3 ...Корнеискателей... - иначе «ризотомы», Rhizotomen, букв, «корне-резы» - так в Средние века и вплоть до начала XIX в. Называли народных

целителей, собиравших для лечебных и магических целей «коренья», под чем подразумевались не только собственно корни, но и любые части расте­ний. В данном случае «корнеискатели», видимо, тождественны «знахарям», упомянутым в примеч. 2.

⁴ ...Гёттлинг... -Гёттлинг (Goetttling) (1755-1809), профессор химии и технологии Иенского университета.

⁵ ...в этом обширном царстве... - в первой редакции текста после этой фразы следовали нижеприводимые слова, вычеркнутые Гёте в послед­ней редакции: «Что со мной тогда происходило и как на меня подействова­ло изучение столь чуждого мне предмета, станет, быть может, понятным в ходе этого сообщения, но предварительно я хочу признаться, что после Шек­спира и Спинозы самое сильное влияние оказал на меня Линней, и притом как раз через то противодействие, на которое он меня вызвал. Ибо, пытаясь воспринять его резкие, остроумные разграничения, его меткие, целесообраз­ные, но часто произвольные законы, я чувствовал внутренний разлад: то, что он пытался насильственно разъединять, должно было, по глубочайшей по­требности моего существа, стремиться к соединению».

⁶ ...Руппе... - Руппе (годы жизни неизвестны), немецкий ботаник и врач. Его упомянутая в тексте «Иенская флора» вышла двумя изданиями: в 1718 и в 1726 гг.

⁷ ...Карлсбад... - Гёте много раз ездил летом на богемский курорт Карлсбад, ныне Карловы Вары в Чехии. В данном случае он, по-видимому, имеет в виду путешествие в июне 1785 г., которое он совершил вместе со своим другом Кнебелем.

⁸ ...Билер... - озеро Билер в Швейцарии; здесь Руссо жил в 1765 г. в период гонений на него во Франции.

⁹ ...Тирону-самоучке... - имеется в виду вольноотпущенник и секре­тарь Цицерона - Тирон (I в. до и. э.), изобретатель своеобразной стеногра­фии, после смерти Цицерона первым издавший собрание его сочинений.

¹⁰ ...Bignonia radicans... - Гёте неверно определил этот вид. По-видимому, это японское растение Bignonia grandiflora. Гёте позже разводил это растение в своем саду в Веймаре.

¹¹ Одна вееролистная пальма... - пальма вида Chamaerops humilis L. Впоследствии этот ее экземпляр стал знаменит как «Пальма Гёте». Он яко бы был посажен в Падуанском саду в 1584 г.; существовал еще по крайней мере до 1940-х годов.

¹² ...в чувственной форме сверхчувственного прарастения... — Гёте имеет в виду свое представление об Urpflanze, образце типического «архети па» всех растений, который он так ясно представлял себе, что одно время был убежден в реальном существовании его в природе и потому даже ста- рался найти среди других растений и это прарастение. Позже Гёте писал: «От ограниченного понятия прарастения я поднялся до понятия и, если угодно, идеи закономерного образования и преобразования растительной жизни от корня до семени».

Эвристические вопросы

1. Какое значение применительно к новым научным исследованиям Гёте усматривает в истории науки?

2. Как Гёте связывает свои естественно-научные и литературные занятия?

3. В чем заключалась роль линнеевской систематики для ботанических занятий Гете?

4. Какие изменения считал Гёте желательным внести в исследовательский метод Линнея?

5. В каких отношениях биологическая концепция Гёте предвосхищает позднейшие эволюционные учения?

6. Опишите вкратце географический и экологический аспект гетевских наблюдений 1780-х годов.

7. Как зародилось и в чем заключалось у Гёте понятие о метаморфозе растений?

8. Какова связь между гётевским представлением о прарастении и стремлением Гёте понять «закономерность преобразования растительной жизни»?

569

О.Ж. Френкель

Френель (Fresnel), Огюстен Жан (1788-1827) - французский физик. Созда­тель волновой теории света. Окончив в 1806 г. Политехническую школу и в 1809 г. Школу мостов и дорог в Париже, в течение ряда лет работал по ремонту дорог в различных департаментах Франции. Уже в это время Фре­нель стал интересоваться проблемами оптики. После 1815 г. Френель начал серьезные экспериментальные и теоретические исследования по дифракции света. Восстановленный в конце 1815 г. на службе, в 1818 г. он был пере­веден, благодаря хлопотам французских ученых Ф. Араго и П.С. Лапласа, в Париж и привлечен к работам комиссии по реорганизации маячного осве­щения. Инженерной работой, как единственным источником регулярного за­работка, Френель вынужден был заниматься до конца своей жизни. Науч­ным исследованиям он мог посвящать лишь свободное время, затрачивая свои личные средства. В 1823 г. он был избран членом Парижской АН, в 1825 г. - членом Лондонского Королевского общества. В 1827 г. Лондон­ским королевским обществом ему была присуждена Румфордовская медаль.

Работы Френеля по вопросу о влиянии движения Земли на опти­ческие явления и высказанные им идеи о неподвижном эфире и коэффи­циенте увеличения световых волн легли в основу электродинамики движу­щихся сред Лоренца и получили свое истолкование в специальной теории относительности. Френель создал и практически осуществил новую систе­му маячного освещения при помощи аппаратов со ступенчатыми линзами (1819-1827).

Мемуар о дифракции света

«Natura simplex et fecunda»^l

1. Прежде чем специально заниматься многочисленными и различ­ными явлениями, которые объединяются под общим названием дифракции, я считаю необходимым представить некоторые общие соображения относительно двух систем, которые до сего времени разделяли ученых в их воззрениях на природу света.

Ньютон предположил, что световые частицы, испускаемые освещающими нас телами, непосредственно попадают в наши глаза, где благодаря удару они вызывают зрительное ощущение. Декарт, Гук, Гюйгенс², Эйлер полагали, что свет является результатом коле­баний универсальной чрезвычайно тонкой жидкости, возмущаемой быстрыми движениями частиц светящихся тел таким же точно обра­зом, как воздух сотрясается колебаниями звучащих тел; мы видим, что в этой системе органов нашего зрения достигают не частицы флюида, находящегося в соприкосновении со светящимися телами, но только движение, которое было сообщено этим частицам.

Первая гипотеза имеет то преимущество, что она ведет к более очевидным следствиям, так как механический анализ прилагается к ней более легко; вторая, напротив, представляет в этом отношении большие затруднения. Но при выборе системы следует руководство­ваться только простотой гипотез; простота же вычислений не может иметь никакого веса в балансе вероятностей. Для природы не суще­ствует трудностей анализа, она избегает лишь усложнения средств. Природа как будто задалась целью делать многое малыми средства­ми: этот принцип неизменно получает все новые и новые подтверж­дения в результате усовершенствования физических наук³.

Астрономия - часть человеческого мышления - в особенности являет поразительное подтверждение указанного принципа; все зако­ны Кеплера были гением Ньютона сведены к одному закону тяго­тения, который в дальнейшем послужил для объяснения и даже для открытия наиболее сложных и наименее явных возмущений в движе­ниях планет.

2. Если иногда, желая упростить элементы какой-нибудь науки, впадали в заблуждения, то это происходило оттого, что устанавлива­ли системы, не собрав достаточного количества фактов. Та или иная гипотеза весьма проста, когда рассматривается только один класс яв­лений, но она необходимо требует многих других дополнительных гипотез, если хотят выйти из узкого круга, в котором первоначально замкнулись. Если природа задалась целью создать максимум явлений при помощи минимума причин, то безусловно, что эта большая про­блема разрешается ею во всей совокупности ее законов.

3. С этой точки зрения система взглядов, которая считает свет колебаниями универсальной жидкости, имеет большие преимуще­ства по сравнению с эмиссионной теорией. Эта система дает возмож­ность понять, каким образом свет способен принимать столь боль­шое количество различных модификаций. Я не имею здесь в виду те кратковременные модификации, которые свет испытывает в телах, сквозь которые он проходит, и которые можно всегда отнести за счет природы сред, но те устойчивые видоизменения, которые он уносит с собой и которые придают ему новые качества. Понятно, что жид­кость - собрание бесконечного числа подвижных взаимозависимых частиц - способна на большое количество различных модификаций, получающихся в результате относительных движений, которые сооб­щаются частицам.

571

Замечательный пример этого представляют колебания воздуха и разнообразие ощущений, которые они вызывают в органе слуха.

В эмиссионной системе, напротив, движение каждой световой частицы независимо от движения всех других, а потому число раз­личных модификаций, на которые они способны, представляется ис­ключительно ограниченным. Можно добавить движение вращения к поступательному движению, но это и все. Что же касается колеба­тельных движений, то они могут существовать лишь в средах, кото­рые поддерживали бы их при помощи неравного воздействия своих частей на различные стороны световых частиц, предполагая, что эти стороны обладают различными свойствами. Как только это действие прекращается, колебания должны также прекратиться или же превра­титься во вращательное движение. <...>

4. Согласно волновой теории бесконечное разнообразие лучей различных цветов, которые образуют белый свет, проистекает просто от различия в длинах световых волн аналогично тому, как многооб­разие музыкальных тонов обусловлено разницей в длинах звуковых волн. В ньютоновской теории это разнообразие цветов или ощу­щений, вызываемых в органе зрения, нельзя приписать разницам в массе или начальной скорости световых частиц, потому что из этого следовало бы, что дисперсия всегда должна быть пропорциональной преломлению, а опыт доказывает обратное. Тогда необходимо сле­дует предположить, что частицы различно окрашенных лучей имеют различную природу. Таким образом, появляется столько же различ­ных световых частиц, сколько имеется цветов и различных оттенков в солнечном спектре.

5. Объяснив отражение и преломление действием отталкиваю­щих и притягивающих сил, исходящих от поверхности тел, Ньютон, чтобы уразуметь явление цветных колец, придумал в световых части­цах приступы легкого отражения и легкого прохождения, возникаю­щих периодически с равными интервалами. Естественно было пред­положить, что эти интервалы, как и скорость света, всегда одни и те же в одних и тех же средах и что, следовательно, при более косых уг­лах падения диаметр колец должен уменьшаться, поскольку увеличи­вается пройденный путь. Опыт, однако, показывает, что, наоборот, диаметр колец увеличивается с увеличением угла падения. Ньютон вынужден был поэтому прийти к выводу, что приступы в этом случае увеличивали свою длину и притом в гораздо большем отношении, чем пройденные пути.

Он должен был также ожидать, что найдет более длинные приступы в средах, в которых свет распространяется с большей ско­ростью и которые, по Ньютону, являются наиболее плотными тела­ми; ибо естественно было предположить, что длительности присту­пов изохронны в различных средах. Опыт доказал ему обратное: он убедился, что толщины слоев воздуха и воды, например, которые отражали тот же цвет при перпендикулярном падении, находятся в отношении синуса угла падения к синусу угла отражения для слу­чая прохождения света из воздуха в воду; а это как раз и является одним из наиболее поразительных подтверждений волновой тео­рии. Ему, следовательно, нужно было предположить, что длина приступов обратно пропорциональна скорости света, или, что то же самое, что их длительность обратно пропорциональна квадрату этой скорости.

Таким образом, эмиссионная система настолько недостаточна для объяснения явлений, что всякое новое явление требует новой гипотезы.

6. Если гипотеза приступов уже невероятна вследствие своей сложности, то она становится еще более невероятной, если просле­дить ее в ее следствиях.

7. Однако гипотеза приступов является не только маловероят­ной по своей сложности и трудно согласуемой с фактами в ее след­ствиях, но она недостаточна даже для объяснения явления цветных колец, для чего она и была придумана. Она хорошо показывает, каким образом интенсивность света, отраженного от второй поверх­ности слоя воздуха, зависит от пути, пройденного в этом слое, но она не объясняет изменений отражения, обусловленных первой поверх­ностью; однако опыт показывает, что темные части колец происходят не только от ослабления второго отражения, но еще от ослабления первого отражения. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно по­местить призму на стекле, нижняя поверхность которого зачернена, так что глаз воспринимает только тот свет, который отражен от огра­ничивающих поверхностей слоя воздуха, заключенного между двумя стеклами.

573

Если эти стекла расположить таким образом, чтобы приз­ма выходила за пределы стекла и чтобы место соприкосновения на­ходилось около края стекла, тогда можно легко сравнивать темные кольца с частью основания призмы, которая выдается за пределы стекла и которая направляет в глаз результат только одного отраже­ния: тогда, пользуясь однородным светом, можно видеть, что эта часть призмы значительно более освещена, чем темные кольца; таким образом, эти кольца могут рассматриваться не только как ре­зультат устранения нижнего отражения, но еще и как результат значи­тельного ослабления верхнего отражения, в особенности в наиболее темных точках первого и второго кольца, где, по-видимому, потухает всякое отражение, если стекла хорошо полированы, а падающий свет достаточно однороден. Очевидно, что если такое же явление не на­блюдается в других кольцах, то это следует отнести целиком за счет недостаточной однородности света. Но если не удается получить полную черноту, можно легко, даже до шестого порядка, сделать кольца достаточно темными и тем самым выявить ослабление верх­него отражения.

Мне кажется, что это явление трудно объяснить с точки зрения ньютоновской теории. Можно сказать, что световые частицы, попав на поверхность призмы, притягиваются стеклом. Более или менее строго можно еще допустить эту гипотезу для центрального черного пятна, где контакт между двумя стеклами очень близок; но это не так для темных колец, которые его окружают. Помимо невероятности то­го, чтобы притягивающее действие тел на световые частицы могло иметь место на столь заметных расстояниях, как можно допустить, чтобы то же самое стекло, которое притягивает частицы на расстоя­нии двойном, отталкивало бы их на расстоянии тройном, притягива­ло на расстоянии четверном и так далее? Вполне естественно пред­положить, что это явление есть результат того действия, которое свет, отраженный второй поверхностью слоя воздуха, оказывает на свет, который был отражен первой поверхностью, и что это действие изме­няется в зависимости от изменения пройденных путей. Таким обра­зом, цветные кольца, как и явления дифракции, приводят к принципу взаимодействия световых лучей, хотя они не показывают этого с той же самой степенью очевидности.

8. В теории волн этот принцип является следствием основной гипотезы. В самом деле, когда две системы световых волн стремятся произвести совершенно противоположные движения в одной и той же точке пространства, они должны взаимно ослабляться и даже пол­ностью уничтожаться, если оба импульса равны; и наоборот, колеба­ния должны складываться в том случае, когда импульсы одинаково направлены. Интенсивность света будет, следовательно, зависеть от относительных положений двух систем волн, или, что то же самое, от разностей пройденных путей в том случае, когда они исходят из одного общего источника⁴.

\ В противном случае изменения, которые необходимо испыты-

) вают колебания двух освещенных точек и которые должны следовать ! друг за другом с очень большой быстротой, уже не происходят одно­временно и одинаковым способом, так как они независимы; следова­тельно, эффекты взаимодействия двух систем волн, которые порож­даются источниками, все время меняются и глаз уже не в состоянии их воспринять.

9. Гипотеза эмиссии несовместима с представлением и взаимо­действием между световыми частицами, так как их независимость необходима, чтобы объяснить единообразия их перемещений. Но мне кажется, что можно было бы аналогичным образом объяснить те же самые явления, предположив, что колебания зрительного нерва, вы­зываемые ударами световых частиц о ретину⁵, изменяются по интен­сивности в зависимости от того, каким образом они следуют друг за другом⁶.

Действительно, нетрудно понять, что если две частицы после­довательно ударяют в одну и ту же точку ретины глаза, то интенсив­ность результирующего колебания должна зависеть от отношения между длительностью одного колебания зрительного нерва и интер­валом времени, прошедшим между двумя ударами, так как второй удар может как ослабить, так и усилить колебания, вызванные пер­вым ударом, в зависимости от того, согласуется ли он с первыми ко­лебаниями или, наоборот, им противодействует. Но одной этой гипо­тезы недостаточно. Нужно еще допустить, что световые частицы, расположенные на одной и той же сферической поверхности, имею­щей центром излучающую точку, все испущены одновременно этим общим источником и что различные ряды частиц, которые следуют друг за другом, выбрасываются периодически с равными интервала­ми так, как будто бы их эмиссия была результатом колебаний. С точ­ки зрения волновой теории также нельзя объяснить ощутимых эф­фектов, произведенных взаимодействием световых лучей, если не предположить, что лучи исходят из общего источника. Но в этом слу­чае одновременное исхождение лучей является непосредственным следствием принятой системы, в то время как в теории эмиссии это обстоятельство требует допущения новой гипотезы. В волновой тео­рии цвет световых лучей, или ощущение, которое они вызывают в глазу, зависит от длительности колебаний или длин волн. Очевидно, что интервал, соответствующий согласованности или несогласован­ности этих колебаний и определяющий толщину слоев воздуха в тех точках, где рисуются темные или яркие кольца, должен меняться в зависимости от употребляемого рода света. В системе эмиссии, где

575

различие цвета обусловлено различием в природе световых частиц, нужно предположить, что интервалы между испусканием световых частиц, которые выбрасываются световой точкой, или, если пред­почитают такое выражение, что колебания этой точки изменяются вместе с природой световых частиц, которые она испускает, всегда одинаковы для частиц одинакового рода. Эта последняя гипотеза ка­жется совершенно неосновательной, поскольку трудно ее оправдать. Однако она необходима, если хотят ввести в эмиссионную теорию столь плодотворный принцип интерференции.

10. Множественность и сложность гипотез не является един­ственным недостатком эмиссионной системы. Я в дальнейшем по­кажу, что, даже принимая все те гипотезы, которые я только что из­ложил, все равно не удается дать исчерпывающее объяснение явле­ний и что единственно волновая теория может дать объяснения всех явлений, связанных с дифракцией света.

<...>

Печатается по изданию: Френель О.Ж. Мемуар о дифракции света // Жизнь науки. М., 1973. С. 142-149.

Примечания

¹ «Natura simplex etfecunda» - «Природа проста и плодотворна» (лат.).

² ...Гюйгенс... - Френель с полным основанием зачисляет Гюйгенса в сторонники эмиссионнной гипотезы. Однако он недооценивает Гюйгенса как своего предшественника: Гюйгенс сформулировал ранний вариант вол­новой теории света, считая, однако, световые волны продольными, а не по­перечными.

³ ...физических наук... - к этому месту сам Френель дал следующее примечание: «Если в своем прогрессе химия как будто является исключе­нием в этом отношении, это объясняется безусловно тем, что она еще очень мало продвинулась вперед, несмотря на большие успехи, которые она обна­ружила за последние 30 лет. Но и сейчас уже можно заметить, что отноше­ния многочисленных соединений, которые она являет, отношения, из кото­рых, как первоначально казалось, каждое подчиняется своим особым зако­нам, в настоящее время оказываются объединенными общими правилами большой простоты. Нет сомнения, что очень трудно открыть основания этой замечательной экономии, т. е. наиболее простые причины явлений, рассмат­риваемых с достаточно широкой точки зрения. Но если этот общий принцип философии физических наук не приводит непосредственно к познанию ис­тины, тем не менее он может направлять усилия человеческого ума, устра­няя системы, которые сводят явления к слишком большому числу различных причин, и заставляя ум предпочтительно принять те, которые, опираясь на меньшее число гипотез, являются наиболее плодотворными по своим по­следствиям».

⁴ ...из одного общего источника... - это место Френель снабдил при­мечанием: «При помощи принципа интерференции можно легко объяснить закон цветных колец, когда направление падения света нормально к поверх­ности; не прибегая к предположению, что косое расположение слоя воздуха привносит какое-то изменение в длину проходящих через него световых волн, можно понять, почему диаметр колец увеличивается с углом падения. Этот принцип приводит к очень простой формуле, которая весьма хорошо представляет явление, за исключением случаев больших наклонов; в послед­них случаях результаты, получаемые по этому способу, заметно отличаются от наблюдений Ньютона. Вполне возможно, что это расхождение между теорией и опытом зависит от изменений обычного закона преломления для случаев, когда лучи с очень большим наклоном проходят между двумя стек­лами, сближенными таким же образом, как те, которые отражают цветные кольца».

⁵ ...ударами световых частиц о ретину... - ретина (лат.) - сетчатка глаза.

⁶ ...следуют друг за другом... - Френель указывает, что это объясне­ние интерференции принадлежит Т. Юнгу. Однако Френель не знал и пото­му умолчал о более важных работах Юнга, из-за которых он впоследствии был признан предшественником Френеля в деле создания волновой теории света. Впрочем, работы Юнга носят характер остроумных догадок и волно­вая оптика у него лишена математического и экспериментального обоснова­ния, какое ей дал Френель.

Эвристические вопросы

1. Какова роль фактора простоты в представлениях Френеля о науке?

2. В чем, согласно Френелю, заключаются основные недостатки корпускулярных («эмиссионных») теорий света?

3. Как выводится принцип взаимодействия световых лучей из волновой теории света и каковы трудности аналогичного выведения из корпуску­лярной теории?

4. В каком смысле волновая теория является «более простой» сравнительно с корпускулярной?

5. Как объясняется интерференция в контексте той и другой теории? Каковы преимущества объяснения с позиций волновой теории?

М. Фарадей

Фарадей (Faraday), Майкл (1791-1867) - английский физик. Создатель уче­ния об электромагнитном поле. Член Лондонского Королевского общества (с 1824). Родился в Лондоне (Ньюингтон) в семье кузнеца. После окончания начальной школы в возрасте 13 лет поступил в обучение к переплетчику. Свои знания пополнял самостоятельно путем чтения книг и посещения пуб­личных лекций. Позже обратился к Дэви с письмом, в котором просил взять его на работу в Королевский институт. В 1813 г. Дэви принял Фарадея в свою лабораторию. Вначале Фарадей помогал Дэви в его химических работах, но вскоре перешел к самостоятельным исследованиям по химии. Едва ли не самыми важными его работами в этой серии исследований были: получе­ние бензола (1825), обращение в жидкость хлора, опыты по сжижению газов. В 1824 г. он был избран членом Лондонского Королевского общества. В 1825 г. по рекомендации Дэви Фарадей становится директором лаборато­рий Королевского института, а в 1827 г. - профессором.

Первая работа Фарадея в области электричества относится к 1821 г. Он осуществил вращение магнита вокруг прямого провода с током и враще­ние проводника с током вокруг магнита, создав, таким образом, лабора­торную модель будущего электродвигателя. Тогда же он поставил себе зада­чу найти электродинамический аналог электростатической индукции -«превратить магнетизм в электричество». Это ему удалось сделать в 1831 г., когда он осуществил открытие электромагнитной индукции. Очень скоро после этого открытия были построены первые электромагнитные генерато­ры электрического тока.

Перед Фарадеем встали вопросы о природе тока, механизме проводи­мости в разных телах, происхождении электрического напряжения. По всем этим вопросам он высказал совершенно новые, глубокие соображения, оправдавшиеся в дальнейшем, но часто они давались в такой форме, что оставались непонятными современникам.

Стремление установить количественное соотношение между различ­ными видами электричества привело Фарадея к поискам законов электро­лиза, которые были открыты им в 1833-1834 гг. Им же была разработана вся терминология явления. Как известно, законы электролиза являются силь­нейшим доводом в пользу дискретности как вещества, так и электричества. Однако Фарадей этого вывода не сделал.

В 1845 г. Фарадеем было открыто явление парамагнетизма и диамаг­нетизма. Он пытался также установить связь между электричеством и тяго­тением, но опыты дали отрицательный результат. В 1846 г. Фарадей наблю­дал непосредственное действие магнитного поля на свет; оно явилось силь­ным доводом в пользу электромагнитной теории света, которую впослед­ствии создал Максвелл. Так как Фарадей имел обычай подробно излагать не только свои удачи, но и свои неудачи, то известно, что им осуществлена и другая экспериментальная работа - исследование действия магнитного поля на излучение. Опыт Фарадея дал отрицательный результат только потому, что разрешающая сила его оптики была недостаточна. Он иссле­довал также форму электрического разряда в разреженных газах и пред­видел, что изучение этих разрядов может многое дать для выяснения при­роды электричества.

Открытия Фарадея поставили его на первое место среди ученых того времени, но его теоретические взгляды не соответствовали общепринятым воззрениям и были изложены не математически и со своеобразной термино­логией.

Философская позиция Фарадея в основном - это позиция физика-материалиста. При этом он не стихийный материалист, как большинство естествоиспытателей XIX в., и не материалист-механист, сводящий все явле­ния природы к механике. Однако он не был сторонником атомистики.

