроумен, но не злонамерен». Однако его попытки построения общей теории поля и модели неизменной во времени Вселенной завершились неудачей.

Даже основоположник квантовой механики Шредингер не принял квантовую механику как завершенную теорию, так как его не удовлетворяло двойственное описание объектов в терминах волн и частиц, хотя именно гипотеза об этой двойственности послужила прообразом оптико-механиче-ской аналогии при формулировке Шредингером своего уравнения. «Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, - сказал в дискуссии с Бором в отчаянии Шредингер, - то я вообще жалею, что имел дело с квантовой теорией!»9.

Кажется, что эти факты убедительно свидетельствуют о промыслительном характере физических Откровений, отношение же пророков науки к своим открытиям, их растерянность и непоследовательность лишь указывает на необходимость осмысления этих Откровений безотносительно к личностям авторов, которые являлись, как и все пророки, проводниками истины, но с точки зрения судьбоносности самих открытий для человечества в целом с позиций промыс-лительного характера истории, т.е. с точки зрения того, к чему эти открытия нас привели. Взгляд на проблему конфликта открытий и первооткрывателей с этих позиций не оставляет места недоумению, а причину конфликта можно лаконично выразить словами В.Н. Тростникова: «В XX веке физика неожиданно стала религиозной, а вот ученые сделались неверующими» 10.

.Какую же дорогу мостили для человечества глобальные физические открытия? Дорогу к чему? Поскольку сами первооткрыватели не смогли или не пожелали выходить за рамки своих открытий ни в онтологическую ни в философскую область в соответствии с неоклассической парадигмой, то потребовалось несколько десятилетий для онтологического осмысления открытий квантовой механики1 *.

На протяжении же этих десятилетий человечество, оснащенное неоклассической парадигмой с ее прагматичным подходом к науке, обусловившим бурный технический прогресс, выросло в стремящееся к однородности Общество Потребления с его общечеловеческими ценностями и, увы, общими проблемами: бездуховностью, терроризмом, возможностью использования оружия массового и всеобщего уничтожения и опасностью глобальной экологической катастрофы.

Так как наличие оружия всеобщего уничтожения является заслугой почти исключительно физической науки, то об этом надо сказать особо. Его создание явилось непосредственным следствием открытия теории относительности,

квантовой механики и искусственной радиоактивности. Расщепление атома урана, сделавшее возможным создание атомной бомбы, впервые было осуществлено весной 1934 г., почти за пять лет до начала Второй мировой войны. Это произошло в Римском университете под руководством Э. Ферми. Если бы Ферми с сотрудниками понял, что происходит в их экспериментальной камере, секрет как атомной, так и водородной бомбы был бы открыт в мае 1934 г., а это, бесспорно, дало бы Гитлеру оружие массового уничтожения, так как в Германии тогда работала целая плеяда выдающихся физиков. То обстоятельство, что никто из самых выдающихся физиков мира, включая Эйнштейна, Планка, Резерфорда и Бора, не понял экспериментального открытия Ферми, вошло в историю как «великое пятилетнее чудо»12, которое в середине XX в. спасло человечество. Конечно, можно списать этот факт на счет недогадливости ученых, хотя это были гениальные деятели науки, открывавшие истины, даже не веря в них, но гораздо логичнее усмотреть в этом Божий Промысел и воздать благодарность Господу. В настоящее время человечество обладает ядерным и химическим потенциалом, способным многократно уничтожить жизнь на Земле и саму Землю, положив конец своему материальному существованию.

В совокупности с интегральным ростом бездуховности, внутри и межгосударственных противоречий, терроризма и растущих экологических проблем общества потребления вопрос: «Быть или не быть?» - встает все более остро, ответ же на него находится в руках самих людей. И в решении этого вопроса человечество в данный момент, как никогда прежде, способно реализовать свою свободу воли. В условиях близости человечества к кризисному состоянию Православие представляется главным центром, способным переопределить ценностные ориентиры Общества Потребления, заменив их материальное содержание духовной направленностью .

1 Захаров В.Д. Взгляд физика-теоретика на религию // Культура, математика, практика. М, 2000. С. 161-172.

" Кудрявцев П.С. Курс истории физики. М.: Просвещение, 1982. С. 91; Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М, 2001. С. 280.

3 Кун Т. Структуры научных революций. М.: Прогресс, 1975.

4 Кудрявцев П.С. История физики. Т. 1. М.: Просвещение, 1956. С. 254-257.

' Пономарев Л.И Под знаком кванта. М.: Наука, 1989. С. 107.

6 Там же. С. 68.

7 Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М.: Наука, 1989. С. 207.

8 Картер П., Хайфилд Р. Эйнштейн. М.: Захаров ACT, 1998. С. 23.

9 Гейзенберг В. Указ.соч. С. 202; Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. М.: Наука, 1983. С. 302.

0 Тростников В.Н. Мысли перед рассветом. М, 1997. С. 156.

Там же.

12 Лоуренс У.Л. Люди и атомы. М.: Атомиздат, 1966. С. 31.