Опыт истории электромагнетизма

(Редактору «Annals of Philosophy», 1821-1822 гг.)

Милостивый государь, дорогой сэр.

Имея недавно случай ознакомиться с большим количеством сочи­нений, посвященных электромагнетизму, я убедился, что встречаю­щиеся в них многочисленные отклонения от истины, большое коли­чество рассматриваемых теорий, неточные даты и прочие обстоя­тельства не позволяют создать себе ясное представление о том, что произошло в этой области и кому должны быть приписаны эти заслу­ги. Это понудило меня составить перечень работ и распределить их в известной системе. Настоящий опыт не претендует на то, чтобы дать точную картину этой области науки и того, что в ней было достиг­нуто; но может быть, за отсутствием другого, более проработанного и научного описания, Вы сочтете этот труд достойным опублико­вания. Работающие в этой вновь открытой области не узнают здесь ничего для себя поучительного, но другие смогут почерпнуть здесь сведения о деятельности этих ученых, а пропагандирование дости­жений новой науки всегда желательно. Эрстед¹, профессор физики и секретарь Копенгагенского Королевского общества, посвятил дол­гие годы исследованию тождества химической, электрической и маг­нитной сил и уже в 1807 г. поставил себе целью изучить, «оказывает ли электричество в его латентном состоянии какое-либо действие на магнит».

579

В то время его оригинальные взгляды не были подтвержде­ны опытами, но настойчивость, с которой он как теоретически, так и практически стремился к своей цели, была вознаграждена зимой 1819г. открытием одного факта, существование которого никто, кро­ме него, даже отдаленно не мог предполагать, но который, став изве­стным, не замедлил привлечь внимание всех могущих оценить его важность и значение.

Собственное сообщение Эрстеда об этом открытии помещено в XVI т. первой серии Ваших «Анналов». Оно содержит массу важ­ных сведений, выражает в немногих словах результаты большого числа наблюдений и вместе со второй частью его работ обнимает большую часть известных в настоящее время фактов.

В интересах связанного изображения вынужден привести мно­гое из изложенного в этих сообщениях, хотя, конечно, всякий желаю­щий сам изучить этот предмет не избежит необходимости прочесть их полностью.

Известно, что полюсы, или копны вольтаического аппарата, в результате подходящего расположения пластинок в жидкости, обла­дают некоторыми силами, благодаря которым они, будучи соединены с электрометром, через отключение последнего указывают на нали­чие известного электрического напряжения или, будучи соединены друг с другом при помощи жидкостей, проводов или других прово­дящих веществ, разлагают или нагревают последние. Эти эффекты были известны уже давно и обычно приписывались возбужденному аппаратом электричеству, а именно эффект напряжения - изолиро­ванному состоянию полюсов, эффекты же разложения и нагрева­ния - тому состоянию полюсов, в котором они были соединены друг с другом.

Когда оба полюса такого аппарата или батареи соединены друг с другом проводниками электричества, то батарея разряжается, т. е. электрическое напряжение на полюсах уменьшается в большей или меньшей степени в зависимости от проводимости вещества. Хоро­шие проводники, как, например, металлы, разряжают ее моменталь­но и полностью, плохие проводники - с большей или меньшей сте­пенью трудности. Однако так как аппарат сам по себе обладает свой­ством при удалении проводящих сред возвращаться в течение корот­кого времени в прежнее состояние напряжения, то очевидно, что вещество, замыкающее цепь, ведет себя в продолжении всего контак­та так же, как и в первый момент, независимо от того, является ли оно хорошим или дурным проводником. Очевидно также, что оно при этом должно находиться в состоянии, отличном от того, в котором оно находится, не будучи связано с аппаратом.

Чрезвычайно важно выяснить роль, которую играет хороший проводник при разряде батареи, так как в этом случае рассматривае­мые явления более ярко выражены. Если для соединения обоих по­люсов применяется металлическая проволока, то последняя сможет разрядить мощную батарею и, следовательно, процесс, всегда имею­щий место в среде, замыкающей цепь, будет здесь сконцентрирован в очень малом пространстве. Считающие, что электричество есть флюид или два флюида, полагают, что в течение всего времени замы­кания действующей батареи по проводу проходит ток или два тока. Имеется много доводов в пользу материальности электричества и лишь немного доводов против; однако это все же лишь гипотеза и по­этому при рассмотрении электромагнетизма лучше пока полагать, что у нас нет доказательств ни материальности электричества, ни су­ществования проходящего по проводу тока. Какова бы ни была дей­ствующая причина в замыкающем проводе, будь то прохождение че­рез него чего-то материального или индукция своеобразного состоя­ния его частицами, провод так или иначе обнаруживает некоторые весьма замечательные явления. Если он тонок, то становится горя­чим, причем с уменьшением диаметра провода или усилением бата­рей температура весьма сильно повышается. Это повышение ограни­чено, по-видимому, только внешними влияниями и изменениями, претерпеваемыми самим проводом. <...>

Если кусок прямолинейного замыкающего провода распола­гается параллельно магнитной стрелке, находящейся в нормальном положении, и над ней, то конец стрелки, обращенный к отрицатель­ному полюсу батареи, поворачивается к западу. При этом безразлич­но, с какой из двух сторон стрелки расположен провод, последний должен лишь находиться над стрелкой и быть ей параллельным. Если замыкающий провод находится в горизонтальной плоскости самой стрелки, то последняя не поворачивается в этой плоскости, но стремится двигаться в вертикальной окружности, чему мешает несо­вершенное ее прикрепление и влияние земного магнетизма. Если провод находится на восточной стороне стрелки, то полюс стрелки, расположенный ближе к отрицательному полюсу батареи, подни­мается; при переносе провода на западную сторону стрелки он опус­кается.

581

При опускании провода ниже уровня стрелки наблюдаются те же явления притяжения и отталкивания, но в обратном направле­нии сравнительно с тем, которое мы наблюдаем, когда проволока по­ложена на стрелку сверху. Теперь полюс стрелки, расположенный против отрицательного конца батареи, поворачивается к востоку, не­зависимо от того, с какой стороны, с соблюдением всех вышеупомя­нутых условий, мы бы ни помещали провод.

Для более легкого запоминания этих положений магнитной стрелки Эрстед составил следующее правило: «полюс, над которым входит отрицательное электричество, поворачивается к западу, по­люс, под которым оно входит, поворачивается к востоку».

Затем Эрстед показал, и это нетрудно видеть из вышеописанных опытов, что повороты стрелки образуют круг около замыкающего про­вода. Хотя в своих первых опытах он выражает отклонение, испыты­ваемое стрелкой под влиянием провода в градусах, однако затем он прибавляет, что величина эта изменяется с увеличением мощности батареи. Как скоро стрелка выводится из своего естественного поло­жения и поворачивается по горизонтальному или иному кругу, сила земного магнетизма стремится вернуть ее в прежнее положение; мы имеем здесь силу, противодействующую влиянию замыкающего про­вода и уменьшающую возможное отклонение магнитной стрелки.

Результаты, полученные Эрстедом, были тотчас же повторены и подтверждены многими физиками в различных странах. Среди них в особенности Ампер² стремился к увеличению количества опытов, постановке новых и их теоретической обработке. 18 сентября этот физик сделал в Парижской академии наук сообщение, в котором он развивает теорию, сводящую все магнитные явления к чисто элект­рическим процессам. В своих последующих работах он подкрепляет эту теорию новыми как теоретическими, так и экспериментальными доводами. В настоящий момент я стремлюсь скорее к изложению фактов, а не теорий, во-первых, потому, что они наиболее важны, а во-вторых, потому, что нет оснований опасаться, что теории не будут приписаны их творцам.

Факты, открытые Ампером, не многочисленны, но чрезвычай­но значительны. В заседании 18 сентября он описал опыт, доказы­вающий, что вольтов столб действует так же, как и провод, соединя­ющий его полюсы, и продемонстрировал инструмент, служащий не только для доказательства этого действия, но оказавшийся также чрезвычайно полезным при опытах с электрическими токами. Инст­румент представляет собой в сущности простую магнитную стрелку и вследствие своего применения получил название гальванометра. В соседстве замкнутого столба, замыкание которого производится при помощи провода или жидкости, этот инструмент приходил в дви­жение, подчинялся батарее тем же образом, что и замыкающему про­воду, и движения его происходили так, как если бы батарея была простым продолжением или частью провода. Стало быть, стрелка яв­ляется подходящим инструментом для выявления тех состояний дей­ствующего вольтова столба и его замыкающего провода, в которых до этого обнаруживали единственно лишь магнетизм и причиной которых полагают электрический ток.

25 сентября Ампер сообщил об открытии взаимного притяже­ния и отталкивания двух замыкающих проводов батарей и показал, что магнитную стрелку, служившую для указания магнитных притя­жений и отталкиваний провода, можно заменить подобным ему за­мыкающим проводом. Это открытие лишает явления магнетизма их обособленности, коренящейся якобы в существовании некоей специ­фической силы, сосредоточенной в магните, и показывает, что един­ственной причиной их возникновения является электричество. После открытия Эрстеда, показавшего, что замыкающий провод вольтовой батареи действует притягательно и отталкивательно на магнит так же, как и сам магнит, имелись все основания для предположения, что провод обладает силами магнита. Теперь же, после того как опыт Ампера показал, что магнит можно заменить замыкающим прово­дом, который, как оказывается, сам обладает всеми свойствами и си­лами магнита, можно с полным правом рассматривать эти свойства и силы как магнитные и считать доказанным, что магнетизм способен проявляться в отсутствии магнитов, обычно считаемых таковыми, и без помощи обычно применяемых способов возбуждения, а един­ственно с помощью электричества и в любой хорошо проводящей электричество среде.

Явления, обнаруживаемые двумя проводниками, через кото­рые течет ток, таковы.

Если проводники расположены параллельно друг другу и со­единены с батареей аналогичным образом, т. е. проходящие через них токи имеют одинаковое направление, то они притягиваются. Если же они соединены с батареей в обратном направлении, так что токи в них имеют противоположное направление, то они отталки­ваются. Даже в том случае, когда один из этих проводников укреплен неподвижно, а другой подвижен и токи в них имеют противополож­ные направления, то подвижный проводник поворачивается таким образом, что направления обоих токов становятся одинаковыми. Различие между этими притяжением и отталкиванием и обычны­ми электрическими резко бросается в глаза. Первые наблюдаются исключительно при замкнутой цепи, вторые - исключительно при разомкнутой. В первом случае одноименные концы проволок притя­гиваются, разноименные отталкиваются, во втором - разноименные притягиваются, а одноименные отталкиваются. Первые происходят в вакууме, вторые - нет. Два провода, соединенные силой магнитного притяжения, остаются соединенными, тогда как два тела, соединен­ные силой электрического притяжения, после соприкосновения сно­ва разъединяются.

583

Ампер многократно варьировал свои опыты, и аппарат, при по­мощи которого они были произведены, является, судя по рисункам и описаниям, весьма чувствительным, остроумным и действительным. Сам Ампер с его помощью пришел к следующим выводам: 1. Два электрических тока притягиваются, когда они параллельны и одина­ково направлены, и отталкиваются, когда они параллельны и проти­воположно направлены. 2. Когда проволоки, по которым проходят эти токи, могут вращаться только в параллельных плоскостях, то каждый ток стремится привести другой в такое положение, чтобы стать ему параллельным и одинаково направленным. 3. Эти притяже­ние и отталкивание совершенно отличны от обыкновенных³ электри­ческих притяжения и отталкивания.

25 сентября Араго⁴ доложил Академии наук о своем открытии, а именно что замыкающий провод батареи притягивает железные опилки подобно тому, как это наблюдается в случае магнита. Этот факт доказал, что провод не только действует на уже намагниченные тела, но в состоянии также возбуждать магнетизм в намагниченном железе. Будучи опущен в железные опилки, замыкающий провод батареи столь густо покрывается ими, что диаметр ее возрастает до диаметра гусиного пера. При перерыве соединения с одним из обоих полюсов опилки немедленно осыпаются, чтобы снова быть притянутыми при возобновлении контакта. Это притяжение наблюдалось с проводом из латуни, серебра, платины и др. и было столь сильным, что опилки при­тягивались даже в том случае, когда проволока лишь подносилась к ним близко, не входя с ними в непосредственное соприкосновение. Это притяжение не может объясняться постоянным магнетизмом самого провода или железных опилок, ибо это явление наблюдалось лишь при замкнутой цепи. Это не могло быть также и электрическим притяжением, что доказывается тем, что замыкающий провод не ока­зывал никакого действия на медные, латунные или древесные опилки. При применении мягкого железа последнее намагничивалось лишь временно, однако путем некоторого видоизменения опыта Араго уда­лось длительно намагнитить швейную иглу.

Теория, выдвинутая Ампером для объяснений магнитных яв­лений, вызванных исключительно электрическими силами, принима­ет, что магниты являются материальными массами, вокруг осей кото­рых по замкнутым кривым проходят электрические токи. После того как Араго сообщил Амперу о своих опытах, Ампер на основании своей теории мог ожидать большего эффекта в том случае, когда за­мыкающий провод имел форму спирали и намагничиваемое тело ле­жало на его оси. Согласно теории Ампера токи, проходящие в верх­ней части магнитной стрелки или магнитного стержня, ориентиро­ванных в направлении север - юг, должны быть направлены с запада на восток⁵.

Поэтому Ампер и Араго поставили опыты с проездом спираль­ной и винтообразной формы, результаты которых изложены в сооб­щении Араго о намагничивании железа посредством вольтова тока,' напечатанном в «Annales de Chimie et de Physique», т. XV, с. 93. Эта статья не датирована, но, по всей вероятности, опыты были произве­дены 25 сентября.

Провод может быть намотан на стержень двояким образом, и таким путем можно получить две различные, но симметричные спи­рали, носящие у ботаников названия правой и левой. Несмотря на одинаковый диаметр и одинаковый наклон отдельных витков, спи­рали не могут быть наложены одна на другую, ибо направление их остается неизменным, как бы их ни поворачивать. Правая спираль идет справа вниз и налево через ось. Усики многих растений пред­ставляют пример подобной спирали, и в ремеслах и искусствах нахо­дит применение почти исключительно эта спираль. Левая спираль идет слева вниз и направо через ось.

Внутрь такой спирали, концы которой соединялись с полю­сами батареи, вкладывалась завернутая в бумагу стрелка, которая, будучи вынута по истечении нескольких минут, оказывалась сильно намагниченной. Действие спирали оказалось во много раз превы­шающим действие прямолинейного провода.

Что же касается положения полюсов, то оказалось, что при применении правой спирали конец стрелки, обращенный к отрица­тельному полюсу батареи, оказывался северным полюсом, а другой конец - южным полюсом, тогда как при применении левой спирали конец, обращенный к положительному полюсу батареи, оказывался северным, а другой - южным полюсом.

Для проверки и подтверждения этого пункта из замыкаю­щего провода были сделаны сначала одна, а затем две и три спирали. Провод накручивался на стеклянную трубочку или палочку сначала в одном, а затем в другом направлении. Когда затем внутрь этих спи­ралей вкладывались завернутые стрелки, то обретаемая последними полярность совпадала со сделанным выше предположением. Когда в одном случае из замыкающего провода были изготовлены три соеди­ненные между собой спирали, из которых средняя отличалась от двух других, и в них был вложен заключенный в стеклянную трубочку кусок стали такой длины, что он проходил через все три спирали, то, после того как последний был вынут, на нем оказалось шесть полю­сов, причем за северным полюсом следовал через короткий промежу­ток южный полюс, затем снова южный, затем северный, снова север­ный и, наконец, за ним южный. <...>

585

8 том же сообщении Араго указывает, что стрелка, находя­щаяся под совершенно прямым, ей параллельным проводом, вовсе не намагничивается. Он прибавляет, что медная проволока, соеди­няющая полюсы батареи, иногда, правда, не часто, остается намаг­ниченной еще несколько мгновений после перерыва тока и что Буажиро наблюдал такое же явление с платиновой проволокой. Он указывает, что такие проволоки, даже после отделения от батареи, иногда притягивают железные опилки и иногда магнитные стрелки; однако эта сила скоро исчезает и не может быть произвольно вы­звана вновь.

9 октября Буажиро прочел в Академии наук доклад, содержа­щий большое число опытов, являющихся, однако, в большинстве случаев видоизменением прежних опытов Эрстеда. Он замечает, что прямые или изогнутые провода воздействуют на стрелку в любой точке цепи, что может быть непосредственно выведено из опытов Эрстеда и Ампера. Он наблюдает различие в силе действия, когда для замыкания цепи применяются плохие проводники, что уже было по­казано Эрстедом на примере воды. Однако Буажиро предлагает ис­пытывать проводимость различных веществ, помещая их в один из участков ячеек или отделений батареи и Приближая магнитную стрелку или гальванометр Ампера к другому участку, т. е. проводу или иному телу, замыкающему батарею. В части, касающейся взаим­ного расположения стрелки и провода, опыты Буажиро всецело под­тверждают положения Эрстеда. <...>

Для подтверждения своей теории относительно природы маг­нетизма как следствия действия электрических токов Амперу было весьма важно изучить действие земли на вольтовы токи, ибо со­гласно своей излагаемой ниже теории он полагал, что земля так же ориентирует эти токи, как и те, существование которых он предпола­гал в магнитной стрелке. После нескольких попыток ему уда­лось преодолеть затруднения, связанные с вопросами подвешивания, контакта и пр., и сконструировать аппарат, в котором часть провода, соединяющего оба полюса батареи, была так легка и подвижна, что движение удалось действительно наблюдать. При замыкании батареи провод занимал относительно земли постоянное и соответствующее теории Ампера направление. Описание этого опыта и аппарата, с по­мощью которого он был произведен, было прочитано на заседании Академии 20 октября⁶. Аппарат этот состоял первоначально из про­волочного контура в форме почти замкнутой окружности диаметром около 16 дюймов; концы контура находились на небольшом расстоя­нии друг от друга и точно один под другим; на них были укреплены два стальных острия, опущенных в две соответствующим образом расположенные платиновые чашечки, наполненные ртутью. Одно острие достигало дна чашечки, так что трение было едва заметно, тогда как ртуть обеспечивала хороший контакт. Эти чашечки были соединены с проводами, идущими от вольтовой батареи, так что по­движный контур мог легко быть соединен в том или другом направ­лении с полюсами батареи. Весь прибор был заключен в стеклянный ящик для того, чтобы быть уверенным, что наблюдаемые движения вызываются исключительно действием электрических сил.

Тотчас же по установлении контакта между концами этого ап­парата и полюсами батареи контур пришел в движение и после не­скольких колебаний установился в плоскости, перпендикулярной к магнитному меридиану. Этот эффект повторялся при каждом повто­рении опыта. Направление движения зависело от способа соедине­ния с батареей. Если взять ток, идущий по проволоке от положитель­ного конца к отрицательному, то контур всегда устанавливался таким образом, что ток шел по восточной стороне вниз, а по западной вверх. Этот контур вращался по вертикали и поэтому представлял со­бой только стрелку склонения. Для приготовления модели стрелки наклонения был взят провод в форме параллелограмма, укрепленно­го на стеклянной оси и подвешенного на тонких остриях так, что он мог вращаться около горизонтальной оси, перпендикулярной к маг­нитному меридиану. При соединении с полюсами батареи параллело­грамм устанавливался в плоскости, почти перпендикулярной к на­правлению наклонения, возвращаясь в исходное положение при перерыве тока и затем снова в предыдущее при возобновлении тока. Таким образом, влияние земного магнетизма на параллелограмм было доказано. Ввиду того что чрезвычайно трудно добиться совпа­дения центра тяжести с точкой подвеса и сохранить это положе­ние, проводник устанавливался не точно в плоскости, перпендику­лярной к направлению наклонения, но лишь приближался к ней до тех пор, пока силы тяжести и земного магнетизма не уравновеши­вались. <...>

587

После того как Араго удалось намагнитить железо и сталь при помощи замыкающего провода вольтовой батареи, он ожидал, что обычное электричество будет производить то же действие. Его ожи­дания подтвердились, и в заседании Академии наук от 6 ноября он сделал сообщение, в котором утверждал, что ему удалось вызвать этим путем все явления, наблюдавшиеся им до того при применении вольтова электричества. Описание этих опытов, насколько мне из­вестно, не появилось в печати, но нетрудно представить себе общий метод их постановки. Они чрезвычайно важны, поскольку подтверж­дают тождество обычного и вольтова электричества, в чем многие еще сомневаются, и указывают, что магнитные явления не зависят от того или иного способа возбуждения электричества, но являются по­стоянными спутниками движущегося электричества. <...>

[На заседании 6 ноября] Ампер доложил еще об одном дей­ствии замыкающего провода, которому была придана форма спира­ли. Это действие становится легко понятным, если вспомнить, что направление магнитной силы всегда перпендикулярно к провод­нику тока. Следовательно, если провод, по которому проходит ток, параллелен оси некоторой спирали, то сила будет перпендикулярна к этой оси; если провод образует круг в плоскости, перпендикуляр­ной к оси, то сила совпадает с направлением оси; если же провод, как это имеет место в спирали, проходит около оси в направле­нии, промежуточном между параллельным и перпендикулярным, то сила оказывается направленной к оси под определенным углом. В этом случае силу можно рассматривать как состоящую из двух компонент, из которых одна направлена перпендикулярно, другая -параллельно оси.

Ампер рассматривал магнит как систему токов, обращающих­ся перпендикулярно к его оси, и поэтому, желая соорудить модель магнита, он стремился уничтожить ту часть действия провода, кото­рая приходится на направление оси спирали. С этой целью он про­кладывал один конец провода через спираль, нигде не касаясь по­следней, ибо в этом случае магнитные действия внутреннего прово­да становятся почти равными и противоположными действиям, исхо­дящим от продольной стороны спирали, и взаимно уничтожаются. В соответствии с этим он соорудил модель магнита следующим об­разом: оба конца провода были проложены внутрь спирали до поло­вины длины последней, затем один конец проводился вверх, а другой вниз, так что они образовали перпендикулярную ось, вокруг которой могла вращаться система. При соединении этих проводов с полюса­ми батареи спираль намагничивалась, притягивалась и отталкива­лась другими магнитами как настоящий магнит. <...>

13 ноября Лего сделал в Академии наук сообщение, в котором он, вопреки соображениям Френеля, все же считает, что под влия­нием магнитов железные провода могут приобретать способность вызывать разложения, и описывает опыты, поставленные им за шесть лет до этого. Концы двух железных проводов, соединенных двумя другими концами с полюсами магнита, были опущены в воду. Южный полюс вызывал окисление, в то время как провод на север­ном полюсе оставался чистым; далее южный полюс вызывал также покраснение лакмусовой тинктуры, а северный нет. Однако эти опы­ты никак нельзя считать решающими, и сам Лего придавал им не большее значение, чем опытам, произведенным за двадцать лет до того Риттером и на неточность которых уже указывал Френель.

На заседании 13 ноября Ампер прочел сообщение об электри­ческом действии провода в форме спирали, подверженной действию только земного магнетизма. Провод был винтообразно намотан на бумажный цилиндр, ось которого была направлена параллельно к на­правлению стрелки наклонения. Концы провода были опущены в раствор поваренной соли. Через семь дней на обоих концах провода было замечено выделение газа, главным образом на конце, соответ­ствующем отрицательному полюсу батареи. При удалении пузырь­ков газа на их месте появлялись новые, причем отрицательный конец все время оставался чистым, положительный же в конце концов окислялся и больше газа не выделял. Однако после сообщения Френеля этот опыт не произвел достаточно солидного впечатления, и Ампер сам признал, что существование подобного действия кажет­ся ему не вполне доказанным.

16 ноября в заседании Королевского общества было зачитано письмо Дэви к Волластону⁷ относительно магнитных явлений, вызы­ваемых электричеством. Большая часть описываемых им опытов была поставлена в октябре и представляет весьма большой интерес. Сделать краткое резюме работ этого физика весьма трудно благодаря свойственному ему уменью выражать множество важных фактов в немногих словах. В данном случае это было бы излишним, ибо в настоящем томе Вашего журнала на с. 81 напечатана статья самого Дэви, в которой весьма нетрудно проследить вывод одного факта из другого. Нижеследующее представляет собой лишь простое перечис­ление содержащихся в этой статье фактов.

589

Замыкающий провод действует на стрелку в согласии с положе­нием Эрстеда. Это действие приписывается тому, что сам провод ста­новится магнитом, для доказательства чего он подносился к железным опилкам, которые тотчас же им притягивались и отпадали лишь после размыкания цепи. Этот опыт был проделан уже Араго, но оба физика проделали свои опыты самостоятельно, независимо друг от друга; вви­ду же того, что Араго еще не опубликовал подробных данных о своей работе, точное описание сэра Гемфри Дэви оказалось чрезвычайно ин­тересным. Это влияние проявлялось в любой точке провода и батареи. Стальные стрелки, накладываемые на провод, намагничивались; буду­чи помещены параллельно проводу, они действовали, как и он; поме­щенные поперек, они обнаруживали существование двух полюсов. Когда положительный конец батареи оказывался с восточной стороны, то северный полюс помещенной под проводом стрелки оказывался на южной стороне провода, а южный полюс - на северной стороне. При положении стрелок над проводом расположение менялось на обрат­ное, и весь процесс оставался неизменным, независимо от наклонения стрелки относительно провода. Оказывается, что эти расположения в точности соответствуют положениям, вытекающим из опытов Эрсте­да. При перерыве тока стрелки, помещенные поперек провода, продол­жали оставаться намагниченными, тогда как помещенные параллель­но ему мгновенно размагничивались.

Платиновые, серебряные и другие провода не намагничива­лись в этих условиях, независимо от положения, занимаемого прово­дами или батареей, если только такие провода случайно не оказыва­лись частью цепи. Непосредственное соприкосновение не является необходимым. Действие наступает мгновенно. Для мгновенного про­явления действия достаточно просто близости, даже при наличии толстого разделяющего стекла. На поверхности стеклянной пластин­ки, расположенной на расстоянии четверти дюйма над проводом, же­лезные опилки располагались по прямой линии в направлении, попе­речном проводу. Действие было пропорционально количеству элект­ричества, проходящему через данное пространство, независимо от того, через какой металл оно проходит. Величина магнитного дей­ствия замыкающего провода возрастает с увеличением пластин бата­реи. Замыкающий провод батареи, состоявшей из 60 пар пластин, притягивал почти вдвое меньше железных опилок, чем батарея, со­стоявшая из 30 пар пластин вдвое большей величины. Магнитные влияния возрастали по мере нагревания провода... <...>

Ван Беек в Утрехте повторил (январь 1821 г.) опыты Эрстеда и других и получил те же результаты, причем в одном случае он обна­ружил расхождение с результатами опытов Эрстеда. Последний утверждает, что «в том случае, когда замыкающий провод распола­гается перпендикулярно к плоскости магнитного меридиана, стрелка, как находящаяся над, так и помещенная под ним, остается неподвиж­ной, при условии, что провод находится не слишком близко от полю­са. В последнем случае, если ток входит с западной стороны, полюс поднимается, а если с восточной стороны - то опускается». Ван Беек утверждает, что это состояние покоя в двух положениях прово­да из возможных четырех не имеет места. Если замыкающий провод проходит под центром стрелки и положительный ток течет с востока на запад, то стрелка остается в покое; если же ток идет с запада на восток, то стрелка описывает пол-оборота. Наоборот, если провод проходит над стрелкой, то последняя описывает пол-оборота, когда ток идет с востока на запад, и не выходит из состояния покоя при прохождении тока с запада на восток. Ван Беек объясняет это расхож­дение с результатами, полученными Эрстедом, применением более мощного аппарата, и действительно очевидно, что неудовлетвори­тельность результатов Эрстеда объясняется слабостью его вольтова столба. Упоминаемые им притяжение и отталкивание или поднима­ние и опускание при приближении провода к полюсам доказывают наличие этого действия, которое в опытах Ван Беека оказалось до­статочно сильным для того, чтобы вызвать оборот стрелки. Сравни­вая положения провода и стрелки в этих опытах с таковыми в опытах Эрстеда, мы увидим, что в двух случаях и именно в тех, на которые указывает Ван Беек, стрелка должна была описать полукруг для того, чтобы в этих положениях занять положение равновесия относитель­но провода.

Ван Беек, по-видимому, независимо от других исследователей нашел, что обыкновенное электричество вызывает намагничивание, и ему удалось получить этот эффект с помощью силы, меньшей, чем это делалось до сих пор. Он нашел, что для этого вовсе не требуется сильный разряд, не нужно даже лейденской банки и что стальная стрелка в спирали, укрепленной между кондуктором электростати­ческой машины и другим изолированным проводником, намагничи­вается при извлечении искр из последнего. Для прочного намагничи­вания стрелки достаточно было двух оборотов машины с двумя кру­гами диаметром в 18 дюймов.

В Италии производилось много опытов над получением магне­тизма при помощи электричества, но все они являлись повторением опытов, уже проделанных другими. Много опытов было поставлено Гаццери, Ридольфи и Антинори во Флоренции между 6 и 18 января.

591

Из полученных ими результатов наиболее интересными мне кажутся следующие. Внутри спирали, соединенной с полюсами батареи, стрелка намагничивается в течение одной минуты. Стрелки, располо­женные на внешней стороне спирали, не намагничиваются вовсе, за исключением тех случаев, когда одновременно одна или несколько стрелок помещаются внутри спирали, в каковом случае полярность внешних стрелок будет обратна полярности внутренних. Намагничи­вающее действие не претерпевало никаких изменений при измене­нии формы спирали, а именно когда путем наворачивания проволоки на параллелепипед спирали придавалась четырехугольная форма. Стрелка и длинная платиновая проволока заворачивались в станиоль, и часть его, заключавшая стрелку, помещалась в спираль из медной проволоки. Стрелка намагничивалась, когда цепь замыкалась через платиновую проволоку, минуя спираль. Когда спираль из медной проволоки с заключенной в ней стрелкой помещалась на ртуть, вклю­ченную в цепь, то стрелка слабо намагничивалась. Искры, получен­ные из электростатической машины, при помощи стрелки, заключа­ющей в себе стальную стрелку, намагничивали последнюю.

Вышеупомянутые физики якобы нашли, что замыкающий про­вод, не проходящий от одного конца батареи до другого, но находя­щийся в других участках цепи, не намагничивает стрелку. Это, по-ви­димому, ошибка.

Де ля Борн, повторивший 8 января опыты Араго, внес в них не­которые изменения, а именно он брал железную спираль и заключал в нее прямой провод, через который посылался электрический раз­ряд. В этом случае спираль занимала место стрелки, подлежащей на­магничиванию; она оказывалась сильным магнитом, полярность ее была подобна часто уже упоминавшейся. Такой магнит гибок и элас­тичен, он может быть удвоен, укорочен и удлинен; при сближении его полюсов действие на стрелку заметно уменьшается... <...>

Опыты Лего (27 февраля) являются повторением прежних и имеют целью лишь опровергнуть мнение Ридольфи, что для намаг­ничивания стрелки проводник должен в большей или меньшей сте­пени обойти вокруг нее. Он показал, что прямолинейный проводник в состоянии возбуждать магнетизм.

После всего вышеизложенного опыты Швейгтера⁸ не содержат ничего нового. Я не знаю времени их возникновения. Они были опубликованы в «Bibl. Universelle» в марте 1821 г. Автор обводит провод несколько раз вокруг стрелки и таким образом усиливает дей­ствие аналогично спирали, несмотря на то что для возбуждения тока он пользуется только двумя пластинками площадью в 4 кв. дюйма.

Воздействие на магнитную стрелку было очень сильным. Швейггер выступает против теории Эрстеда и противополагает ей свою соб­ственную⁹... <...>

В трех письмах к редактору «Journal de Physique», из которых первое помечено 23 марта, а остальные не датированы, Моль описы­вает некоторые опыты над изучением соотношения действий бата­реи, состоящей из множества небольших пластинок, и батареи из двух больших пластин.

Большой аппарат состоял из узкой медной ячейки и одной цин­ковой пластинки с поверхностью, равной 4 кв. футам. Меньший ап­парат был собран по способу Волластона из пластин размером в 4 кв. дюйма, окруженных медью. Моль нашел, что большой аппарат обла­дает значительной магнитной силой, когда замыкающий провод его был довольно толст (0,2 дюйма), и ослабевает при применении гораз­до более тонкой платиновой проволоки (0,01 дюйма), равно как и медного цилиндра, диаметром около одного дюйма. Несмотря на сильное магнитное действие, этот аппарат не вызывал ни в растворах кислот, ни в тинктуре лакмуса никакого химического действия. Для сравнения действия этого аппарата с другим из небольших пластин и ячеек последний был составлен из 36 пар пластин таким образом, что поверхность цинка в обоих была одинакова. Несмотря на то что в ка­честве возбуждающей жидкости в обоих случаях применялась одина­ковая кислота и что замыкающие провода были одинаковы, аппарат, состоявший из двух пластин, вызывал отклонения стрелки на 60-70° от магнитного меридиана, тогда как батарея, состоявшая из неболь­ших пластинок, отклоняла ее лишь на 12°. Разлагающая сила послед­ней была весьма значительной, и поэтому Моль приходит к выводу, что ячейковый аппарат вызывает сильное химическое, но слабое маг­нитное действие, тогда как простой пластиночный аппарат вызывает едва заметное химическое, но значительное магнитное действие.

Моль также замечает, что состояние простого пластиночного аппарата в отношении характера полюсов противоположно батарее из многих пластин, ибо цинковый полюс отрицателен, а медный по­ложителен. Он нашел, что вблизи провода первого аппарата стрелка принимает положение, обратное тому, которое она имеет вблизи про­вода второй. Ибо когда провод, соединяющий цинковый полюс с медным, был направлен с севера на юг, то помещенная под ним стрелка поворачивалась не на восток, а на запад; при помещении стрелки над проводом замечалось обратное явление. Причину этого различия нетрудно понять, если вспомнить, что в одном из случаев провод соединял только одну, а не различные пары пластинок, так что в действительности этот провод имел направление, обратное направ­лению проводов, служащих для соединения полюсов батареи, со­стоящей из четырех или более пластинок. Поэтому сделанный Молем вывод, что пластины более простого аппарата находятся в со­стоянии, обратном состоянию пластин батареи из множества пласти­нок, следует признать преждевременным.

593

Для увеличения поверхности пластинок и сохранения порта­тивности аппарата пластинки по предложению Офферсгауза дела­лись в виде спиралей, вложенных одна в другую. Это устройство вскоре было принято также Гэром в Филадельфии. Действия такого аппарата весьма значительны и подобны вышеописанным.

Несмотря на применение столь мощных аппаратов, Молю уда­лось намагнитить стрелку лишь после того, как он несколько раз об­вел замыкающий провод вокруг нее. Он заключает из своих опытов, что спиральная форма является абсолютно необходимой для дости­жения намагничивания. Однако, в особенности после опытов сэра Гемфри Дэви, можно сомневаться в правильности этого положения, ибо разряд через прямолинейный провод намагничивает помещен­ную поперечно к нему стрелку на расстоянии нескольких дюймов. Моль опровергает также возможность намагничивания стрелок на внешней стороне спиралей... <...>

Вышеизложенное представляет собой... неполное перечисле­ние дошедших до моего сведения опытов, произведенных в этой об­ласти после открытия Эрстеда. Физики и до этого занимались вопро­сом о взаимоотношении между электричеством и магнетизмом и строили по этому поводу различные теории, но их работы не содер­жат фактического материала. Для того чтобы показать, как мало было сделано до настоящего времени в этой области, я приведу здесь примечание сэра Гемфри Дэви к его первому сообщению и этим за­кончу фактическую часть этого очерка. Остальную часть письма я посвящу более детальному рассмотрению различных теорий элект­ромагнетизма. <...>

Первый заслуживающий внимания опыт теоретического обос­нования этих [электромагнитных] явлений принадлежит Эрстеду. Всякий, ознакомившийся с работами этого физика как относительно его собственных, так и предшествующих открытий, сразу увидит, что опыты его скорее являлись следствием его теорий, чем наоборот. В его открытии случай, по-видимому, играл весьма незначительную роль; он скорее затруднял его, ибо все было уже осмыслено и опыты продуманы задолго до их осуществления. Несмотря на это, я могу сказать лишь очень мало о теории Эрстеда, ибо вынужден сознаться, что не вполне ее понимаю. До 1807 г. Эрстед опубликовал работу под заглавием «Исследование об идентичности химической и электри­ческой сил», восьмая глава которой посвящена рассмотрению тожде­ства магнитной и электрической сил. В этой работе Эрстед предла­гает исследовать, не оказывает ли электричество в латентном своем состоянии влияния на магнит, и, по-видимому, считает оба эти аген­та тождественными.

После того как опыты были с успехом поставлены, Эрстед смог придать своей теории определенную форму, и он заканчивает свое первое сообщение гипотезой, которая, по его мнению, дает объ­яснение всем этим явлениям. Он полагает, что когда провод соеди­няет оба полюса батареи так, что через него совершается разряд электричеств этих полюсов, то в проводе происходит процесс, обус­ловливаемый соединением обоих электричеств, который он называет электрическим конфликтом. Этот именно процесс, эффект или со­стояние обоих электричеств и влияет на магнитную стрелку и откло­няет ее от ее направления.

Электрический конфликт действует только на магнитные час­тицы материи. Все намагниченные тела, по-видимому, проницаемы для электрического конфликта, тогда как магнитные тела или, вернее, их магнитные частицы оказывают сопротивление проникновению последнего и благодаря действию борющихся друг с другом сил при­водятся в движение. Электрический конфликт не ограничивается только проводниками, но распространяется в окружающем простран­стве, ибо иначе он не мог бы действовать на стрелку на расстоянии. Он принимает также форму круга, ибо в противном случае, говорит Эрстед, кажется невозможным, чтобы часть провода, проходящая под магнитным полюсом, направляла его на восток, а часть, проходящая над ним, - на запад; природе же круга свойственно, что движения в противолежащих частях его имеют обратные направления. К этому Эрстед добавляет, что все приведенные в его опытах действия на се­верный полюс можно легко понять, если считать, что отрицательное электричество движется по первой спирали, что оно отталкивает се­верный полюс, но не влияет на южный. Действие на южный полюс объясняется подобным же образом, если приписать положительному электричеству обратное направление и свойство действовать на юж­ный, но не на северный полюс.

Таким образом, теория Эрстеда предполагает существование двух электрических флюидов, мыслимых не отдельно и не вместе, но в акте соединения, так что возникает электрический конфликт, и ко­торые, тем не менее, раздельно движутся в противоположных на­правлениях по спирали через провод и кругом последнего и обла­дают вполне определенными и отличными друг от друга магнитны­ми силами, поскольку одно электричество (отрицательное) оттал­кивает северный полюс магнита, не оказывая никакого влияния на южный, а другое (положительное) отталкивает южный полюс, но не действует на северный.

595

Как я уже упоминал выше, эта точка зрения мне не совсем понятна, и поэтому мне вообще не следовало здесь касаться этой теории. Однако можно надеяться, что знаменитый физик не замед­лит развить принципы, приведшие его к уже опубликованным результатам. И я не сомневаюсь, что за ними последуют другие от­крытия, столь же новые для человечества, столь же важные для науки и столь же почетные для него самого, как и достигнутые им до сих пор. <...>

К людям, которые, как я неоднократно имел случай упоминать, стремились заложить основы истинной теории электромагнитных явлений или, по крайней мере, сформулировать управляющий ими закон, принадлежит также и Волластон. Он сам, насколько мне изве­стно, не опубликовал ничего по этому вопросу, однако в «Quarterly Journal of Science)), X, 363, появилась заметка, подписанная его име­нем и вследствие этого, вероятно, выражающая его точку зрения. Известно, как высоко надо ценить взгляды этого физика, и поэтому очерк этот много бы потерял, если бы я не изложил в нем то немно­гое, что исходит от такого авторитета.

«Явления, наблюдаемые в электромагнитном или замыкающем проводе, могут быть объяснены, если принять, что вокруг оси замы­кающего провода проходит электромагнитный ток, направление которого зависит от направления электрического тока или полюсов батареи, с которой он соединен».

«Эти рисунки представляют собой два поперечных сечения такого тока для случая одноименной электризации, из чего видно, что встречающиеся южная и северная силы будут притягивать друг друга». <...>

Швейггер в Галле также выдвинул теорию¹⁰, которая, как он полагает, объясняет новые явления лучше, чем теория Эрстеда, кото­рую он обвиняет в том, что она не дает объяснения некоторых явле­ний и несовместима с некоторыми другими. Я ознакомился с теори­ей Швейггера лишь по изложению ее в «Bibliotheque Universelle» за март 1821 г., с. 199. Там сказано, что он принимает существова­ние в каждом поперечном сечении провода двух магнитных осей, перпендикулярных к направлению тока, одной сверху, другой снизу и идущих в противоположных направлениях. Эта противополож­ность направлений магнитного тока в обеих осях необходима, так как явления прямо противоположны в зависимости от того, находится ли стрелка над или под проводом.

Трудно понять, каким образом эта теория сможет объяснить описанные Эрстедом явления, однако было бы неправильно высказы­вать здесь сомнения в ее ценности, ибо мое изложение основано не на знакомстве с оригиналом, а лишь на кратком извлечении, сделан­ном на иностранном языке.

Ридольфи, по-видимому, составил себе представление, что электричество слагается из магнетизма и теплоты. В «Bibliotheque Universelle» за февраль 1821 г., с. 114 и др., им дано описание многих опытов, поставленных с целью разделить электричество на эти со­ставные части или из них его получить. Экспериментальных под­тверждений правильности этой точки зрения найдено не было.

Среди всех выдвинутых до настоящего времени теорий элект­ромагнитных явлений теория Ампера является самой всеобъемлю­щей и определенной. Кроме того, она более других подвергалась как экспериментальной, так и математической проверке.

В сущности, она одна заслуживает названия теории. Если я должен был бы дать вам нечто большее, нежели краткий очерк об электромагнетизме, то не решился бы коснуться этой теории. Однако я надеюсь, что при создавшихся обстоятельствах Ампер найдет воз­можным извинить недостатки нижеследующего изложения если не чем-либо иным, то, во всяком случае, непритязательностью этого письма. Ампер исходит из принятой ныне повсеместно во Франции теории, допускающей существование двух электрических флюидов. Его точка зрения в этом вопросе не вызывает никаких сомнений. Ибо, несмотря на то что он часто употребляет слово «электричество» как в смысле особого состояния тел, так и в смысле находящегося между частицами этого тела специфического флюида, все же в одном месте он употребляет выражение «электрические флюиды» и назы­вает электрические токи субстанциальными токами. Это позволяет с почти полной уверенностью утверждать, что Ампер принимает существование в качестве носителей электричества двух различных флюидов, которым он приписывает одинаково реальное существова­ние и одинаковую силу, хотя и называет одно положительным, а дру­гое отрицательным электричеством.

Он рассматривает вольтову батарею как инструмент, обладаю­щий свойством проводить одно электричество к одному, другое -к другому концу. Идущее к цинковому концу носит название положи­тельного, идущее к медному концу - отрицательного электричества. Однако можно предполагать, что эти названия сохраняются лишь по привычке и с ними не связывается никакое представление о специфи­ческих свойствах того или другого флюида.

597

Металлическая проволока, иными словами проводник элект­ричества, будучи соединен с полюсами батареи, проводит оба флюи­да. Так как батарея обладает свойством посылать к обоим концам все новые и новые количества обоих флюидов, то первые порции, прове­денные проводом, заменяются все новыми, и таким образом возни­кают токи, продолжающиеся все время, пока батарея действует, и по­люсы ее остаются связанными между собой при помощи провода. Ввиду того что провод в этом состоянии может оказывать действие на стрелку, то для полного понимания теории чрезвычайно важно иметь ясное и точное представление об истинном или предполагае­мом состоянии стрелки, ибо на этом, в сущности, основана вся тео­рия. Можно сказать, что материальные количества, находящиеся в таком же состоянии, как этот провод, являются тем материалом, из которого теория Ампера предполагает построенными не только стержневые магниты, но и большой земной магнит. Поэтому мы, прежде всего, были вправе ожидать точного описания этого состоя­ния. Наши ожидания, к сожалению, оказываются обманутыми, и бла­годаря этому остальная часть теории является весьма смутной. Хотя открытые Ампером столь интересные факты, а равно и общие зако­ны и соотношения в проводниках и магнитах могли быть описаны и представлены с тем же успехом и так же основательно, опираясь ис­ключительно на силы, выявленные при помощи эксперимента без всякой ссылки на внутреннее состояние провода, однако, так как Ампер все время ссылается на токи в проводе и его теория фактиче­ски основана на допущении существования последних, следовало бы сказать, что именно представляет собой ток.

На с. 63 XV тома «Annales de Chimie», где Ампер говорит о ба­тарее и замыкающем проводе, сказано, что по общепринятому пред­ставлению батарея непрерывно посылает оба электричества в двух направлениях, как и в момент включения, «так что мы имеем двой­ной поток - один положительного, другой отрицательного электриче­ства, исходящие из пунктов нахождения электромагнитной силы и соединяющихся снова в противолежащей этим пунктам части цепи». Это соединение должно естественно происходить в проводе, и позво­лительно будет задать вопрос, не является ли это соединение, как это полагает Эрстед, называющий его электрическим конфликтом, при­чиной возникновения магнитных действий, а также что именно полу­чается из электричеств, собирающихся в проводе. Однако из рассмо­трения других мест в сообщении Ампера получается совершенно от­личное представление об электрических токах, а именно что одно электричество непрерывно циркулирует в одном направлении, а дру­гое в обратном ему, так что оба электричества в одном и том же про­воде и аппарате проходят одно мимо другого.

Не останавливаясь на описании состояния провода при этих условиях, Ампер, говоря о направлении электрических токов, не оп­ределяет их более точно, а с целью избежать путаницы выражается так, как если бы имелся лишь один ток, который он "называет просто электрическим током, не упоминая, положителен он или отрицате­лен. Ток этот идет в батарее от меди к цинку, а в проводе от цинка к меди. В этом виде предположение существования тока и его направ­ления, очевидно, продиктовано лишь соображениями удобства для того, чтобы иметь нечто, к чему может быть легко отнесено направ­ление электромагнитного движения. При таком подходе не возникает вопроса о том, какими условиями определяется существование двой­ного тока в проводе и каким образом им вызывается магнетизм.

В части этого очерка, посвященной описанию фактической стороны открытий, я уже упоминал, что Эрстед открыл сначала дей­ствие между проводом и магнитной стрелкой. Он показал, что на стрелку действует только замкнутая батарея, что электричество, сле­довательно, находится в поступательном движении или, по выраже­нию Ампера, должно существовать в виде тока, прежде чем будет на­магничено. Вскоре затем Ампер открыл, что два электрических тока (употребляя это слово в том смысле, которое ему придает Ампер) мо­гут действовать друг на друга и таким образом вызывать совершенно новые электрические явления. Об этом открытии я уже упоминал в другом месте этого письма; оно гласит, что токи, одинаково направ­ленные, притягиваются, а разнонаправленные отталкиваются. Как выясняется из дальнейшего изложения, эти притяжения и отталкива­ния коренным образом отличаются от притяжений и отталкиваний, наблюдаемых в электричестве в состоянии напряжения. Ампер также приписывает их электричеству, но лишь электричеству движуще­муся. По его мнению, они объясняются некоторыми свойствами этого потока, а не зависят от действия магнитного или какого-нибудь иного флюида, освобожденного электричеством. Электричество, на­копляясь в каком-нибудь месте, проявляется в форме известных при­тяжений и отталкиваний, которые мы называем электрическими. Электричество же, находящееся в движении, проявляется в виде тех притяжений и отталкиваний, о которых сейчас идет речь.

599

Описав новые свойства электрического тока, Ампер вернулся к опыту Эрстеда и заменил один из токов магнитом. Результаты ока­зались подобными прежним. Притяжения и отталкивания оказались теми же и совершались подобным же образом. Таким образом, когда один из проводов был заменен магнитом, наблюдались эффекты, из­вестные из опытов с двумя проводами как электрические. Однако распределение сил в магните, по-видимому, отличается от такового в проводе и токе. Сила, проявляющаяся в проводе на одной стороне, в магните наблюдается на одном конце, а проявляемая проводом на другой стороне концентрируется в магните в другом конце.

Когда второй провод также заменялся магнитом, то действие магнитов друг на друга было обычным и оказалось аналогичным дей­ствию двух токов друг на друга. Эти опыты привели Ампера к выводу, что природа всех этих притяжений между двумя проводами, проводом и магнитом и двумя магнитами чисто электрическая и что, в конце кон­цов, все магнитные явления обусловлены электрическими токами.

Рассматриваемые с этой точки зрения электричество и магне­тизм оказываются идентичными, или, вернее, магнитные явления представляют собой особый вид явлений электрических. Поэтому магнетизм должен образовать особую главу в учении об электриче­стве и именно учении об электрических токах. Однако раньше, чем согласиться с этим хотя и удобным, но несколько преждевременным подразделением, мы должны попытаться узнать, каково распределе­ние электрических токов, которое Ампер считает необходимым для объяснения многообразных явлений магнетизма.

Распределение магнитных сил в проводящем проводе столь отлично от такового в магните, что сначала не совсем ясно, каким об­разом можно себе представить превращение одних в другие. Соглас­но теории электрические токи абсолютно необходимы для вызы­вания магнитных явлений, однако где же находятся токи в обыкно­венном магните? Предположение о том, что они там действительно существуют, чрезвычайно смело. Ампер решился на это, и его теория придает им расположение, позволяющее объяснить большое число магнитных явлений.

Магнит, говорит Ампер, представляет собой систему стольких электрических токов, обращающихся в плоскостях, перпендикуляр­ных к оси, сколько можно себе представить на пересекающихся замк­нутых кривых.

Простое рассмотрение фактов не позволяет ему, заявляет он, сомневаться в реальности существования таких токов вокруг оси магнита. По его мнению, намагничивание есть процесс, при помощи которого отдельные частицы приобретают свойство вызывать элект­ромагнитные действия в направлении тех токов, которые мы наблю­даем в вольтовом столбе, электрическом свинцовом блеске минера­лов, нагретом турмалине, а также в сухом столбе и в кусках того же кристалла при различных температурах.

Что касается расположения кривых, вдоль которых обращают­ся токи, то теория еще не решила, охватывают ли они магнит как таковой или же окружают лишь частицы, из которых состоит магнит. В поперечном сечении магнита, перпендикулярном к оси, токи могут или образовать систему концентрических кривых, в этом случае их размеры различны, или же токи охватывают каждую частицу в от­дельности, и в этом случае размеры их одинаковы, но очень малы. Математически каждое из указанных распределений может объяс­нить наблюдаемые явления. Ампер, по-видимому, склоняется к по­следнему распределению.

Если представить себе магнит, сконструированный таким об­разом из электрических токов, то из экспериментальных данных от­носительно действия друг на друга провода и магнита следует, что магнит будет притягивать провод в том случае, когда один конец маг­нита противостоит соответствующей стороне провода, и отталкивать его, когда тот же конец будет противостоять другой стороне провода. Согласно теории это объясняется тем, что токи на различных сторо­нах магнита проходят в различных направлениях, на одной стороне вверх, на другой вниз. Когда к проводу повернута та сторона маг­нита, в которой проходит ток того же направления, что и в проводе, то наблюдается притяжение, и наоборот, мы имеем отталкивание в том случае, когда к проводу повернута сторона, где проходят токи в обратном направлении. Если повернуть магнит так, что к проводу приблизится другой его полюс, то направление токов в магните ока­жется обратным, и так как токи, проходящие в прямом и обрат­ном направлениях, меняются местами, то движущие импульсы также будут обратными.

Исходя из своего представления о магните как системе элект­рических токов в плоскостях, перпендикулярных магнитным осям, Ампер пытался сконструировать искусственный магнит, посылая электрический ток через спиралеобразный или винтообразный про­вод. Когда электричество проходит по виткам спирали, последние приблизительно соответствуют отдельным токам в магните; кроме того, влияние наклона витков уничтожалось путем расположения концов провода вдоль оси спирали. Я уже дал выше описание этой установки и указал на сходство ее действия с действием магнита.

601

Более детальный разбор теории Ампера мог бы завести меня чересчур далеко за пределы поставленной мною себе цели. Это было бы также совершенно лишним, ибо я убежден, что все интересующи­еся более глубоким и детальным изучением этой проблемы сочтут необходимым ознакомиться в оригинале с работами самого Ампера, тогда как для довольствующихся сжатым извлечением достаточно уже сказанного. Поэтому я перейду к возможно более краткому изло­жению взглядов этого физика на земной магнетизм.

Дальнейшая разработка его теории вполне естественно приве­ла Ампера к желанию в своих опытах с проводами заменить магнит земным магнетизмом. Проволочный контур был подвешен чрезвы­чайно чувствительным образом в надежде, что действие земного маг­нетизма поставит его поперечно, ибо согласно теории движущие им­пульсы, которые магнит и провод сообщают друг другу, исходят не от предполагаемых полюсов или точек притяжения и отталкивания, но от токов, которые проходят через провода и магниты и действуют притягивающе или отталкивательно. Поэтому Ампер ожидал, что токи, существование которых он предположил в земле, сообщат току движущий импульс. Я уже упоминал, что подобный опыт ему удал­ся, и, конечно, это внушило ему большое доверие к теории, могущей с такой точностью привести к столь новым и важным результатам. Поперечный поворот контура под влиянием земного магнетизма явился новым подтверждением правильности теории Ампера. Если бы опыт не удался, то установленное таким образом различие между проволочным контуром и магнитной стрелкой с полным правом могло быть принято за доказательство против этой теории. Раз он удался, то это может служить дальнейшим доказательством того, что гипотеза круговых токов в магнитах является достаточной для объяс­нения явлений магнетизма. Однако важнейшим выводом, который делает из этого Ампер, является заключение о том, что земной маг­нетизм также определяется электрическими токами, идущими вокруг земного шара с востока на запад перпендикулярно к магнитному меридиану. Эти токи, если они действительно существуют, можно сравнить с токами, возникающими в вольтовой батарее при сопри­косновении ее обоих концов. Вероятно, земля не представляет собой аналогии сплошному проводнику, каким является металлический провод, но Ампер показал, что батарея сама магнитна, и он считает вероятным, что материал, составляющий земной шар, расположен таким образом, что образует как бы батарею, опоясывающую весь земной шар. Эта батарея состоит, правда, из сравнительно слабых эле­ментов, но все же достаточно мощна, чтобы вызвать явления земного магнетизма. Неоднородность, которую следовало бы допустить для батареи, могла бы объяснить искаженную форму кривых склонения, а возникающие в ней изменения - изменения направления стрелки. Ампер принимает, однако, существование общего процесса, протекаю­щего в направлении, почти параллельном экватору, и участвующего в возбуждении электрических токов. Он считает, что этот процесс обусловлен ходом окисления в континентальных областях земли.

Суточные колебания он считает обусловленными суточными колебаниями температуры в электродвижущих слоях земной поверх­ности. Различные слои магнитного материала он рассматривает как таковое же количество вольтовых столбов.

Исходя из предположений о действительном существовании электрических токов в планетах и звездах, Ампер считает возмож­ным, что иногда токи становятся столь сильны, что необходимо вы­деляющаяся при этом теплота доводит небесные тела до раскален­ного состояния. Результатом этого является длительное накаливание с испусканием яркого света без сгорания или потери вещества.

«Разве нельзя представить себе, - говорит Ампер, - что темные земные тела темны лишь потому, что их электрические токи чересчур слабы, и нельзя ли объяснить свет и теплоту, испускаемые светящи­мися телами, большей силой их электрических токов?»

Вот, уважаемый сэр, краткий очерк теории Ампера, которым я Вас прошу удовлетвориться. Я не считаю нужным снова просить Вашего снисхождения к ее недостаткам, этому легко помочь, обра­тившись к оригинальным работам этого исследователя, помещенным в «Annales de Chimie», на которые я неоднократно ссылался. Я дол­жен повторить, что, принимая во внимание гипотезу двух электри­ческих флюидов и тождества электричества и магнетизма, первая часть теории представляется мне недостаточно развитой. Эрстед пошел в этом отношении дальше Ампера, но с каким результатом, -решать не мне.

Печатается по изданию: Фарадей М. Опыт истории электромагнетиз­ма // Фарадей М. Избранные работы по электричеству. М.; Л., 1939.

Примечания

¹ ...Эрстед... - Ганс Христиан Эрстед (1777-1851) - датский физик, философ; в 1820 г. открыл электромагнетизм. Цитируемая Фарадеем работа Эрстеда (1807) содержит программу исследований в этой области.

603

² ...Ампер... - Андре Мари Ампер (1775-1836) - французский физик, открыл закон взаимодействия электрических токов. Сообщение о созданной им теории магнетизма было опубликовано в издании Парижской академии в 1820 г.: Collection de Memoires relatifs a la Physique, t. II, p. 22. По этой тео­рии, все магнитные явления объясняются взаимодействием круговых моле­кулярных токов, каждый из которых эквивалентен субмикроскопическому плоскому магниту. Фарадей считал эту теорию, как и все попытки объяс­нить «сущность» магнетизма, спекулятивной, а потому в своем изложении исследований Ампера ограничился лишь одними его экспериментальными данными.

³ ...от обыкновенных... - т. е. статических.

⁴ ...Араго... - Франсуа Доминик Жан (1786-1853) - французский фи­зик и астроном. Из его открытий в области электромагнетизма особое исто­рическое значение имело открытие притяжения опилок током (Collection de Memoires, t. II) и так называемого магнетизма вращения, т. е. собственно ин­дукционных токов Фуко (открытие было сделано в ноябре 1824 г., доложено Академии наук 7 марта 1825 г.; см.: Collection de Memoires, t. II).

⁵ ...с запада на восток... - в оригинале ошибочно «с востока на запад».

⁶ ...на заседании Академии 20 октября... — дата указана ошибочно (на самом деле 30 октября 1820 г.).

⁷ ...письмо Дэви к Волластону... - Гемфри Дэви (1778-1829) - анг­лийский физик и химик. Открыл электролиз кислот и солей, получил метал­лический калий и натрий. Уильям Хайд Волластон (1766-1828) - англий­ский физико-химик. Открыл ультрафиолетовые лучи (1801, одновременно с И. Риттером).

⁸ ...опыты Швейггера... - Иоганн Швейггер (1779-1857) - немецкий физик, изобретатель ряда электрических приборов (мультипликатора, элект­рометра, пружинного гальванометра).

⁹ ...выступает против теории Эрстеда и противополагает ей свою собственную... - об Эрстеде см. примеч. 1. Теория Швейггера, упоминаемая Фарадеем, заключалась в представлении о вольтовом столбе как об электри­ческом магните, слагающемся из ряда поляризованных слоев.

¹⁰ ...Швейггер в Галле также выдвинул теорию... - о Швейггере и его теории см. примеч. 8-9.

Эвристические вопросы

1. Какие достижения Эрстеда Фарадей считает наиболее важными с точки зрения истории исследований электромагнетизма?

2. Почему при изложении взглядов Ампера Фарадей ограничивается одной лишь их экспериментальной стороной?

3 Какие элементы воззрений на историю науки в целом и на прогресс можно реконструировать на основании приведенного текста?

4 Почему в опытах Араго стрелка, находящаяся под прямым и параллельным ей проводом, не намагничивалась? 5. В чем причина расхождения между результатами опытов Эрстеда и Ван Беека?

605

Г.Л.Ф. Гелъмгольц

Гельмгольц (Helmholtz), Герман Людвиг Фердинанд (1821-1894) - немецкий естествоиспытатель, работавший в области физики, математики, физиоло­гии и психологии. Родился в Потсдаме. С 1838 г. учился в Военно-медицин­ском институте в Берлине; с 1843 г. - военный врач в Потсдаме; профессор физиологии университетов: в Кенигсберге (с 1849), Бонне (с 1855), Гейдель-берге (с 1858); с 1871 г. - профессор физики Берлинского университета, с 1888 г. - директор Берлинского государственного физико-технического ин­ститута. Умер в Потсдаме.

В мемуарах «О сохранении силы» (1847) Гельмгольц впервые дал ма­тематическую трактовку закона сохранения энергии и указал на всеобщ­ность этого закона, в том числе и для живых организмов.

Гельмгольц впервые доказал применимость принципа наименьшего действия к тепловым, электромагнитным и оптическим явлениям, вскрыл связь его со вторым началом термодинамики (работа «Энергия волн и вет­ра», 1890). Эти исследования положили начало широкому применению принципа наименьшего действия, особенно в современной теории поля, квантовой электродинамике и других разделах теоретической физики. В 1882 г. Гельмгольц придал второму началу термодинамики форму, позво­лившую применить его к изучению химических процессов. Ввел понятия о свободной энергии, способной превращаться в любые формы, и связанной энергии, которая может превращаться лишь в тепловую форму энергии.

Гельмгольц заложил основы гидродинамики и аэродинамики (теория вихревого движения жидкости (1858), теория разрывных движений (1868)). Он построил геометрическую картину вихрей, вывел характеристики вих­рей, установил основные свойства вихревого движения. Теории ветра и волн, разработанные с точки зрения выдвинутого им принципа механи­ческого подобия, позволили объяснить ряд метеорологических явлений и механизм образования и поведения морских волн. В 1873 г. он выступил с изложением некоторых теоретических вопросов управляемого воздухо­плавания.

Гельмгольц обнаружил явление колебательного разряда лейденской банки - факт, сыгравший существенную роль в развитии теории электромаг­нитных явлений. Большое значение имели его опыты по измерению скоро­сти распространения электромагнитных возмущений, опровергшие мнение о ее малой величине. Гельмгольцу не удалось точно измерить эту скорость, но он утверждал, что она больше 30 км/с. По его предложению Г. Герц про­извел свои знаменитые опыты с электромагнитными волнами. Вместе с тем теоретические исследования Гельмгольца по электромагнетизму, основы­вавшиеся на стремлении свести электромагнитные явления к механическим, оказались малопродуктивными и имеют преимущественно исторический интерес. Успешной оказалась лишь теория аномальной дисперсии, разви­тая им в 1874 г. и позволившая впервые вывести формулы, связываю­щие длины волн с показателями преломления, которые зависят от коэффи­циента поглощения. Идея Гельмгольца об атомарном строении электриче­ства (1881) была подтверждена впоследствии на опыте. Его акустические работы были подчинены в основном решению ряда физиологических про­блем. Он открыл комбинационные тона, построил модели уха, что позволи­ло изучить характер взаимодействия звуковых волн с органом слуха, разра­ботал математическую теорию этого взаимодействия, решил задачу о звуке органной трубы.

Труды Гельмгольца в области физиологии посвящены изучению нервной и мышечной систем. Он обнаружил и измерил теплообразование в мышце термоэлектрическим методом (1845-1847) и, пользуясь разработан­ной им же графической методикой, детально изучил процесс мышечного со­кращения (1850-1854). Он впервые (1850) измерил скорость распростране­ния возбуждения в нервах - в опытах на лягушке, а в 1867-1870 гг. совмест­но с русским ученым Н. Бакстом - у человека. Ряд исследований Гельмголь­ца относится к физиологии центральной нервной системы.

В области физиологии зрения Гельмгольц разработал способы опре­деления кривизны оптических поверхностей глаза, в 1853 г. дал теорию аккомодации. Показал, что зрительная оценка величины и удаленности предметов основана на своеобразных мышечных ощущениях, возникающих при движении мышц глаза. В 1859-1866 гг. он разработал учение о цветовом зрении, исходя из предположения, что сетчатка имеет три основных цвето-ощущающих элемента.

В области физиологической акустики Гельмгольц на основе физи­ческих законов резонанса создал учение о слуховой функции кортиева орга­на, находящегося во внутреннем ухе человека. Развил физическую и физио­логическую теорию музыки. Доказал способность слухового аппарата раз­лагать сложные звуки на простые тоны (прежде звуковые тембры объясняли исключительно психическим происхождением). Синтезируя сложные звуки, Гельмгольц доказал, что тембр звука определяется наличием обертонов и их относительной силой, что причина его лежит в особенностях тех колебаний, которые воздействуют на орган слуха.

Гельмгольц сконструировал глазное зеркало (офтальмоскоп), кото­рый дал возможность прижизненно наблюдать дно глаза, и так называемый маятник Гельмгольца, позволяющий подвергать ткань быстро следующим друг за другом раздражениям с точной дозировкой времени. Он разработал также ряд методов физиологического исследования.

Гельмгольц утверждал, что понятия и представления образуются в результате воздействия внешних предметов на органы чувств человека. В то же время он выдвигал теорию, согласно которой представления о внешнем мире являются совокупностью символов, иероглифов, не имеющих ничего общего с объектами природы. Эта теория символов утверждала, что ощуще­ния и представления человека составляют будто бы не образы, снимки, слеп­ки с вещей, объективно существующих вне человека, а некие произвольные условные знаки, которые помогают целесообразно направлять человечес­кую деятельность.

607

О сохранении силы

Предлагаемое сочинение предназначено в своей главной части для физиков, поэтому я предпочел развить основные положения, изла­гаемые в нем, независимо от философского их обоснования, в форме физического предположения; далее, я считал нужным вывести след­ствия из этого допущения и сравнить их для различных областей фи­зики с опытными законами естественных явлений. К выводу положе­ний, установленных в настоящей работе, можно подходить с двух различных точек зрения: или исходя из аксиомы, что невозможно по­лучить безграничное количество работы при действии любой комби­нации тел природы друг на друга, или же допуская предположение, что все действия в природе можно свести на притягательные или от-талкивательные силы, величина которых зависит только от расстоя­ния действующих друг на друга точек. Что оба положения являются тождественными, это доказывается в самом начале сочинения. В то же время оба эти положения имеют еще более существенное отноше­ние к главной, основной задаче физических наук, очертить которую я пытаюсь в настоящем введении.

Цель указанных наук заключается в отыскании законов, благо­даря которым отдельные процессы в природе могут быть сведены к общим правилам и могут быть снова выведены из этих последних. Эти правила, к которым относятся, например, законы преломления или отражения света, закон Мариотта и Гей-Люссака¹ для объема газов, являются, очевидно, не чем иным, как общим видовым поня­тием, которым охватываются все относящиеся сюда явления. Разыс­кание подобных законов является делом экспериментальной части наших наук; теоретическая часть старается в то же время определить неизвестные причины явлений из их видимых действий; она стре­мится понять их из принципа причинности.

Мы вынуждены были так поступать и имеем на это право бла­годаря основному закону, по которому всякое изменение в природе должно иметь достаточное основание². Ближайшие причины, кото­рым мы подчиняем естественные явления, могут быть в свою оче­редь или неизменными, или изменяющимися. В последнем случае тот же закон принуждает нас искать другие причины этого измене­ния и так далее до тех пор, пока мы не доходим до последних при­чин, которые действуют по неизменному закону, которые, следова­тельно, в каждое время при одинаковых условиях вызывают одно и то же действие. Конечной целью теоретического естествознания и является, таким образом, разыскание последних неизменных причин явлений в природе.

Здесь не место решать, могут ли в настоящее время в действи­тельности все процессы быть сведены к таковым причинам и может ли, таким образом, природа быть понята вполне, или же в ней имеют­ся изменения, которые исключаются из действия закона необходимой причинности, которые, следовательно, попадают в область произ­вола, свободы; во всяком случае, ясно, что наука, задача которой со­стоит в понимании природы, должна исходить из предположения возможности этого понимания и, согласно этому положению, должна делать свои заключения и исследования, пока она не будет принуж­дена, благодаря неопровержимым фактам, к признанию границы для возможности понимания.

Наука рассматривает предметы внешнего мира с двух различ­ных упрощенных точек зрения. Или она рассматривает только суще­ствование предметов, отвлекаясь от их действий на другие предметы или на наши органы чувств; такую сущность предметов наука обо­значает словом «материя». Существо материи в себе самой представ­ляется для нас покоящимся, бездейственным; мы различаем в ней не­посредственное распределение и количество (массу), которая счи­тается вечно неизменяемой. Материи, как таковой, мы не можем приписать различных качеств, так как если мы говорим о различного рода материи, то мы заключаем о различии ее только по различию в ее действиях, т. е. по ее силам. Материя, как таковая, не может испы­тывать никаких иных изменений, кроме пространственных³, т. е. кро­ме движения. Предметы в природе в самом деле не бездейственны, и мы приходим к их познанию, только изучая те действия, которые оказывают они на наши органы чувств, так как мы по действиям за­ключаем о действующем предмете. Если, таким образом, мы желаем

609

применять в реальной обстановке понятие материи, то мы можем это сделать, только прибавив еще второе представление, от которого мы раньше отвлекались, именно способность оказывать действия, т. е. наделяя материю силами.

Ясно, что понятия материи и силы в применении к природе ни­когда не могут быть отделены друг от друга. Материя при отсутствии ее действий не существовала бы для всей остальной природы, так как она никогда не могла бы вызвать изменения ни в ней самой, ни в на­ших органах чувств; сила без материи была бы нечто, что должно бы было существовать и что, однако, не существовало, так как все суще­ствующее мы называем материей. Точно так же было бы ошибочным признать материю за нечто реально существующее и считать силу простым определением, которому не соответствует ничего реаль­ного; и то, и другое является скорее отвлечениями от действитель­ности, образованными совершенно одинаковым образом: мы можем в самом деле воспринимать материю только благодаря действию силы, а не материю в себе самой.

Мы видели выше, что естественные явления должны быть све­дены к действию последних неизменяемых причин; это требование должно быть понимаемо так, что в качестве последних причин долж­ны быть указаны неизменные во времени силы. Вид материи с не­изменными силами (с неуничтожаемыми качествами) мы назвали в науке (химической) элементом⁴. Представим себе, что весь мир раз­ложен на элементы с неизменными качествами, тогда единственно возможными изменениями в такой системе явятся пространственные изменения, т. е. движения, и внешние взаимоотношения, благодаря которым изменяется действие сил, могут быть только пространствен­ными, следовательно, силы могут быть только движущими силами, зависящими в своем действии только от пространственных соот­ношений.

Точнее говоря, явления природы должны быть сведены к дви­жениям материи с неизменными движущими силами, которые зави­сят только от пространственных взаимоотношений.

Движение есть изменение пространственных отношений. Про­странственные отношения возможны только по отношению к про­странственным величинам, имеющим конечные размеры, а не по отношению к пустому пространству, не имеющему отличительных признаков. Движение может поэтому изучаться на опыте только как изменение пространственных отношений по крайней мере двух мате­риальных тел относительно друг друга; движущая сила как причина движений, о которой можно заключить только по взаимоотношениям по крайней мере двух тел относительно друг друга, может быть определена как стремление двух масс изменять свое взаимное поло­жение. Но сила, с которой действуют друг на друга две целые массы, должна быть разложена на взаимные силы всех частей этих масс.

Механика поэтому приводится к силам материальных точек, т. е. точек пространства, заполняемого материей.

Кроме взаимных расстояний, две точки не имеют никаких про­странственных взаимоотношений друг относительно друга, так как направление линии, их соединяющей, может быть определено толь­ко по отношению к еще двум, по крайней мере, точкам. Сила, с кото­рой точки действуют друг на друга, может быть поэтому причиной изменения только их расстояния, т. е. движущая сила может быть притягательной или отталкивательной.

Это непосредственно следует из закона достаточного основа­ния⁵. Силы, с которыми две массы действуют друг на друга, должны быть точно определены по их величине и их направлению, если пол­ностью дано положение масс. Двумя точками определяется только одно-единственное направление, именно прямая, их соединяющая; следовательно, силы, с которыми точки действуют друг на друга, на­правлены по этой линии и величина сил может зависеть только от их расстояния.

Таким образом, задача физического естествознания, в конце концов, заключается в том, чтобы свести явления природы на неиз­менные притягательные или отталкивательные силы, величина кото­рых зависит от их расстояния. Разрешимость этой задачи есть в то же время условие для возможности полного понимания природы. Теоре­тическая механика не принимала до сих пор этого ограничения поня­тия движущей силы, во-первых, потому, что не выяснено было про­исхождение основных положений механики, далее, потому, что для механики важно иметь возможность предвычислять действие систе­мы движущих сил в таких случаях, когда разложение этих сил на простые составляющие еще не удалось произвести. Во всяком слу­чае, большая часть общих принципов движения сложных систем масс выполняется в том случае, когда последние связаны друг с дру­гом при помощи неизменных притягательных или отталкивательных сил; к таким принципам относятся: принцип возможных перемеще­ний, закон движения центра тяжести, закон сохранения главной пло­скости вращения и момента вращения свободной системы, закон со­хранения живой силы. Из этих принципов в земных условиях приме­няются по преимуществу только первый и последний принципы, так как остальные относятся только к совершенно свободным системам;

611

первый же принцип, как мы покажем, представляется частным слу­чаем последнего, который поэтому является самым общим и важным следствием из сделанных выводов.

Теоретическое естествознание, если оно не желает остано­виться на полпути понимания, должно согласовать свои воззрения с установленными выше требованиями, которые касаются природы простых сил, и со следствиями этого представления. Его дело будет выполнено, если, с одной стороны, будет закончено приведение явле­ний к простым силам и в то же время может быть доказано, что дан­ное приведение представляется единственно возможным, которое до­пускают явления. Тогда можно будет рассматривать данную схему приведения как необходимую форму содержания для объяснения ес­тественных процессов и можно будет этой схеме приписать объек­тивную истинность.

<...>

Печатается по изданию: Гельмгольц Г.Л. О сохранении силы // Жизнь науки. М., 1973. С. 180-183.

Примечания

¹ ...закон Мариотта и Гей-Люссака... - имеются в виду два газо­вых закона: открытый в 1661 г. Р. Бойлем и P. Toy или и в 1676 г. Э. Мариот-том закон изменения объема газа от давления и закон одинакового расши­рения всех газов при постоянном давлении с повышением температуры, ко­торый в 1801 г. независимо друг от друга открыли Дж. Дальтон и Ж.Л. Гей-Люссак.

² ...всякое изменение в природе должно иметь достаточное основа­ние... - этот «основной закон», носящий в большей мере философский, чем физический характер, был введен в естествознание Г.В. Лейбницем (1646-1716).

³ ...кроме пространственных... - Гельмгольц уже для своего времени (не говоря о последующем развитии физики) неправ, отрицая за материей всякие изменения, кроме пространственного перемещения. Эта точка зрения была введена Р. Декартом (1596-1650), но с введением понятия поля, с изу­чением электромагнитных взаимодействий и т. д. она устарела.

⁴ ...Вид материи... элементом... - классическое для XIX в. определе­ние элемента. После открытия радиоактивности и превращений элементов это определение сохраняет чисто историческое значение.

⁵ ...из закона достаточного основания... - см. примеч. 2.

Эвристические вопросы

1. В чем Гельмгольц усматривает главную цель физических наук?

2. Каковым он видит соотношение между их экспериментальной частью и теоретической?

3. Какова роль закона достаточного основания в системе физических законов?

4. В какой мере взаимосвязаны понятия материи и силы? Могут ли они мыслиться друг без друга?

5. Какова роль и объяснительная функция (для физики Гельмгольца) сил притяжения и отталкивания?

613

Д.К. Максвелл

Максвелл (Maxwell), Джеймс Клерк (1831-1879) - английский физик. Член Лондонского Королевского общества. В 1847-1850 гг. учился в Эдинбург­ском университете, с 1850 г. - в Кембриджском. В 1854 г. оставлен там для педагогической работы. С 1856 г. - профессор Абердинского университета (Шотландия). С 1860 г. руководил кафедрой физики в Кинг-колледже Лон­донского университета, с 1871 г. - в Кембриджском университете, где возгла­вил также вновь организованную лабораторию, которой было присвоено имя Г. Кавендиша.

Свою первую научную работу «О черчении овалов и об овалах со многими фокусами» (1846, опубл. 1851) Максвелл выполнил в 15-летнем возрасте. В 18 лет он выступил с работой о равновесии упругих тел, в кото­рой были заложены основы его последующего открытия двойного лучепре­ломления в вязких жидкостях при тангенциальных напряжениях. В 1859 г. им было написано исследование об устойчивости колец Сатурна, где дока­зывалось, что эти кольца не являются сплошными, а представляют собой рой метеоритов. В период 1855-1872 гг. им была выполнена серия работ по изучению восприятия цветов.

В кинетической теории газов он установил (1860) закон распределе­ния молекул по скоростям. Максвелл является создателем теории электро­магнитного поля (наряду с М. Фарадеем) и электромагнитной теории света. В 1873 г. вышел в свет труд Максвелла «Трактат по электричеству и магне­тизму». В нем он ввел в науку новое понятие о токе смещения и обобщил все известные факты макроскопической электродинамики в систему уравнений, носящих название «уравнения Максвелла». На их основании делался вывод о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоро­стью света. Эти открытия показали связь света с электромагнетизмом, а так­же оптических характеристик вещества с электрическими. Кстати, идея об электромагнитной природе света была высказана Максвеллом еще в 1865 г. Предсказанное им существование электромагнитных волн в 1887-1888 гг. экспериментально подтвердилось Г. Герцем, а затем другими учеными. В 1899 г. П.Н. Лебедев измерил давление света, также теоретически вычис­ленное Максвеллом.

Максвелл открыл закономерности новой формы движущейся мате­рии - электромагнитного поля.

Он написал ряд статей для «Британской энциклопедии», читал обще­доступные лекции и доклады на физические темы, стал автором популярных книг «Теория теплоты» (1870), «Материя и движение» (1873), «Электри­чество в элементарном изложении» (1881). Он опубликовал труды Г. Кавендиша, проверив его эксперимент по основному закону электрических взаимодействий.

Трактат об электричестве и магнетизме

Уже древним был известен тот факт, что некоторые тела, будучи натер­ты, начинают притягивать другие тела. В течение последнего времени было открыто большое количество других разнообразных явлений, в отношении которых установлена связь с этим явлением притяжения. Эти явления были названы электрическими, так как янтарь - по-грече­ски «электрон» - был первым веществом, на котором они наблюдались.

Другие тела, в частности магнитный железняк и куски железа и стали, подвергнутые определенному воздействию, также с давнего времени известны как вещества, способные к действию на расстоя­нии. Было установлено, что эти явления, включая и другие, связан­ные с ними, отличаются от электрических; они получили название магнитных - по названию находимого в Фессалийской Магнезии магнитного железняка - «магнес».

Со временем было установлено, что оба эти вида явлений на­ходятся в связи друг с другом. Зависимости между различными явле­ниями обоих видов, поскольку их удалось установить, составляют науку об электромагнетизме.

В предлагаемом трактате я намерен описать наиболее важные из этих явлений, показать, как их можно измерить, и проследить ма­тематические соотношения между измеряемыми величинами. Полу­чив таким образом исходные данные для математической теории эле­ктромагнетизма и показав, как эта теория может быть применена к расчету явлений, я постараюсь по возможности ясно осветить связь математической формы этой теории и общей динамики с тем, чтобы в известной степени подготовиться к определению тех динамических закономерностей, среди которых нам следовало бы искать иллюстра­ции или объяснения электромагнитных явлений.

Описывая различные явления, я буду выбирать те из них, кото­рые наиболее ясным образом иллюстрируют основные идеи теории, опуская другие или оставляя их на время, пока читатель не будет более подготовлен к их восприятию.

С математической точки зрения наиболее важная сторона всякого явления - наличие некоторой измеряемой величины. Поэтому я буду рассматривать электрические явления в основном в отноше­нии их измерения, описывая методы измерения и определяя эталоны, от которых они зависят.

615

Применяя математику к исчислению электрических величин, я, в первую очередь, буду стараться вывести наиболее общие заклю­чения из имеющихся в нашем распоряжении данных, с тем чтобы после этого применить результаты к избранным простейшим слу­чаям. Насколько возможно, я буду избегать вопросов, которые, хотя и могут явиться предметом полезных упражнений для математиков, не в состоянии расширить наших научных знаний.

Внутренние взаимосвязи различных областей подлежащей нашему изучению науки значительно более многочисленны и слож­ны, чем любой до сих пор разработанной научной дисциплины. Внешние связи науки об электричестве, с одной стороны, с динами­кой, а с другой стороны - с явлениями тепла, света, химического дей­ствия и с внутренним строением тела, по-видимому, указывают на особую ее важность как науки, помогающей объяснить природу.

Исходя из этого, мне представляется, что изучение электромаг­нетизма во всех его проявлениях как средства движения науки вперед сейчас приобрело первостепенную важность.

Математические законы различных классов явлений были раз­работаны в значительной мере удовлетворительно.

Также были исследованы взаимные связи между различными классами явлений, и вероятность строгой точности эксперименталь­ным образом установленных законов была в значительной мере под­креплена подробным знанием их отношений друг к другу.

Наконец, доказательством того, что ни одно электромагнитное явление не противоречит предположению, что оно зависит от чисто динамического действия, был достигнут некоторый прогресс в сведе­нии электромагнетизма к динамике.

Однако все, что было сделано до сих пор, никоим образом не ис­черпало области электрических исследований, а скорее открыло эту об­ласть, указав нам объекты и снабдив нас средствами исследований.

Едва ли необходимо распространяться относительно ценности результатов исследований по магнетизму для мореходства и важ­ности знания истинного направления стрелки компаса и влияния железа на корабле. Однако работы тех, кто при помощи магнитных наблюдений старался обезопасить мореплавание, в то же самое вре­мя сильно продвинули прогресс чистой науки.

Гаусс в качестве члена Германского магнитного союза исполь­зовал свой мощный интеллект для того, чтобы разработать теорию магнетизма и методы его наблюдения, и он не только многое добавил к нашему знанию теории притяжений, но и реконструировал всю науку о магнетизме в том, что касается применяемых в ней инстру­ментов, методов наблюдения и расчета результатов, так что его ме­муары по земному магнетизму могут быть взяты в качестве образца физического исследования для тех, кто занят измерением любых сил в природе.

Важные применения электромагнетизма к телеграфии¹ также повлияли на чистую науку, придав коммерческую цену точным элек­трическим измерениям и дав изучающим электричество возмож­ность использования аппаратов в таких масштабах, которые значи­тельно превосходят возможности обыкновенной лаборатории. След­ствия этого спроса на познания в области электричества и экспе­риментальных возможностей их приобретения уже были весьма большими как в стимулировании энергии передовых работающих в области электричества ученых, так и в распространении среди людей практики такой степени точного знания, которое имеет шансы пове­сти к общему научному прогрессу всей инженерной профессии.

Существует несколько трактатов, в которых электрические и магнитные явления описываются общедоступным образом. Однако эти трактаты не отвечают желаниям людей, сталкивающихся лицом к лицу с подлежащими измерению величинами, чей ум не удовлетво­ряется экспериментами в масштабе учебной аудитории.

Существует также значительное количество имеющих боль­шое значение в науке об электричестве, но лежащих без движения в объемистых трудах ученых обществ математических работ; они не образуют собой связной системы, обладают очень различными до­стоинствами и в большинстве случаев поняты только профессио­нальными математиками.

Поэтому я пришел к выводу, что был бы полезен трактат, имеющий своей основной целью методическое обозрение всего предмета, в котором также было бы показано, как каждая часть ис­следуемой области приводится к возможности быть проверенной ме­тодами фактического измерения.

Общая структура трактата значительно отличается от структу­ры многих, в большинстве случаев опубликованных в Германии, за­мечательных работ в области электричества, и может показаться, что я не отдал должного воззрениям многих выдающихся ученых, рабо­тающих в области электричества, и математиков. Одна из причин этого состоит в том, что, прежде чем начать изучение электричества, я решил не читать никаких математических работ по этому предмету до тщательного прочтения мной «Экспериментальных исследований по электричеству» Фарадея. Я знал, что между пониманием явлений Фарадеем² и концепцией математиков предполагалось наличие тако­го расхождения, что ни тот, ни другие не были удовлетворены языком друг друга. Я был убежден также, что расхождение это возникло не из-за правоты какой-либо из сторон. Впервые меня убедил в этом сэр Вильям Томсон³, указаниям и помощи которого, так же как и его опубликованным трудам, я обязан своим знанием большей части того, что мне известно по данному предмету.

617

Приступив к изучению труда Фарадея, я установил, что его метод понимания явлений был также математическим, хотя и не представленным в форме обычных математических символов. Я так­же нашел, что этот метод можно выразить в обычной математической форме и таким образом сравнить с методами профессиональных математиков.

Так, например, Фарадей своим умственным взором видел сило­вые линии, пронизывающие все пространство, там, где математики ви­дели центры сил, притягивающих на расстоянии; Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния; Фарадей предпола­гал источник и причину явлений в реальных действиях, протекающих в среде, они же были удовлетворены тем, что нашли их в силе дей­ствия на расстоянии, приписанной электрическим флюидам.

Когда я переводил то, что я считал идеями Фарадея, в матема­тическую форму, я нашел, что в большинстве случаев результаты обоих методов совпадали, так как ими объяснялись одни и те же яв­ления и выводились одни и те же законы действия. Но методы Фара­дея походили на те, при которых мы начинаем с целого и приходим к частному путем анализа, в то время как обычные математические методы были основаны на принципе движения от частностей и по­строения целого путем синтеза.

Я также нашел, что многие из открытых математиками наи­более плодотворных методов исследования могли быть значительно лучше выражены с помощью идей, вытекающих из работ Фарадея, чем в их первоначальной форме.

Так, например, вся теория потенциала, рассматриваемого в качестве величины, удовлетворяющей определенному дифферен­циальному уравнению в частных производных, существенным обра­зом принадлежит тому методу, который я назвал методом Фарадея. Согласно другому методу, потенциал, если его вообще следует рас­сматривать, должен быть представлен как результат суммирования зарядов наэлектризованных частиц, деленных на соответствующее расстояние от данной точки. Благодаря этому многие из математиче­ских открытий Лапласа, Пуассона, Грина и Гаусса находят в настоя­щем трактате свое надлежащее место и соответствующие выражения с помощью концепций Фарадея.

Значительный прогресс в науке об электричестве был достиг­нут главным образом в Германии, при разработке теории действия на расстоянии. Ценные электрические измерения В. Вебера⁴ интерпре­тируются им в соответствии с этой теорией и электромагнитными теориями, которые берут свое начало от Гаусса, а в дальнейшем раз­виты Вебером, Риманом, И. и К. Нейманами, Лоренцом и другими и которые также основаны на идее действия на расстоянии, но вклю­чают или непосредственно относительную скорость частиц, или яв­ление постепенного распространения чего-либо, будь то потенциал или сила, от одной частицы к другой. Большой успех, которого достигли эти выдающиеся люди в применении математики к электри­ческим явлениям, придает, как это, впрочем, естественно, дополни­тельный вес их теоретическим соображениям, так что те, кто обра­щается к ним как к величайшим авторитетам в области математи­ческой теории электричества, например изучающие электричество, вероятно, впитают в себя вместе с их математическими методами также и их физические гипотезы.

Эти физические гипотезы, однако, совершенно чужды приня­тому мною воззрению на вещи. Одна из задач, которые я себе поста­вил, состоит в том, чтобы некоторые изучающие электричество при чтении этого трактата могли прийти к выводу, что имеется и другой способ трактовки того же предмета⁵, который не менее подходит для объяснения явлений и который, хотя может показаться в отдельных разделах менее определенным, по моему мнению, более точно со­ответствует фактическому состоянию наших знаний как в том, что утверждается, так и в том, что остается еще не решенным.

С философской точки зрения, кроме того, чрезвычайно важно сравнение двух методов, при помощи которых удалось объяснить основные электромагнитные явления, в частности объяснить распро­странение света как электромагнитного явления и действительно вы­числить скорость его распространения, в то время как основные кон­цепции фактического существа явлений, а также и большинство вто­ричных концепций, относящихся к соответствующим величинам, в обоих методах существенно различны. <...>

619

Я сам посвятил себя почти целиком математической трактовке предмета, но я рекомендовал бы интересующемуся, после того как он, по возможности экспериментально, изучит, что представляют собой подлежащие наблюдению явления, тщательно прочесть «Экс­периментальные исследования по электричеству» Фарадея. Там он найдет строго современное историческое изложение многих из вели­чайших открытий и исследований в области электричества в после­довательности и порядке, которые едва ли могли быть улучшены, если бы конечные результаты были бы известны с самого начала, и выражен языком человека, посвятившего большую долю своего внимания методам точного описания научных операций и их ре­зультатов.

Для изучающего любой предмет чтение оригинальных трудов представляет собой большое преимущество, так как наука всегда наи­более полно усваивается в состоянии рождения; а в том, что касается «Исследований» Фарадея, это сравнительно легко, поскольку они из­даны по частям и могут читаться в последовательном порядке. Если чем-либо из написанного здесь я окажу любому изучающему содей­ствие в понимании способов мышления и выражений Фарадея, я бу­ду считать, что одна из моих основных целей, а именно передать дру­гим то восхищение, которое я испытал сам, читая «Исследования» Фарадея, будет выполнена.

Описание явлений и главных частей теории каждого предмета дается в первых главах каждой из четырех частей, на которые разде­лен этот трактат. В этих главах читатель найдет достаточно сведений для элементарного знакомства со всем предметом.

Остальные главы каждой части содержат в себе более трудные разделы теории, численные расчеты и описание приборов и методов экспериментального исследования.

Отношения между электромагнитными явлениями и явления­ми излучения, теория молекулярных электрических токов и результа­ты размышлений о природе действия на расстоянии рассматривают­ся в последних четырех главах второго тома.

1 февраля 1873 г.

Печатается по изданию: Максвелл Д. К. Трактат об электричестве и магнетизме // Жизнь науки. М., 1973. С. 190-195.

Примечания

¹ ……Важные применения электромагнетизма к телеграфии…..имеется в виду обоснование идеи электромагнитного телеграва А.М. Ампером в 1829 г. и создание первых моделей практически пригодного электро­магнитного телеграфа П.Л. Шиллингом в 1832 г. и К. Гауссом и В.Э. Вебе-ром в 1833 г.

² ...«Экспериментальных исследований по электричеству» Фара­дея... - см.: Фарадей М. Экспериментальные исследования по электриче­ству. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1947-1959. Т. 1-3.

³ ...Вильям Томсон... - английский физик (1824-1907, с 1892 г. лорд Кельвин), автор многих открытий в области термодинамики и магнетизма.

⁴ ...ценные электрические измерения В. Вебера... - Вебер, Вильгельм Эдуард (1804-1891) - немецкий физик, профессор университета в Галле (1828-1831), затем в Геттингене и Лейпциге. Создатель первого в Германии электромагнитного телеграфа (см. примеч. 1). Говоря о «ценных измерени­ях» Вебера, Максвелл имеет в виду изобретенный им электродинамометр и другие приборы, а также его работы по связи силы тока с плотностью элек­трических зарядов.

* ...другой способ трактовки того же предмета... - имеется в виду созданная Максвеллом в 1860-1865 гг. теория электромагнитного поля, а также ее выражение в виде дифференциальных уравнений. Определе­ние электромагнитного поля было дано Максвеллом в 1864 г., а годом спус­тя он обосновал концепцию света как одного из видов электромагнитного излучения.

Эвристические вопросы

1. Какая сторона физических явлений представляется наиболее важной с точки зрения математического исследования?

2. Как повлияло на чистую науку применение электромагнетизма к телеграфии?

3. Почему Максвелл считает метод Фарадея математическим, хотя Фарадей не применяет принятых математических символов?

4. В каких отношениях концепции Фарадея способствовали осмыслению и использованию математических открытий Лапласа, Гаусса и др.?

5. Какое значение для правильного понимания своих идей Максвелл придает историческому изучению науки?

621

Я.Г. Вант-Гофф

Вант-Гофф (Van't HofT), Якоб Гендрик (1852-1911) - нидерландский химик. Один из основателей современной физической химии и стереохимии. В 1871 г. окончил Политехническую школу в Дельфте, после чего работал в Лейдене, Бонне (у А. Кекуле) и Париже (у А. Вюрца). В 1874 г. защитил в Утрехтском университете докторскую диссертацию. С 1876 г. - доцент Ветеринарной школы в Утрехте. В 1877 г. - лектор, а с 1878 г. - профессор химии, минера­логии и геологии Амстердамского университета. С 1896 г. - профессор Бер­линского университета и член Прусской Академии наук.

В 1874-1875 гг. Вант-Гофф впервые изложил теорию пространствен­ного расположения атомов в молекулах органических соединений, лежащую в основе современной стереохимии. При разработке стереохимических представлений Вант-Гофф исходил из теории химического строения, создан­ной A.M. Бутлеровым, а также из исследований Л. Пастера об оптической изомерии винных кислот. Непосредственным толчком к возникновению сте-реохимической гипотезы послужили исследования структуры молочной и парамолочной кислот немецким химиком И. Вислиценусом (1873).

Почти одновременно с работой Вант-Гоффа французский химик А. Ле Бель опубликовал статью, в которой, исходя из геометрических сооб­ражений, пришел к подобным же представлениям о природе оптической активности и асимметрическом углеродном атоме. Стереохимическая ги­потеза Вант-Гофф и Ле Беля была встречена большинством химиков скеп­тически и даже враждебно; особенно резким было выступление Г. Кольбе. Однако уже через несколько лет стало очевидным, что стереохимические представления полностью подтверждаются всеми имеющимися в химии экспериментальными данными. Идея о пространственном расположении атомов в органических углеродистых соединениях была постепенно рас­пространена на соединения азота, фосфора, серы, кремния и другие и ока­залась весьма плодотворной для объяснения особенностей строения раз­личных классов соединений, в том числе и комплексных соединений. В по­следние десятилетия на основе стереохимической гипотезы Вант-Гоффа и квантово-механической теории валентности изменились и многие понятия стереохимии.

Исследования Вант-Гоффа по стереохимии имели своей целью уста­новить связь между строением и химическими свойствами веществ. Те же идеи привели его к исследованию кинетики реакций и химического сродст­ва, а также к ряду других работ по физической химии. Исследования Вант-Гоффа в области кинетики и термодинамики химических реакций изложены главным образом в его «Очерках по химической динамике» (1884). Вант-

Гофф объяснил причины, обусловливающие и нормальный ход химического превращения, и отклонения от него. Он предположил, что скорость реакции, в случае если превращение испытывает только одна молекула, пропорцио­нальна концентрации реагирующего вещества, а в случае если в реакции участвуют две, три и больше молекул - частоте столкновений между ними. Вант-Гофф дал математическое выражение для моно- и полимолекулярных реакций и пришел к выводу, что по числу молекул химические превращения проще, чем можно бы предполагать на основании химического уравнения реакции, которое в подобных случаях выражает лишь суммарный процесс последовательно протекающих более простых реакций. Установленной Вант-Гоффом классификацией химических реакций и найденными им кине­тическими уравнениями пользуются и в настоящее время. Они лишь допол­нены реакциями так называемого нулевого порядка, скорость которых по­стоянна и не зависит от концентрации реагирующих веществ. Вант-Гофф от­крыл одно из основных уравнении термодинамики - так называемое уравне­ние изохоры, которое выражает зависимость константы равновесия от теп­лового эффекта и температуры реакции. Его правильность он подтвердил многочисленными опытами и вывел из него ряд важных следствий. Он пред­ложил форму для расчета работы, которую может произвести химическая реакция.

В «Очерках по химической динамике» были заложены идеи, разви­тые подробно в последующих работах Вант-Гоффа и приведшие к новым от­крытиям. В 1885-1889 гг. появляется ряд работ Вант-Гоффа, посвященных разбавленным растворам. В них проведена аналогия между веществами в га­зообразном и растворенном состоянии и доказана применимость к разбав­ленным растворам всех газовых законов, включая закон Авогадро. Вант-Гофф связал воедино наблюдения над осмотическим давлением (Пфеффер), зависимостью концентрации растворов от точки замерзания (Рауль) и отно­шением осмотического давления к точке замерзания (Де-Фриз) и сформули­ровал «закон Вант-Гоффа». В 1890 г. он распространил свои представления о растворах также и на твердые тела, введя новое понятие «твердые раство­ры». Почти одновременно с работами по разбавленным растворам Вант-Гофф вместе со своими учениками начал ряд исследований конденсирован­ных систем, в частности насыщенных солевых растворов. Он изучал и усло­вия образования двойных солей на примере стасфуртских соляных отложе­ний (это было связано с промышленным использованием этих месторож­дений). Он указал, что равновесие в растворах, насыщенных несколькими солями, должно зависеть от природы солей, соотношения их концентраций, температуры, давления и времени, выяснил, как изменяется растворимость двух солей при постоянной температуре, и определил сдвиг равновесия в си­стеме по мере изменения температуры.

Установленные Вант-Гоффом законы, экспериментальные методы ис­следования и примененные им аналитические, термодинамические и геоме­трические принципы сыграли большую роль в дальнейшем развитии химии.

623

Очерки по химической динамике

Ход развития какой-либо науки состоит из двух различных периодов: сначала все научные исследования имеют описательный характер или характер систематики; затем они приобретают рациональный или философский характер. Такой путь развития прошла и химия как чистая наука...

Во время первого периода научные исследования ограничи­ваются накоплением и согласованием материалов, составляющих основу данной науки. Так, в химии они привели к открытию новых веществ, к выяснению их химического состава и свойств с тем, что­бы расширить область, охватываемую наукой, найти для каждого вещества подходящее место в общей классификации и получить воз­можность отличать одни тела от других. Если в этот период и иссле­довалась связь между свойствами различных тел или между их хими­ческим составом, то лишь с целью классификации.

Во втором периоде развития исследования уже не ограничи­ваются накоплением и согласованием материалов, но переходят к причинной связи. Первоначальный интерес к новому веществу ис­чезает, в то время как выяснение его химического состава и свойств, приобретая теперь гораздо большее значение, становится отправной точкой для выяснения причинной связи.

История всякой науки заключается в эволюции от описатель­ного периода к периоду рациональному.

В химии исследования рационального порядка характеризова­лись в последнее время заметным стремлением связать формулу строения вещества с его свойствами. Это направление оправдывает­ся тем, что формула строения вещества является не только символи­ческим выражением его состава, но вскрывает, хотя и несовершен­ным образом, внутреннюю природу материи, из которой построено данное вещество. Так как все свойства вещества вытекают из этой внутренней природы материи, то легко предвидеть, что когда-нибудь формула строения вещества сможет указать нам правильно и во всех деталях свойства вещества, которое она обозначает.

В этих исследованиях необходимо различать две части. Свой­ства, которые мы хотим связать с формулой строения, могут быть фи­зическими или химическими...

[Первые могут быть] определенными постоянными выраже­ниями... <...>

Иначе обстоит дело с химическими свойствами. Чтобы понять трудности, с которыми здесь приходится встречаться, достаточно об­ратиться к рассмотрению работ Меншуткина¹. Этот русский химик нагревал до 155° смеси кислот и спиртов и определял как «началь­ную скорость», так и «предел» химического процесса, т. е. он опре­делял количество вещества, превращенное в течение часа, и количе­ство, остающееся в конечном состоянии. Эта «начальная скорость» и этот «предел» изменяются с температурой и объемом, и при этом не­известно, каким именно образом; поэтому полученные соотношения могут иметь лишь относительное значение, хотя и представляют со­бой весьма большой интерес.

Я далек от того, чтобы недооценивать работы Меншуткина. Моя критика касается лишь настоящего положения наших знаний химических свойств. Они не дают нам возможности наметить те ха­рактеристические постоянные величины, на которые необходимо обращать внимание при каждом исследовании связи между хими­ческими свойствами и формулой строения. Поэтому я попытался в настоящей работе сделать все, что в моих силах, для улучшения положения.

* * *

Выражение «химические свойства» охватывает во всей широ­те данные, касающиеся химических превращений какого-либо веще­ства, т. е. химических превращений, испытываемых веществом са­мим по себе или же в присутствии различных веществ, во всевозмож­ных условиях. Намечая, до какой степени эти свойства могут быть выражены точным образом, мы должны будем обрисовать в несколь­ких чертах общее состояние наших познаний в области химических превращений. Я коснусь, таким образом, нескольких понятий, пред­варительное ознакомление с которыми является необходимым.

Прежде всего, необходимо установить различие между полным химическим превращением и ограниченным химическим превраще­нием². Первое может быть определено несколькими словами: это общеизвестное химическое превращение, которое характеризуется полным переходом одного вещества (начальная система) в другие, отличные от него (конечная система).

625

Химическое уравнение выражает это превращение, причем его первая часть обозначает начальную систему, а вторая - конечную си­стему. Например:

С1₂ + Н₂ = 2С1Н.

Ограниченное превращение, открытием которого мы обязаны Бертолле³, характеризуется тем, что оно останавливается раньше своего полного завершения. В конечном состоянии, следовательно, наряду с вновь образовавшимися веществами находится некоторая часть неизмененных исходных веществ. Так, при действии хлористо­водородной кислоты на азотнокислый натрий происходит превраще­ние, ведущее к образованию азотной кислоты и поваренной соли, но это превращение никогда не распространяется на все количество ис­ходных веществ... <...>

Явление химического равновесия, которое сначала было обнаружено лишь в исключительных случаях, оказалось впослед­ствии чрезвычайно распространенным. Короче говоря, оно являет­ся общим выражением завершения всякого химического превраще­ния. В самом деле, сколько раз химические превращения, которые считались полными, оказывались не чем иным, как равновесным состоянием двух систем, одна из которых, правда, настолько подав­ляла другую, что эта последняя легко ускользала при поверхност­ном наблюдении.

Вследствие этого возникает общий интерес по отношению к законам, управляющим химическим равновесием. Мы должны будем отметить прежде всего открытия, которые показали, каким образом химические равновесия связаны с физическими явления­ми, и приведем затем относящуюся к этому вопросу теорию Гульд-берга и Вааге.

Изучая равновесие, устанавливающееся между нагретой изве­стью и продуктами ее разложения, которое выражается символом

С0₃Са = С0₂+СаО,

Дебре открыл, что углекислота достигла при заданной температуре определенного максимального давления. Это обстоятельство, напо­минающее, между прочим, явление испарения в закрытом сосуде, где при заданной температуре давление паров также достигает опреде­ленного максимального значения, обнаружилось затем во всех анало­гичных случаях, т. е. во всех химических равновесиях, характери­зуемых существованием твердых и газообразных веществ и называе­мых поэтому «гетерогенными химическими равновесиями»...<...>

Бертло⁴, развивая воззрения Томсена⁵... связывает химическое превращение с сопровождающими его тепловыми явлениями... <...>

Согласно Бертло, превращение происходит, если оно сопро­вождается выделением тепла (принцип максимальной работы).

Гульдберг и Вааге в своих «Очерках химического сродства» стали на совершенно иную точку зрения⁶. Взяв за основу открытие Бертло, а именно что количество вещества (масса) влияет на конеч­ное состояние равновесия и что в приведенном выше случае увели­чение количества хлористоводородной кислоты также увеличило бы количество разложившейся соли азотной кислоты, они ввели в науку точные понятия относительно величины влияния этого количества вещества. Для этого авторы рассматривают химическое равновесие как результат равенства двух противоположных сил, вызываемых сродством в обеих системах. Эти силы предполагаются пропорцио­нальными количеству веществ, составляющих систему, содержащих­ся в единице объема (действующая масса). Полученные таким обра­зом соотношения находятся в согласии не только с эксперименталь­ными данными авторов, но и с результатами опытов Томсена и Ост­вальда⁷... <...>

Изложенное выше относится к конечному состоянию химиче­ского превращения. Имеется второй пункт, которого я хочу теперь коснуться, а именно: каким образом это конечное состояние дости­гается. Очевидно, что этот вопрос сводится к изучению медленных превращений. Эти превращения могут быть изучены эксперимен­тально: они позволяют определить соотношения, существующие между временем и степенью превращения. Если же превращение со­вершается почти мгновенно, то может быть известно лишь конечное состояние. Исследования медленных превращений, предпринятые сначала Бунзеном и Роско⁸ для случая соединения водорода с хлором под действием света, были затем предметом многочисленных работ, направление которых трудно изложить в нескольких словах.

<...>

Печатается по изданию: Вант-Гофф Я.Г. Очерки по химической ди­намике // Жизнь науки. М., 1973. С. 255-262.

627

Примечания

¹ ...работ Меншуткина... - Николай Александрович Меншуткин (1842-1907) - профессор химии Петербургского университета, затем Петер­бургского политехнического института. Основные работы - по изучению строения и реакций эфиров и по химической кинетике. Автор первой в Рос­сии оригинальной монографии по истории теоретической химии (1888).

² ...между полным... и ограниченным химическим превращением... -это различие, экспериментально установленное Бертолле (см. примеч. 3), впервые введено в теоретическую химию в данной работе Вант-Гоффа.

³ ...мы обязаны Бертолле... - Клод Луи Бертолле (1748-1822) - химик и врач, в 1798-1799 гг. консультант Наполеона во время его военной экспе­диции в Египет. Первым предположил существование соединений перемен­ного состава, открытых впоследствии Н.С. Курнаковым. Установил состав многих соединений: аммиака, синильной кислоты, сероводорода и др. Пер­вым сформулировал тезис о зависимости результатов реакции от условий реакции и массы реагентов.

⁴ ...Бертло... - Пьер Эжен Марселей Бертло (1827-1907) - профессор химии в Высшей фармацевтической школе в Париже в 1859-1864 гг., затем до конца жизни профессор химии в Коллеж де Франс. Занимался также по­литической деятельностью, в 1886-1887 гг. был министром народного обра­зования и изящных искусств, в 1895 г. - министром иностранных дел Фран­ции. Осуществил полный химический синтез многих органических соедине­ний (метана, муравьиной кислоты, ряда ароматических углеводов и т. д.). Развивая термохимические идеи Томсена (см. примеч. 5), выдвинул упомя­нутый в тексте принцип наибольшей работы. Автор классических трудов по истории химии XVIII в., а также алхимии.

⁵ ...развивая воззрения Томсена... - Ханс Петер Юрген Юлиус Томсен (1826-1909) - датский химик, один из основателей термохимии. Сформулиро­вал принцип, уточненный впоследствии Бертло (см. примеч. 4) и получивший название «принцип Бертло-Томсена» или «принцип наибольшей (максималь­ной) работы»: в системе взаимодействующих веществ наиболее вероятен тот процесс, который протекает с выделением наибольшего количества теплоты.

⁶ ...Гульдберг и Вааге... стали на совершенно иную точку зрения... -Като Максимилиан Гульдберг (Гульберг) (1836-1902) - норвежский матема­тик, метеоролог и физико-химик; ввел понятие идеального твердого вещества, нашел уравнения для расчета те плот плавления и коэффициентов расшире­ния тел. Петер Вааге (1833-1900) - норвежский физико-химик и минералог. В своих совместных исследованиях Гульдберг и Вааге открыли в 1864-1867 гг. закон действующих масс, в 1879 г. дали его молекулярно-кинетичес-кую интерпретацию; разработали ряд практических применений этого закона.

⁷ ...опытов Томсена и Оствальда... - Вильгельм Фридрих Оствальд (1853-1932) - физико-химик, философ и историк науки, учился и работал в Прибалтике (Дерпт, Рига), с 1887 г. - профессор Лейпцигского университе­та. В 1906 г. оставил службу и посвятил себя руководству основанной им хи­мической лабораторией «Энергия» в Гроссботене близ Лейпцига. Один из создателей теории катализа, а в философии - современного позитивизма (разработал его разновидность - «энергетизм», согласно которой в основе всех феноменов природы лежит энергия и ее частным проявлением служит материя). Относительно Томсена см. примеч.

⁸...Исследования... предпринятые сначала Бунзеном и Роско... — Роберт Вильгельм Бунзен (1811-1899) - профессор химии в университетах Марбурга (1838-1851), Бреслау (1851-1852) и Гейдельберга (1852-1889), изобретатель угольно-цинкового гальванического элемента, газовой горел­ки, ледяного калориметра. Получил ряд высокочистых металлов методом электролиза, совместно с Г.Р. Кирхгофом разработал в 1859 г. принципы спе­ктрального анализа и на их основе в 1860-1861 гг. открыл цезий и рубидий. Генри Энфилд Роско (1833-1915) - ученик Бунзена. Совместно Бунзен и Роско изучали фотохимические реакции, в том числе упоминаемое в тексте Вант-Гоффом взаимодействие хлора с водородом. Это исследование поло­жило начало фотохимии как науке. Они же совместно установили носящий их имя закон (закон Бунзена-Роско), согласно которому количество продук­та фотохимической реакции определяется количеством энергии падающего на реакционную систему излучения. В 1896 г. Роско опубликовал (совмест­но с А. Гарденом) важный источник по истории науки и культуры - дневни­ки Дж. Дальтона.

Эвристические вопросы

1. На чем основана у Вант-Гоффа периодизация «химии как чистейшей науки»? Какие этапы в ее истории он выделяет?

2. В чем заключается критическое замечание Вант-Гоффа в адрес Меншуткина?

3. В чем состоят основные моменты преемственности в развитии физической химии исследований от Бертолле и Гульдберга-Вааге через опы­ты Томсена и Оствальда, Бунзена и Роско к работам Вант-Гоффа?

4. Каково значение для истории науки открытого Бертолле и Вант-Гоффом различия между полным и ограниченным химическим превращением?

5. Как выглядит в изложении Вант-Гоффа процесс начавшейся дифференциации физической химии? Проследите на примере начальных эта­пов формирования фотохимии.

629

Ч.Р. Дарвин

Дарвин (Darwin), Чарлз Роберт (1809-1882) - английский естествоиспыта­тель. Основоположник научной биологии и эволюционного учения о проис­хождении видов животных и растений путем естественного отбора. Родился в Шрусбери в семье врача. По окончании классической школы поступил в Эдинбургский университет на медицинский факультет, но, разочаровав­шись в медицине, перевелся в Кембриджский университет на богословский факультет. Дарвин стал изучать естественные науки, интерес к которым про­будили у него чтение книги Дж. Гершеля «Философия естествознания» (1831) и лекции ботаника Генсло и геолога Седжвика. По окончании универ­ситета в 1831 г. он по рекомендации Генсло был принят в качестве натура­листа в состав участников экспедиции на корабле «Бигль», на котором в те­чение пяти лет совершил кругосветное путешествие. Во время экспедиции им был собран огромный материал по фауне и флоре посещенных им мест, коллекции неизвестных ископаемых животных, а также коллекции геологи­ческих пород и минералов. В 1836 г. он возвратился из путешествия и занял­ся подготовкой к изданию своего «Дневника изысканий...» (1839). В 1842 г. Дарвин поселился в деревне Даун, вблизи Лондона, где и жил до конца жиз­ни. В «Дневнике», содержащем большой фактический материал из различ­ных областей естествознания (зоологии, ботаники, геологии, палеонтологии и др.), он впервые дал описание многих южноамериканских и островных животных, в особенности грызунов, хищных птиц, галапагосских ящериц, черепах, вьюрков и других животных. Книга также служит источником по общественной и политической жизни в английских колониях. Более подроб­ное описание собранных Дарвином коллекций ископаемых животных и со­временных позвоночных составило содержание пятитомной «Зоологии», подготовленной при участии ряда специалистов и изданной под редакцией Дарвина в 1839-1843 гг.

Фундаментальное значение имели работы Дарвина по изучению гео­логии островов Атлантического, Тихого и Индийского океанов, восточных и западных берегов Южной Америки и Чилийских Кордильер. Дарвин выска­зал предположение, что океанические острова, удаленные от материков, либо образованы кораллами, либо состоят из вулканических пород. Особен­но важным обобщением явилась его теория происхождения коралловых рифов. Результаты геологических изысканий Дарвин опубликовал в трех ра­ботах: «Строение и распределение коралловых рифов» (1842), «Геологичес­кие наблюдения над вулканическими островами» (1844) и «Геологические наблюдения над Южной Америкой» (1846).

Однако самым известным открытием Дарвина явилась его эволю­ционная теория о происхождении видов, к обоснованию которой он присту­пил после возвращения из экспедиции. Ее подробное изложение Дарвин дает в работе «Происхождение видов путем естественного отбора или сохра­нения благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», вышедшего 24 ноября 1859 г. Дарвин пришел к выводу, что виды растений и животных не постоян­ны, а изменчивы, и что существующие ныне виды произошли естественным путем от ранее существовавших видов. Он дал классификацию явлений из­менчивости, показав, что важнейшее значение для эволюции имеет нена­правленная изменчивость. Основное в теории Дарвина - учение об искус­ственном и естественном отборе, согласно которому виды с их относитель­но целесообразной организацией и приспособленностью к определенным условиям существования создавались и создаются путем отбора и накопле­ния приспособлений, полезных для переживания в данных условиях или полезных для человека в его хозяйственных интересах. Дарвин обнаружил основные закономерности эволюции живого мира, осуществляющиеся путем расхождения признаков и вымирания переходных форм. Он открыл естественные причины так называемой органической целесообразности, на­ходящей свое выражение в относительно совершенной приспособленности структуры и функции организмов к условиям их среды и к ее воздействиям. Тем самым он лишил возможности сторонников теории креационизма ис­пользовать явления относительной целесообразности для доказательства премудрости творца, якобы создавшего столь совершенные формы живых организмов. Ряд ученых выступили с резкой критикой дарвинизма (Р. Вир-хов, Л. Агассис, Р. Оуэн, Д. Майварт и др.). Даже некоторые учителя Дарви­на были против теории, например Седжвик, заявивший, что он питает отвра­щение к теории Дарвина за ее решительный материализм, за то, что она отвергает конечные причины. Однако многие ученые выступили в защиту дарвинизма. В 1868 г. Дарвин опубликовал двухтомный труд «Прирученные животные и возделанные растения», в котором был собран и обобщен огром­ный материал по изучению изменчивости и селекции домашних животных и культурных растений, освещена практика работы английских промышлен­ников-скотоводов по выведению известных пород крупного рогатого скота, свиней, овец, английских скакунов и т. д. Кроме этого, Дарвин собирал фак­ты и выполнил много экспериментальных работ по изучению процессов от­бора и анализу различных приспособлений у организмов.

631

Исторический набросок развития воззрений на происхождение видов, предшествовавших публикации первого издания этого труда

Я приведу здесь краткий очерк развития воззрений на происхожде­ние видов. До последнего времени значительное большинство нату­ралистов верило, что виды представляют нечто неизменное и были созданы обособленно. Воззрение это искусно поддерживалось мно­гими авторами¹. С другой стороны, некоторые натуралисты полага­ли, что виды подвергаются модификации и что существующие фор­мы жизни произошли путем подлинного зарождения от ранее суще­ствовавших форм. Не останавливаясь на неопределенных намеках по данному вопросу у классических авторов, отметим, что первым авто­ром, кто в новое время обсуждал его, был Бюффон. Но так как его мнения сильно менялись в разное время и так как он не касался при­чин или способов трансформации видов, я могу не вдаваться здесь в подробности.

Ламарк был первым, чьи выводы по этому вопросу привлекли к себе большое внимание. Этот по справедливости знаменитый есте­ствоиспытатель, впервые опубликовав свои воззрения в 1801 году, значительно расширил их в 1809 году в своей «Философии зоологии» и еще позднее в 1815 году во введении к «Естественной истории бес­позвоночных». В этих трудах он поддерживает учение о том, что все виды, включая человека, произошли от других видов. Он первый ока­зал выдающуюся услугу тем, что привлек внимание к вероятности того, что все изменения в органическом мире, как и в неоргани­ческом, происходили в результате закона, а не вследствие чудесного вмешательства. Ламарк, по-видимому, пришел к своему заключению о градуальном изменении видов главным образом на основании труд­ностей в различении видов и разновидностей, почти нечувстви­тельных переходов между формами в определенных группах и по аналогии с домашними животными и культурными растениями. Что касается причин модификации, то он приписывал кое-что непосред­ственному действию физических условий жизни, кое-что - скрещи­ванию между существующими уже формами и многое - употребле­нию и неупотреблению, т. е. результатам привычки. Этому последне­му фактору он, по-видимому, приписывал все прекрасные адаптации в природе, как, например, длинная шея жирафы, служащая для объ­едания ветвей деревьев. Но он верил также в закон прогрессивного развития, а так как все живые существа стремятся при этом к про­грессу, то для объяснения существования в настоящее время и про­стейших форм он допускал, что они и сейчас появляются путем спон­танного зарождения².

Жоффруа Сент-Илер, как сформулировано в его жизнеописа­нии, составленном его сыном уже в 1795 году, подозревал, что так на­зываемые виды суть только различные дегенерации одного и того же типа. Но до 1828 года он не высказывал в печати свое убеждение, что формы не были увековечены с начала происхождения всех вещей. Причину изменения Жоффруа, по-видимому, усматривал главным образом в условиях существования или в окружающей среде. Он был осторожен в своих заключениях и не верил в то, что существующие виды и сейчас подвергаются модификации, и, как добавляет его сын: «С'est done un probleme a reserver entierement a 1 'avenir, suppose meme que l'avenir doive avoir prise sur lui» («Итак, эту проблему надо все­цело предоставить будущему, если, конечно, предположить, что в бу­дущем ею пожелают заниматься»).

В 1813 году д-р У. Ч. Уэллз прочел в Королевском обществе «Ап Account of a White Female, part of whose skin resembles that of a Negro»; но статья эта не была напечатана до появления в 1818 году его знаменитых «Two Essays upon Dew and Single Vision».

В этой работе он определенно признает принцип естественно­го отбора, и это первое кем-либо высказанное признание этого прин­ципа; но Уэллз применяет его только по отношению к человеческим расам и то в применении к некоторым только признакам. Указав, что негры и мулаты обладают иммунитетом к некоторым тропическим болезням, он замечает, во-первых, что все животные имеют склон­ность варьировать в известной степени и, во-вторых, что сельские хо­зяева отбором улучшают своих одомашненных животных; затем он добавляет: то, что в последнем случае достигается «искусством, по-видимому, с одинаковым успехом, хотя и более медленно, осуществ­ляется природой в процессе образования разновидностей человека, приспособленных к странам, ими обитаемым. Из случайных разно­видностей человека, которые могли встречаться среди первых не­многочисленных и рассеянных обитателей средних областей Афри­ки, одна какая-нибудь, может быть, была лучше остальных приспо­соблена к перенесению местных болезней. Эта раса могла, следова­тельно, численно увеличиться, между тем как другие должны были убывать не только вследствие невозможности противостоять болез­ни, но вследствие их неспособности конкурировать со своими более сильными соседями. Цвет этой более сильной расы, на основании сказанного, мог быть черным.

633

Но так как склонность к образованию разновидностей все еще сохраняется, то с течением времени могла образовываться все более и более темная раса, и так как самая тем­ная могла оказаться наилучше приспособленной к климатическим условиям, то она должна была стать со временем преобладающей, ес­ли даже не единственной расой в той стране, в которой она возник­ла». Затем он распространяет свои воззрения и на белых обитателей более холодных стран. Я обязан м-ру Роули из Соединенных Штатов тем, что он обратил мое внимание через м-ра Брейса на приведенный выше отрывок из сочинения д-ра Уэллза.

Преподобный У. Херберт, впоследствии декан манчестерский, в 4-м томе ((Horticultural Transactions)) за 1822 год и в своем труде «АтагуШаасеае» (1837, р. 19, 339) утверждает, что «садоводческие опыты поставили вне всякого сомнения то, что ботанические виды -только разновидности высшего порядка и более постоянные». Он распространяет это воззрение и на животных. Декан полагает, что в каждом роде было сотворено по одному виду, отличавшемуся перво­начально крайней пластичностью, и уже эти виды главным образом путем скрещивания, но также и путем вариации произвели все ныне существующие виды.

В 1826 году проф. Грант в заключительном параграфе своей широко известной работы о Spongilla («Edinbourgh Philosophical Journal)), vol. XIV, p. 283) вполне определенно декларирует свою веру в то, что виды происходят от других видов и что они совершен­ствуются в процессе модификации. То же воззрение им высказано в его 55-й лекции, напечатанной в «Lancet» за 1834 год.

В 1831 году м-р Патрик Маттью издал свой труд «Корабельный лес и земледелие», где высказывает воззрение на происхождение ви­дов, совершенно сходное с тем (как сейчас увидим), которое было высказано м-ром Уоллесом и мною³ в «Linnean Journal» и подробно развито в настоящем томе. По несчастью, воззрение это было выска­зано м-ром Маттью очень кратко, в форме отрывочных замечаний, в приложении к труду, посвященному другому вопросу, так что оно осталось незамеченным, пока сам м-р Маттью не обратил на него внимания в ((Gardner's Chronicle)) 7 апреля 1860 года. Различия меж­ду воззрениями м-ра Маттью и моими несущественны: он, по-види­мому, полагает, что мир в последовательные периоды почти лишался своего населения и затем заселялся вновь, и в качестве одной из воз­можностей допускает, что новые формы могли зарождаться «в отсут­ствие той или иной формы или зачатка уже прежде существовавших агрегатов». Я не уверен, вполне ли я понял некоторые места, но ка­жется, что он придает большое значение прямому действию условий жизни. Во всяком случае, он ясно видел всю силу принципа есте­ственного отбора.

Знаменитый геолог и натуралист фон Бух в своем превосходном «Физическом описании Канарских островов» (1836, р. 147) ясно выра­жает свою веру, что разновидности медленно превращаются в по­стоянные виды, которые уже более не способны к скрещиванию.

Рафинеск в своей «Новой флоре Северной Америки», вышед­шей в 1836 году, пишет (р. 6): «Все виды могли быть когда-то разно­видностями, и многие разновидности постепенно (gradually) стано­вятся видами, приобретая постоянные и специфические признаки», но добавляет далее (р. 18): «...за исключением первоначальных типов или предков рода».

В 1843-1844 годах проф. Холдимен (((Boston Journal of Nat. Hist. U. States», vol. V, p. 468) искусно сопоставил аргументы за и против гипотезы развития и модификации видов; сам он, по-видимо­му, склоняется в ее пользу.

«Следы творения» появились в 1844 году. В десятом, значи­тельно исправленном издании этой книги (1853) анонимный автор говорит (р. 155): «Вывод, основанный на многочисленных соображе­ниях, заключается в том, что различные ряды одушевленных су­ществ, начиная с простых и наиболее древних и кончая высшими и наиболее поздними, действием промысла Божия являются результа­том двух импульсов: во-первых, импульса, сообщенного формам жизни, который в определенное время продвигал их посредством размножения через известные ступени организации, завершившиеся высшими двудольными и позвоночными; эти ступени были немного­численны и отмечались обыкновенно перерывами в признаках орга­низации, создающими практические трудности при установлении родства; во-вторых, другого импульса, связанного с жизненными си­лами, стремящимися в череде поколений модифицировать органиче­ские структуры в соответствии с внешними условиями, каковы пища, свойства местообитания и метеорологические факторы, создавая адаптации, как их называют в естественной теологии». По-видимому, автор полагает, что прогресс развивался внезапными скачками, но что последствия, вызванные условиями жизни, градуальны. Он при­водит весьма сильные доводы общего характера в пользу того, что виды - это не неизменные произведения. Но я не вижу, каким обра­зом два предполагаемые им «импульса» могут дать научное объяс­нение многочисленных и прекрасных коадаптаций, которые мы повсюду встречаем в природе; я не вижу, чтобы этим путем мы мог­ли понять, каким образом, например, дятел оказался адаптирован­ным к специфическому образу жизни. Книга эта, благодаря сильному и блестящему стилю, на первых же порах приобрела широкий круг читателей, несмотря на малую достоверность сообщаемых в первых изданиях сведений и отсутствие научной осторожности.

635

По моему мнению, она оказала в Англии существенную пользу, обратив внима­ние на данный вопрос, устранив предрассудки и подготовив таким образом почву для принятия аналогичных воззрений.

В 1846 году маститый геолог М. Ж. д'Омалиюс д' Аллуа в не­большой, но превосходной статье («Bulletins de 1' Acad. Roy. Bruxel-les», t. XIII, p. 581) высказал мнение, что новые виды образовались скорее путем происхождения, сопровождаемого модификацией, чем сотворения каждого из них в отдельности: автор впервые обнародо­вал это мнение в 1831 году.

Профессор Оуэн в 1849 году («Nature of Limbs», p. 86) писал следующее: «Идея архетипа обнаружилась во плоти в разнообразных модификациях, существовавших на этой планете задолго до появле­ния тех видов животных, в которых она проявляется теперь. На какие естественные законы или вторичные причины были возложены пра­вильная последовательность и профессия этих органических явле­ний, нам пока неизвестно». В своем президентском Адресе Бри­танской ассоциации в 1858 году он упоминает (p. LI) об «аксиоме не­прерывного действия творческой силы или предустановленного ста­новления живых существ». Далее (р. ХС), касаясь географического распространения, он добавляет: «Явления эти заставляют нас усом­ниться в том, что Apteryx из Новой Зеландии и красный тетерев в Англии созданы каждый на соответствующем острове и исключи­тельно для них. Да и вообще не следует никогда упускать из виду, что под выражением "сотворение" зоолог имеет в виду "неизвестный ему процесс"». Он развивает эту идею, добавляя, что во всех слу­чаях, подобных примеру с красным тетеревом, которые «зоолог пере­числяет как доказательство отдельного сотворения птицы и для дан­ных островов и только для них, он главным образом выражает мысль, что не знает, каким образом красный тетерев очутился там и почему он нигде больше не встречается; этим способом выражения, обнару­живающим его незнание, зоолог высказывает свою уверенность, что и птица, и остров обязаны своим происхождением той же великой Творческой Первопричине». Если мы попытаемся истолковать эти два положения, высказанные в том же Адресе, одно при помощи дру­гого, то придем к заключению, что именитый философ в 1858 году уже не был уверен в том, что Apteryx и красный тетерев появились впервые там, где они теперь находятся, «неизвестно каким образом», или благодаря некоторому процессу, который «неизвестен ему».

Этот Адрес был произнесен публично уже после того, как ста­тьи о происхождении видов м-ра Уоллеса и моя, о которых сейчас бу­дет упомянуто, были прочитаны в Линнеевском обществе. При появ­лении первого издания этой книги я, наравне со многими другими, был так глубоко введен в заблуждение выражением «непрерывное действие творческой силы», что включил проф. Оуэна наряду с дру­гими палеонтологами в число ученых, глубоко убежденных в неиз­меняемости видов; но оказывается («Anat. of Vertebrates», vol. Ill, p. 796), что это была с моей стороны недопустимая ошибка. В послед­нем издании настоящего сочинения я сделал вывод, который и теперь представляется мне совершенно правильным, на основании места его книги, начинающегося словами: «не подлежит сомнению, что типовая форма» и т. д. (ibid., vol. I, p. XXXV), что проф. Оуэн до­пускает, что естественный отбор мог играть некоторую роль в обра­зовании новых видов; но это оказывается неточным и бездоказатель­ным (ibid., vol. Ill, p. 798). Я приводил также выдержки из переписки между проф. Оуэном и редактором «London Review», из которых этому редактору, так же как и мне, представлялось очевидным, что проф. Оуэн утверждал, будто он еще до меня провозгласил теорию естественного отбора; я выразил свое удивление и удовольствие по поводу этого заявления; но насколько можно понять из некоторых мест, недавно им опубликованных (ibid., vol. Ill, p. 798), я снова ошибся, отчасти или вполне. Могу утешаться только мыслью, что не я один, а и другие находят эти противоречивые сочинения проф. Оуэна малопонятными и трудно между собой примиримыми. Что же касается до простого провозглашения принципа естественного отбо­ра, то совершенно несущественно, является ли проф. Оуэн моим предшественником или нет, так как из приведенного исторического очерка видно, что д-р Уэллз и м-р Маттью задолго опередили нас обоих.

Г-н Исидор Жоффруа Сент-Илер в своих лекциях, читанных в 1850 году (резюме которых появилось в «Revue et Mag. de Zoologie», Jan. 1851), приводит вкратце основания, заставляющие его поверить в то, что видовые признаки каждого вида устойчивы до тех пор, по­ка он продолжает оставаться в одних и тех же условиях; они моди­фицируются, как только начинают меняться окружающие условия. «В итоге уже наблюдение над дикими животными обнаруживает ограниченную изменчивость видов.

637

Опыты над одомашненными дикими животными и вновь одичавшими домашними животными подтверждают это с еще большей ясностью. Кроме того, эти же опы­ты доказывают, что произведенные различия могут иметь значение родовых»⁴. В своей «Hist. Nat. Generale» (1859, t. II, p. 430) он раз­вивает аналогичные выводы. Из циркуляра, недавно напечатанного д-ром Фрики, оказывается, что в 1851 году («Dublin Medical Press», p. 322) он выдвинул учение о происхождении всех органических существ от одной изначальной формы. В основе его взгляды и трак­товка вопроса совершенно отличаются от моих; но так как д-р Фри­ки теперь (в 1861 году) сам издал свой очерк «Происхождение видов путем органического сродства», то с моей стороны было бы излиш­ним предпринимать трудную задачу изложения его идей.

М-р Херберт Спенсер в очерке (первоначально появившемся в «Leader» в марте 1852 года и перепечатанном в его «Essays» в 1858 году) с замечательной силой и искусством сопоставил теорию Творения и теорию Развития органических существ. Исходя из аналогии с до­машними формами, из изменений, претерпеваемых зародышами многих видов, из трудности различения видов и разновидностей и из принципа общей градации, он заключает, что виды модифицирова­лись, и приписывает эти модификации переменам в окружающих ус­ловиях. Тот же автор (1855) изложил и психологию исходя из прин­ципа неизбежности приобретения всех умственных свойств и спо­собностей путем градации.

В 1852 году выдающийся ботаник Нодэн в замечательной статье о происхождении видов («Revue Horticole», p. 102, позднее частично перепечатанной в «Nouvelles Archives du Museum», 1.1, p. 171) определенно высказал свое убеждение в том, что виды образуются способом, аналогичным образованию разновидностей в условиях культивации, а этот последний процесс он приписывает способности человека производить отбор. Но он не указывает, каким образом от­бор действует в природе. Подобно декану Херберту, он полагает, что при своем первоначальном возникновении виды были более пластич­ны, чем теперь. Он придает большой вес тому, что называет принци­пом финальное™: «Неопределенная, таинственная сила; рок для одних; для других - воля провидения, непрекращающееся действие которой на живые существа определяет во все эпохи существования мира форму, объем и долговечность каждого из них в соответствии с его назначением в том порядке вещей, частью которого оно является. Это та сила, которая устанавливает гармонию между отдельным чле­ном и целым, приспособляя его к той функции, которую он должен выполнять в общем организме природы, функцию, в которой заклю­чается смысл его существования»)⁵. Я могу добавить, что из упоми­наемых в этом историческом наброске 34 авторов, убежденных в мо­дификации видов или по крайней мере не верующих в отдельные творческие акты, 27 были авторами специальных исследований в раз­личных областях естественной истории или геологии.

В 1853 году известный геолог граф Кайзерлинг («Bulletin de la Soc. Geolog.», 2nd Sen, t. X, p. 357) высказал мысль, что, подобно тому как новые болезни, вызываемые, как предполагают, какими-то миазмами, возникали и распространялись по всему свету, так в из­вестные периоды зародыши нынешних видов могли подвергаться химическому воздействию своеобразных окружающих их молекул и таким образом давать начало новым формам.

В том же 1853 году д-р Шафгаузен («Verhand. des Naturhist. Vereins der Preuss. Rheinlands», etc.) издал превосходный памфлет, в котором он доказывает прогрессивное развитие органических форм на земле. Он высказывает заключение, что многие виды сохранились неизменными в течение долгих периодов, между тем как некоторые модифицировались. Различия между видами он объясняет исчезно­вением ряда промежуточных форм. Таким образом, современные растения и животные не отделяются от вымерших новыми актами творения, а должны быть рассматриваемы как их потомки посред­ством непрерывного воспроизведения. Известный французский ботаник г-н Лекок пишет в 1854 году («Etudes sur Geograph. Bot.», t. I, p. 250): «Таким образом, наши исследования относительно по­стоянства или изменения вида прямо приводят нас к идеям, провоз­глашенным двумя по справедливости знаменитыми людьми - Жоф-фруа Сент-Илером и Гёте». Но другие места, разбросанные в обшир­ном труде г-на Лекока, вызывают сомнение: как далеко он распро­страняет свою точку зрения на модификацию видов.

«Философия Творения» мастерски обработана преподобным Баденом Поуэллом в его книге «Очерки о единстве мира» 1855 года. С поразительной ясностью он доказывает, что появление новых ви­дов есть «правильное, а не случайное явление», или, выражаясь сло­вами сэра Джона Хершеля (John Herschel), «естественный процесс в противоположность чудесному».

Третий том «Journal of the Linnean Society» содержит статьи, представленные 1 июля 1858 года м-ром Уоллесом и мною и заклю­чающие, как видно из вводных замечаний к настоящему труду, тео­рию естественного отбора, высказанную м-ром Уоллесом с заме­чательной силой и ясностью⁶. Фон Бэр, пользующийся таким глу­боким уважением зоологов, приблизительно около 1859 года

639

(см.: «Zoologisch-Anthropologische Untersuchungen» проф. Рудольфа Вагнера, 1861, S. 51) выразил свое убеждение, основанное главным образом на законах географического распространения, что формы, в настоящее время совершенно различные, происходят от единой родоначальной формы.

В июне 1859 года проф. Хаксли прочел в Королевском инсти­туте лекцию «Устойчивые типы животной жизни»⁷. Обращая внима­ние на подобные случаи, он замечает: «Трудно было бы понять зна­чение подобных фактов, если предположить, что каждый вид живот­ных и растений или каждый большой тип организации были созданы и помещены на поверхности нашей планеты через большие про­межутки времени путем отдельных актов творческой силы, и не сле­дует забывать, что подобное предположение так же мало подкрепля­ется традицией или откровением, как и противоречит общей анало­гии природы. С другой стороны, следует взглянуть на "устойчивые типы" с точки зрения той гипотезы, которая рассматривает живущие в известное время виды в качестве результата градуальной модифи­кации существовавших ранее видов; хотя гипотеза еще не доказана и значительно скомпрометирована некоторыми ее сторонниками, она пока еще единственная, которая пользуется поддержкой физиологии; существование этих типов только доказало бы, что величина моди­фикации, которой живые существа подвергались в течение геологи­ческого времени, очень незначительна по сравнению с целой серией перемен, которые они испытывали».

В декабре 1859 года д-р Хукер опубликовал свое «Введение в австралийскую флору». В первой части этого большого труда он при­знает правильность учения о происхождении и модификации видов и подкрепляет это учение многими оригинальными наблюдениями⁸.

Первое издание настоящего труда появилось 24 ноября 1859 года, а второе - 7 января 1860 года. <...>

Печатается по изданию: Дарвин Ч. Происхождение видов // Сочине­ния: В 8 т. Т. 3. М.; Л., 1939.

Примечания

¹ ...поддерживалось многими авторами... - Примеч. Ч. Дарвина-«Аристотель в своих "Physicae Auscultationes" (lib. 2, cap. 8, p. 2), заметив^ что дождь идет не затем, чтобы способствовать урожаю хлебов, точно так же как и не для того, чтобы испортить хлеб, который молотят на дворе, приме­няет тот же аргумент и к организму, он добавляет [как переводит это место Клэр Грэс (Clair Grece), первый обративший на него мое внимание]: "Так что же препятствует, чтобы таким же образом обстояло в природе дело и с час­тями (животных), чтобы, например, по необходимости передние зубы выра­стали острыми, приспособленными для разрывания, а коренные - широки­ми, годными для перемалывания пищи, так как не ради этого они возникли, но это совпало (случайно)? Так же и относительно прочих частей, в которых, по-видимому, наличествует 'ради чего'. Где все [части] сошлись так, как если бы это произошло ради определенной цели, то эти сами собой выгодно составившиеся [существа] сохранились. Те же, у которых получилось иначе, погибли и погибают..."».

² ...Ламарк допускал, что они... появляются путем спонтанного за­рождения... - примеч. Ч. Дарвина: «Я заимствовал дату первой публикации Ламарка у Исидора Жоффруа Сент-Илера (Hist. Nat. Generale, 1859, t. II, p. 405), в превосходной истории воззрений по этому вопросу. В этой работе дается полное объяснение заключения Бюффона по этому предмету. Любо­пытно, как широко мой дед Эразм Дарвин (Erasmus Darwin) предвосхитил взгляды и ошибочные мнения Ламарка в своей "Зоономии" (vol. 1, р. 500-510), которая была опубликована в 1794 году. В соответствии с Исидором Жоффруа, не подлежит сомнению, что Гёте (Goethe) был крайним привер­женцем подобных взглядов, как это видно из введения к труду, написан­ному в 1794 и 1795 годах, но изданному значительно позднее; он вполне определенно отметил ("Goethe als Naturforscher" д-ра Карла Мединга (Кат! Meding)), что в будущем натуралиста должен занимать вопрос, например, как приобрел рогатый скот свои рога, а не то, как они используются. Заме­чательным примером того, каким образом сходные воззрения возникают в одно и то же время, является тот факт, что Гете в Германии, д-р Дарвин в Англии и Жоффруа Сент-Илер (как мы сейчас увидим) во Франции при­шли к одинаковому заключению о происхождении видов в течение 1794-1795 годов».

³ ...м-ром Уоллесом и мною... - имеется в виду первая развернутая публикация концепции естественного отбора, осуществленная Ч. Дарвином и A.H. Уоллесом (совместно, но в виде двух раздельных). Ссылка, данная Дарвином в тексте, неполна, следует читать не «Linnean Journal)) (такого не существует), a «Journal of the Linnean Society of London» [section] Zoology, 1858, vol. 3, № 9, p. 45-62. Русский перевод обеих статей опубликован в «Со­чинениях» Ч. Дарвина (т. 3. М.; Л., 1939. С. 236-252).

⁴ ...могут иметь значение родовых... - Дарвин придает большое зна­чение этому указанию своего предшественника, поскольку в этих словах впервые высказана идея перехода видовых отличий в родовые. Поэтому

641

Дарвин приводит слова своего первоисточника во французском подлиннике, во избежание потери важных оттенков. А именно, цитата из Сент-Илера зву­чит так: «sont fixes, pour chaque espece, tant qu'elle se perpetue au milieu des mSmes circonstances; ils se modifient, si les circonstances ambiantes viennent a changer. En resume, Г observation des animaux sauvages demontre deja la varia-bilite limitee des especes. Les experiences sur les animaux sauvages devenus domestiques, et sur les animaux domestiques redevenus sauvages, la demontrent plus clairement encore. Ces mSmes experiences prouvent, de plus, que les diffe­rences produites peuvent etre de valeur generique».

⁵ ...смысл его существования... - по мнению Бронна в его «Untersuchungen iiber die Entwickelungs-Gesetze» оказывается, что знамени­тый ботаник и палеонтолог Унгер в 1852 г. печатно высказывал свое убеж­дение в том, что виды подвергаются развитию и модификации. Дальтон в совместном исследовании Пандера и Дальтона над ископаемыми ленивцами высказал в 1821 г. сходное убеждение. Подобные воззрения, как хорошо из­вестно, высказывались Океном в его мистической «Natur-Philosophie». На основании других ссылок, встречающихся в книге Годрона «Sur l'Espece», оказывается, что Бори Сент-Венсан, Бурдах, Пуаре и Фрис допускали, что новые виды постоянно возникают вновь (примеч. Ч. Дарвина).

6 ...с замечательной силой и ясностью... - речь идет о совместной публикации Дарвина и Уоллеса, упомянутой выше в примеч. 3.

⁷ «Устойчивые типы животной жизни»... — в отличие от всех преды­дущих работ, лекция Хаксли (иначе: Гексли, Томас Гексли, 1825-1895) уже пропитана непосредственным влиянием учения Дарвина. Гексли в основном и прославился как первый пропагандист дарвинизма, хотя у него были и соб­ственные открытия (родство медуз и полипов, происхождение птиц от пре­смыкающихся). Отметим, что Гексли особенно выделялся по остроте своей полемики в пользу идей происхождения видов против фундаменталистского толкования Библии. См. об этом подробнее: Ирвин У. Обезьяны, ангелы и викторианцы. М., 1973.

8 ...многими оригинальными наблюдениями... - так же как и предыду­щая работа (Гексли; см. примеч. 7), эта книга Гукера уже выпадает из ряда «предшественников» и «предвосхищений» дарвинизма и является вполне и сознательно дарвинистской. Джозеф Далтон Гукер (1817-1911), знаменитый ботаник и в 1865-1885 гг. директор крупнейшего английского ботаническо­го сада (в Кью, близ Лондона), предоставил Дарвину обширный материал своих коллекций и исследований для его работы по обоснованию эволюци­онной теории. Гукер был также инициатором и редактором упомянутой в примеч. 3 совместной публикации Дарвина и Уоллеса.

Эвристические вопросы

1. Почему Дарвин считает ненужным подробно вдаваться в обсуждение взглядов Бюффона на изменчивость организмов?

2. С работами какого своего предшественника Дарвин в наибольшей мере связывает первую формулировку принципа естественного отбора?

3. Как предшественники Дарвина совмещали теологический и естественнонаучный подходы к эволюции?

4. В чем Дарвин видит «недопустимую ошибку» своих ранних взглядов на концепцию Оуэна как на убеждение в неизменности видов?

5. Почему Дарвин видит заслугу Б. Пауэлла в доказательстве того, что появление новых видов - «правильное, а не случайное явление»?

6. Какой момент своего учения Дарвин выделяет в данном предисловии как наиболее важный (естественный отбор, изменчивость видов, отсут­ствие границы между видом и разновидностью)?

643

П. Б ер

Бер, Поль (1833-1886) - французский биолог и эколог, создатель уче­ния о приспособлении животных и человека к пониженному и повышен­ному давлению газовой среды. Данные его труда «Барометрическое дав­ление» широко используются в подводно-водолазном деле и авиакосми­ческой медицине. Один из первых исследователей пересадки тканей у животных. Известен также как популяризатор науки и политический деятель.

Об истории высокогорных восхождений

на Кавказе, в Средней Азии

и в прилегающих районах земного шара

<...>

Одна из первых солидно организованных попыток подняться на Казбек (5030 м) была предпринята 17 сентября 1812 г. Энгельгар-дом и Парро. Эти два путешественника поднялись до границы веч­ных снегов, откуда Парро один пошел дальше к вершине. Ему уда­лось преодолеть обычные трудности, связанные с горным восхож­дением; однако, как он добавляет, «наиболее обременительной для меня была необыкновенная усталость, которая заставляла меня ос­танавливаться и отдыхать каждые пятьдесят шагов. Это было не столько стеснение в груди, сколько общая слабость всех мускулов, охватывавшая меня внезапно и быстро проходившая, как только я на полминуты останавливался. За этой слабостью следовало прият­ное и странное ощущение, как будто бы я попал в какую-то новую стихию, в которой мое тело, созданное для условий более сильных давлений равнинных областей, казалось, приобретало новую мощь. Неизбежным следствием чрезвычайной разреженности окружавше­го нас воздуха было ускорение кровообращения и дыхания... наобо­рот, органы чувств ослабели; нам приходилось кричать, чтобы слы­шать друг друга; но и разговаривать было трудно, потому что язык утратил свою гибкость. Глаза стали, как казалось, менее подвижны­ми, как будто бы какое-то внутреннее препятствие не позволяло ви­деть на большое расстояние».

Парро пришлось остановиться на высоте 2168 туазов¹. Он за­ночевал здесь же, но на другой день должен был вернуться, не до­стигнув вершины, высоту которой он оценил в 2400 туазов.

В 1829 г. экспедиция, возглавленная Купффером, подошла к горе Эльбрус (см. опубликованный в 1830 г. отчет этой экспедиции Петербургской Академии наук) с целью попытаться подняться на этот гигант Кавказа. 22 июля 1829 г. экспедиция поднялась на отро­ги Эльбруса, к линии вечных снегов. Купффер пишет:

«Здесь мы были вынуждены останавливаться почти на каждом шагу. Воздух был столь разрежен, что дыхание уже не помогало вос­становить утраченные силы. Все внешние ощущения ослабли, голо­ва падала; время от времени я чувствовал неописуемое изнеможение, с которым не мог совладать. Мы находились на высоте 14 тыс. футов над уровнем моря». Выше экспедиция не могла подняться, но один из ее местных проводников ушел вперед и дошел до вершины.

26 мая 1836 г. на «самую высокую гору Кавказа» поднялся Шёгрен. Его описания не вполне ясны, но кажется, что он говорит о Казбеке². О физиологических ощущениях и затруднениях он не сооб­щает. Однако Радде, хотя его восхождение на Эльбрус 10 мая 1865 г. осталось незавершенным по причине плохой погоды, дает в своем рассказе точные указания на действие разреженного воздуха: «Перед нами поднималась, как белая масса, вершина горы. Поднялся силь­ный западный ветер. Мои два спутника и я ощущали усталость и го­ловокружение, а также странную слабость в коленях, которая вскоре (на высоте 4557 м) стала мешать нам двигаться. Мы останавливались все чаще и чаще, головокружение и слабость ног все усиливались».

В 1868 г. Дуглас У. Фрешфилд, Мур и Такер в сопровождении гида, который ранее был с ними на многих вершинах Альп, предпри­няли два трудных восхождения на Казбек и Эльбрус.

1 мая они поднялись на Казбек. Ночевали на высоте 3300 м. Однако они не отмечают в своих впечатлениях ничего, что могло бы нас здесь заинтересовать, кроме чрезмерной усталости, которая за­ставила одного из них лечь на землю, а другому помешала достичь вершины. 31 июля они поднялись на Эльбрус и также впоследствии не высказывали каких-либо жалоб, кроме как на холод.

28 июля 1874 г. на Эльбрус поднялись Гардинер, Гров, Уокер и Кнубель. 27 июля, накануне того, как достичь вершины, они перено­чевали на высоте 11 300 футов и писали впоследствии: «Все мы стра­дали от разреженности воздуха. Те, кто поднимался в 1868 г., на это не жаловались, хотя тогда они, вероятно, поднимались на восточный пик; впрочем, разница в высоте, если она вообще есть, слишком невелика, так что непонятно, почему эта предыдущая экспедиция оказалась такой нечувствительной к низкому давлению». Здесь речь идет, несомненно, об экспедиции Фрешфилда.

645

Серьезные трудности представляет и восхождение на Арарат. Тем не менее отметим любопытное сообщение парижского историка географии Пьера Бержерона, который в своем изданном в Гааге в 1735 г. очерке пишет: «Согласно арабскому историку Эль-Масену, византийский император Ираклий во время своей войны с персами заинтересовался этой горой, упоминаемой в Библии, и имел доста­точно любознательности, чтобы подняться на нее и искать, что оста­лось от Ноева ковчега». Однако первое повествование о восхожде­нии на Арарат с указанием болезненных явлений, сопровождавших пребывание на такой большой высоте, принадлежит Роберту Бойлю. В 1670 г. он писал: «Я спрашивал у одного путешественника, посе­тившего Арарат и другие высочайшие вершины Армении, испыты­вал ли он там затрудненность дыхания. Он ответил, что действитель­но вынужден был дышать чаще, причем сказал, что это общее наблю­дение для гор, а не исключительно его опыт».

11 августа 1701 г. на ту же гору попытался взойти знамени­тый ботаник Турнефор. Ему удалось подняться лишь до линии веч­ных снегов. Он пишет: «Один из участников экспедиции жаловался, что не может дышать; у меня же лично столь тяжелых ощущений не было».

Первое документирование удавшееся восхождение было пред­принято в 1829 г. уже упомянутым нами ученым и путешественником Парро. Он жалуется только на крайнюю усталость, как свою, так и своих спутников. Поскольку многими попытка восхождения на Ара­рат рассматривалась как своего рода кощунство, подробный и чест­ный отчет Парро ставился в то время под сомнение. Однако через не­сколько лет на Арарат поднялись другие путешественники (в 1834 г. Автономов, в 1835 г. Беренс, в 1845 г. Абих), и они доказали справед­ливость отчета Парро.

К этому периоду относится знаменитое восхождение русского полковника Ходько, и из личного сообщения этого ученого-геодезис­та я знаю, с какими физиологическими трудностями столкнулась его экспедиция, включавшая пять офицеров и 60 солдат и достигшая вер­шины 24 августа 1850 г.

Несколько высокогорных восхождений предприняли во время своих путешествий по Армении Радде и Сивере. В том число 28 июля 1871 г. они поднялись на гору по соседству с оз. Кара-Голь. Радде пи­шет: «На высоте 12 300 футов мне пришлось остановиться. Дышать мне было трудно, колени подгибались, начиналась лихорадка. Сивере смело вырвался вперед. Я остался лежать на месте в изнеможении и пролежал два часа, ожидая его возвращения. Через два часа он вер­нулся и чувствовал себя так же плохо, как и я: он вдруг был весь раз­бит и истощен».

Мне удалось найти также два рассказа о восхождении на потухший вулкан Демавенд (5620 м), поблизости от Тегерана. Участ­ники экспедиции Тейлора Томсона, поднимавшиеся на этот вулкан в сентябре 1837 г., жаловались на головную боль и сердцебиение. Р. Томсон, взошедший на ту же гору в июле 1858 г., рассказывает о постигших участников его экспедиции головных болях, тошноте и затрудненности дыхания.

Относительно возвышенных плоскогорий Центральной Азии надо сказать, что первым европейцем, поднимавшимся на них, был знаменитый путешественник XIII в. Марко Поло. Как доказывают свидетельства тех, кто 500 лет спустя посетил те же места, знамени­тый венецианец, несомненно, должен был испытать на себе или на­блюдать на своих спутниках и на животных те же явления, описание которых мы уже не раз давали. Однако в его рассказе о путешествии мы не находим на этот счет никаких указаний, хотя он и описывает, например, Памирское плоскогорье, считая его «самым высоким мес­том мира»³.

Еще к более раннему времени относятся посещения централь-ноазиатских плоскогорий отдельными китайскими путешествен­никами, например прохождения пилигрима Фа Сяня в 399 г. через Каракорумский перевал (5690 м), а также известные странствования Сюань Цзана. Однако в чрезвычайно сжатых отчетах, оставшихся от этих путешественников, нет никаких физиологических наблюдений. Правда, в описании западных провинций Китая, опубликованном в 1792 г. по-китайски и в 1857 г. переведенном Клапротом на фран­цузский язык, имеются указания, связанные, очевидно, с проявле­ниями декомпрессии. Так, упоминается о «жаре, головных болях и других болезнях, свойственных (высокогорному) климату», и о «бо­лезнетворных испарениях».

В течение XVII-XVIII вв. высокогорные районы Центральной Азии посетили Антонио д'Андрада, Бернье, Дезидери, Дж. Стьюарт, С. Тернер и другие путешественники. Дж. Тернер, пересекший в 1783 г. Бутан, жаловался на «сильнейшую головную боль, которая заставляла его бросаться на землю». «Я приписывал эту боль, при­чинившую мне столько страданий, перемене климата», - говорит он в опубликованном в 1800 г. описании своего путешествия.

647

Новая, так сказать, эра начинается с путешествия Моркрофта, пересекшего Гималаи в 1812 г. С этого времени все отчеты о цент-ральноазиатских путешествиях содержат описания, и часто подроб­ные, страданий, добавляемых высотой, к страданиям от усталости и холода. В дневнике Моркрофта от 4 июня 1812 г. значится: «В конце дня я обнаружил, что по мере подъема мое дыхание учащалось, я часто был вынужден останавливаться, чтобы успокоить сердцебиение». 26 июня он записал: «Подъем был чрезвычайно труден из-за стеснен­ности дыхания. Из пяти членов экспедиции только один смог меня сопровождать. Каждые пять шагов мне приходилось останавливать­ся, чтобы перевести дыхание. Я чувствовал головокружение и как бы угрозу апоплексического удара. Эти симптомы повторялись дважды, так что я счел за благоразумное не подниматься выше. Хотя ни чрез­мерной жары, ни холода я не ощущал, мои руки, шея, лицо покрас­нели, кожа стала очень чувствительной, а на губах выступила кровь, чего со мной ранее никогда не случалось».

В 1816, 1817 и 1818 гг. неудачные попытки пересечь Гималаи были предприняты капитаном Уэббом. В его наблюдениях, опубли­кованных в 1820 г., нас должны здесь заинтересовать следующие строки, принадлежащие, впрочем, не самому Уэббу, а издателю его писем: «Нисколько не ставя под сомнение сообщения г-на Моркроф­та об испытанном им затруднении в дыхании, мы должны заметить, что были случаи и более высоких восхождений, участники которых не испытывали ничего подобного. Видимо, это указывает на то, что все эти эффекты во многом зависят от состояния здоровья. Однако капитан Уэбб подтверждает эти сообщения, причем не только на своем опыте, но и со слов горцев, которые говорят, что испытывают то же, что и иностранцы, и уверяют, что лошади и яки также стра­дают сходным образом. Имеются жалобы на потерю аппетита, на ощущение как бы приближающейся лихорадки, на сердцебиение. Иногда отнимаются ноги, теряется сознание; конечности холодеют, и в ряде случаев необходимо до трех дней, чтобы человек выздоро­вел. Возможно, что все это связано с вдыханием каких-то ядовитых испарений».

Ряд интересных деталей сообщает Дж. Вуд, который в 1836-1838 гг. совершил путешествие к истокам Амударьи. Его экспедиции прибыла на Памирское плато (высота 15 600 футов, а соседние горы поднимаются над этой высотой еще на 3000-4000 футов) 20 февраля 1836 г. Свои ощущения в районе истоков Амударьи, у берегов замерз­шего озера, Вуд описывает так: «По причине разреженности воздуха восхождение утомило нас так, что нам пришлось лечь на снег, чтобы перевести дыхание. Если приходилось быстро пройти шагов пять­десят, то мы задыхались, начинались боли в легких и полное изнемо­жение; силы возвращались только через несколько часов. Некоторые из нас жаловались на головокружения и головные боли; однако если не считать этого, то я не испытал сам и не видел на других ничего похожего на страдания путешественников при подъеме на Монблан. В этом последнем случае переход от плотного к разреженному воз­духу бывает таким внезапным, что кровообращение не успевает при­способиться к перемене давления и в наиболее чувствительных орга­нах тела накапливаются нарушения. Напротив, восхождение на Памир происходит столь постепенно, что нужны какие-то внешние обстоятельства, чтобы напомнить человеку о той огромной высоте, на которую он поднялся. Воздействие больших высот сказывалось на мне иногда таким образом, к которому я совсем не был приготовлен. Так, однажды вечером в Бадахшане, когда я сидел и читал при огне, вдруг мне пришла мысль пощупать себе пульс. Я обратил внимание, что он был чрезвычайно резким и ускоренным; то же и на другой день, и тем не менее здоровье мое было вполне в порядке. Взяв пульс у своих спутников, я обнаружил, к своему великому удивлению, что он еще быстрее, чем у меня. Сопоставляя частоту пульса с темпера­турой закипания воды, я обнаружил, что изменения пульса могут служить как бы живым барометром, с помощью которого опытный человек может, обследовав сам себя, приблизительно вычислить вы­соту, на которую он поднялся».

19 октября 1837 г. двое из спутников Вуда⁴ отправились в Ка­бул и прошли по одному из горных проходов в Гиндукуше, на высо­те приблизительно 15 000 футов. Как отметил один из них, «лошади чрезвычайно устали и нам пришлось спешиться. Никто из нас не ис­пытывал страдания, но местные жители рассказали нам, что в этих местах у них тоже часто бывают головные боли, рвота и слабость».

Печатается по изданию: Бер П. Об истории высокогорных восхожде­ний на Кавказе, в Средней Азии и в прилегающих районах земного шара // Фельман Г.Э., Ефуни С.Н. и др. Поль Бер / Сокр. пер. с фр. Б.А. Старостина. М, 1979. С. 271-276.

Примечания

¹ ...Парро приимось остановиться на высоте 2168 туазов... - 1 туаз приблизительно равен 1,95 м.

649

² ...он говорит о Казбеке... - в действительности наиболее высокой горой Кавказа является не Казбек (5033 м), а Эльбрус (западная вершина 5621 м, восточная 5642 м).

³ ...он и описывает, например, Памирское плоскогорье, считая его «самым высоким местом мира»... - описание Памирского плоскогорья у Марко Поло довольно подробно: «Двенадцать дней едешь по этой равни­не, называется она Памиром; и во все время нет ни жилья, ни травы... Птиц тут нет оттого, что высоко и холодно. От великого холоду и огонь не так све­тел, и не того цвета, как в других местах, и птица не так хорошо варится» {Марко Поло. Книга о разнообразии земли. СПб., 1999. С. 69). Возможно, сам того не зная, Поло описал влияние горного воздуха на пламя костров.

⁴ ... двое из спутников Вуда... - Бер не сообщает о публикациях, в ко­торых содержатся приводимые им сведения. Тем не менее сведения эти счи­таются историками науки вполне надежными.

Эвристические вопросы

1. К какому времени относятся первые сообщения о затруднении дыхания и других физиологических явлениях при подъеме на высокие горы?

2. Почему до этого времени мы не имеем подобных сообщений?

3. С какой даты физиологическое воздействие разреженного воздуха на организм человека и животных можно считать точно установленным?

НАУКА XX в.

В. Гейзенберг

Гейзенберг, Хайзенберг (Heisenberg) Вернер (1901-1976) - немецкий физик, один из создателей квантовой механики. В 1923 г. окончил Мюнхенский университет, где слушал лекции А. Зоммерфельда. В 1923-1927 гг. ассистент М. Борна. В 1927-1941 гг. был профессором Лейпцигского и Берлинского университетов. С 1941 г. профессор и директор института физики Макса Планка в Берлине и Гёттингене, с 1955 г. - в Мюнхене.

В 1925 г. Гейзенберг совместно с Н. Бором разработал «матричную механику» - первый вариант квантовой механики, давший возможность вы­числить интенсивность спектральных линий, испускаемых простейшей квантовой системой - линейным осциллятором. Произвел квантово-механи-ческий расчет атома гелия, показав возможность его существования в двух различных состояниях. В 1927 г. сформулировал соотношение неопределен­ностей, выражающее связь между импульсом и координатой микрочастицы, обусловленную ее корпускулярно-волновой природой. За работы по кванто­вой механике он в 1933 г. получил Нобелевскую премию. Гейзенберг разра­ботал (независимо и одновременно с Я. И. Френкелем) теорию спонтанной намагниченности ферромагнетиков и обменного взаимодействия, ориен­тирующего элементарные магнитики при намагничивании вещества. Автор работ по структуре атомного ядра, в которых раскрыт обменный характер взаимодействия нуклонов в ядре, а также работ по релятивистской кванто­вой механике и единой теории поля - нелинейной теории, ставящей задачей дать единую теорию всех существующих физических полей. В последние годы жизни написал ряд книг по философии науки.

651

Физика и философия

XI. Роль новой физики в современном развитии человеческого мышления

Философские выводы современной физики были обсуждены в раз­личных разделах этой книги. Это обсуждение было проведено с той целью, чтобы показать, что эта новейшая область естествознания во многих своих чертах затрагивает весьма древние тенденции мышле­ния, что она на новой основе приближается к некоторым из древней­ших проблем. Вероятно, в порядке общего предположения можно сказать, что в истории человеческого мышления наиболее плодотвор­ными часто оказывались те направления, где встречались два различ­ных способа мышления. Эти различные способы мышления, по-ви­димому, имеют свои корни в различных областях человеческой куль­туры или в различных временах, в различной культурной среде или в различных религиозных традициях. Если они действительно встре­чаются, если по крайней мере они так соотносятся друг с другом, что между ними устанавливается взаимодействие, то можно надеяться, что последуют новые и интересные открытия. Атомная физика, явля­ющаяся частью современного естествознания, проникла в наше вре­мя в различные области культуры. Она изучается не только в Европе и в западных странах, где она принадлежит к естественно-научной и технической деятельности, которая имела место еще задолго до со­здания квантовой механики, но она изучается и на Дальнем Востоке в таких странах, как Япония, Китай и Индия, с их чрезвычайно свое­образными культурными традициями, и в России, где уже около 40 лет проверяется новый способ мышления, который связан как с особенностями европейского научного развития XIX века, так и с со­вершенно самостоятельными традициями самой России. Конечно, последующее рассмотрение не имеет своей целью предсказание ре­зультатов встречи между идеями современной физики и традицион­ными идеями. Однако, видимо, можно указать пункты, в которых вза­имодействие между различными идеями может произойти.

Если рассматривать, каким образом шло распространение со­временной физики, то его, конечно, не надо отрывать от мирового распространения естествознания, техники, медицины, иными слова­ми, всей современной цивилизации. Современная физика есть толь­ко звено длинной цепи развития, которое началось работами Бэкона, Галилея и Ньютона и практическим применением естествознания в XVII и XVIII веках. С самого начала возникла взаимопомощь есте­ствознания и техники. Успехи техники, совершенствование инстру­ментов и приборов, создание новой аппаратуры для измерения и на­блюдения создавали основу для более полного и более точного эмпи­рического знания о природе. Прогресс в познании природы и, на­конец, математическая формулировка законов природы открывали путь для нового применения этого знания в технике. Так, напри­мер, открытие телескопа дало возможность астрономам точнее изме­рять движение звезд в сравнении с тем, как это было прежде. Благо­даря этому были достигнуты успехи в астрономии и в небесной механике.

С другой стороны, точное знание механических законов имело большое значение для совершенствования механических приборов, для создания машин, преобразующих энергию, и т. д. Победное ше­ствие этой связи естествознания и техники началось с того момента, когда научились ставить на службу человеку некоторые силы приро­ды. Например, энергия, которая содержится в угле, оказалась способ­ной производить ряд работ, которые прежде должны были выпол­няться самими людьми. Отрасли промышленности, которые разви­лись на базе этих новых возможностей, можно рассматривать преж­де всего как естественное продолжение и развитие древнего ремесла. Во многих случаях действия машины подобны действиям, которые присущи старому ручному труду, и работы на химических фабриках могут рассматриваться как продолжение работы в красильнях и апте­ках старого времени. Но позднее были созданы совершенно новые отрасли промышленности, например электротехника, которая не имела никакого сходства с ремеслом. Проникновение естествознания в более отдаленные области природы дало возможность инженерам использовать силы природы, которые прежде были почти не извест­ны. А точное знание этих сил в виде математически сформулирован­ных законов природы, которым подчиняются эти силы, образовало прочную основу для создания разнообразных машин.

Громадный успех, обусловленный связью естествознания и техники, привел к большому перевесу тех наций, государств и об­ществ, которые стояли на почве технической цивилизации. Есте­ственным следствием был факт, что интерес к естествознанию и тех­нике в настоящее время подхвачен и другими нациями, которые по своим традициям не имели склонности к естествознанию или техни­ке. Наконец, современные средства сообщения и связи завершили про­цесс распространения технической цивилизации. Этот процесс изме­нил до основания жизненные условия на Земле, и одобряют его или нет, признают его успехи или его опасность, со всей определенностью надо подчеркнуть, что он давно перерос контроль со стороны чело­века. Его можно скорее рассматривать как биологический процесс, при котором структуры, действующие в человеческом организме, пе­реносятся во все большем объеме на окружающую людей среду, и эта среда приводится в состояние, которое соответствует увеличивающе­муся населению Земли.

653

Современная физика принадлежит к новейшему этапу разви­тия связи естествознания и техники, и ее, к несчастью, самый оче­видный результат - атомная бомба - показал наиболее резко сущест­во этого развития. С одной стороны, оказалось ясным, что измене­ния, которые возникли на Земле благодаря связи естествознания и техники, не могут рассматриваться только под углом зрения оптимиз­ма; по крайней мере частично оправдываются взгляды людей, предо­стерегавших от опасности таких радикальных изменений наших ес­тественных условий жизни. С другой стороны, процесс развития принудил тех, кто пытался держаться как можно дальше от этой опасности, обратить самое серьезное внимание на новое развитие, так как ведь очевидно, что политическая власть в смысле военной си­лы в будущем будет основана на обладании атомной бомбой.

В задачи данной книги не входит подробное обсуждение поли­тических последствий применения ядерной физики. Но несколько слов все же должно быть сказано по этому поводу, так как именно проблемы, связанные с атомной бомбой, прежде всего возникают в головах людей, когда заходит речь об атомной физике. Открытие но­вых видов оружия, в особенности термоядерного, без сомнения, из­менило политическую структуру мира. Решающее изменение про­изошло с понятием «независимых» наций и государств, так как каж­дая нация, которая не обладает таким оружием, в какой-то степени зависит от нескольких наций, которые обладают таким оружием и могут его производить в большом количестве. Но попытка вести вой­ну в больших размерах с помощью такого оружия, по сути дела, представляет собой бессмысленное самоубийство. Поэтому часто слышен оптимистический вывод, что война устарела, что она теперь не может начаться. Этот взгляд, к сожалению, основывается на одном из многих слишком оптимистических упрощений; напротив, абсурд­ность ведения войны с применением термоядерного оружия может оказаться стимулом к войнам малого масштаба. Если какая-нибудь нация или политическая группа убеждены на основе своего истори­ческого или морального права в необходимости изменения современ­ного положения в мире, то она будет считать, что применение для этой цели разрешенных видов оружия не приведет к большому рис­ку. Они будут уверены, что противник не прибегнет к атомному ору­жию, так как в этом сложном вопросе исторически и морально про­тивник окажется неправым и не решится на большую атомную вой­ну. Эта ситуация, напротив, должна побудить другие нации категори­чески заявлять, что они прибегнут к атомному оружию в случае ма­лых войн, в которых они подвергнутся нападению. Таким образом, очевидно, что опасность сохранится. По-видимому, мир в какие-ни­будь 20 или 30 лет изменится так сильно, что опасность войны в большом масштабе с применением всех средств уничтожения станет много меньше или совсем исчезнет. Однако путь к этому новому со­стоянию полон опасностей.

Как и во все прежние времена, нужно отдавать отчет в том, что то, что кажется оправданным исторически и морально для одной сто­роны, может оказаться неоправданным для другой. Сохранение status quo не всегда бывает правильным решением. Напротив, по-видимо­му, чрезвычайно важно найти мирный путь к урегулированию меж­дународного положения. Во многих случаях вообще очень трудно найти правильное решение. Поэтому, пожалуй, не будет пессимисти­ческим сказать, что только тогда можно избежать большой войны, когда все политические группы будут готовы отказаться от своих мнимо очевидных прав, принимая во внимание тот факт, что вопрос о справедливости и несправедливости будет по-разному выглядеть для различных сторон. Это, конечно, не новая точка зрения; факти­чески необходимо только то отношение к жизни, которому в течение многих веков учат великие религии.

Изобретение атомного оружия поставило и перед наукой, и перед учеными совершенно новые проблемы. Влияние науки на по­литику стало много больше, чем оно было перед Второй мировой войной, и это обстоятельство налагает двойную ответственность на ученых, особенно на физиков-атомщиков. Ученый может или актив­но участвовать в управлении своей страной ввиду важности науки для общества (в этом случае он должен в конечном счете взять на себя ответственность за такие важные решения, которые выходят да­леко за рамки решений, связанных с узким кругом исследовательской и университетской работы, к которой он привык до сих пор), или же он может отстраняться от всякого участия в решении политических вопросов. Потом он все же будет ответствен за ложные решения, ко­торым он мог бы, пожалуй, воспрепятствовать, если бы он не жил спокойной жизнью кабинетного ученого. Очевидно, долг ученых -информировать свои правительства о совершенно не виданных ранее размерах разрушения, которые принесла бы война с применением термоядерного оружия.

655

Кроме этого, ученых часто приглашают принять участие в тор­жественных резолюциях в пользу всеобщего мира; в отношении это­го последнего я должен признаться, что никогда не мог понять смысл таких деклараций. Подобные резолюции, по-видимому, выглядят до­казательством доброй воли, однако каждый, кто высказывается за мир, не выдвигая точно условия этого мира, должен тотчас же вы­звать подозрение в том, что он говорит только о таком мире, при котором он или его политическая группа наилучшим образом про­цветает. Тем самым, естественно, значение декларации полностью обесценивается. Каждая подлинная резолюция в пользу мира может состоять только из перечисления жертв, которые надо принести для сохранения мира. Однако ученые вовсе не вправе делать заявления подобного рода.

В то же самое время ученые могут с гораздо большим успе­хом способствовать сохранению мира, содействуя интернациональ­ному сотрудничеству ученых в своей узкой области. Большое значе­ние, которое сегодня придается ядерным исследованиям многими правительствами, и тот факт, что уровень научных работ в различ­ных странах весьма различен, благоприятствует международному сотрудничеству молодых ученых разных стран, собранных вместе в исследовательских институтах, и общность работы в труднейших областях современной науки будет только способствовать взаимо­пониманию.

В одном случае, а именно в Женевской организации (CERN¹), удалось добиться согласия ряда европейских стран о строительстве общей лаборатории для термоядерных исследований. Этот род со­трудничества, кроме того, способствует консолидации общих усилий в отношении научных проблем и, быть может, эти общие усилия молодого поколения инженеров и физиков выйдут за рамки только чисто научных проблем. Конечно, с самого начала нельзя предви­деть, какие будут результаты после того, как ученые возвратятся в свою прежнюю обстановку, к своим прежним традициям. Но едва ли можно сомневаться в том, что обмен идеями между молодыми уче­ными разных стран и между разными поколениями в каждой стране будет способствовать тому, чтобы, не прибегая к исключительным мерам, приблизиться к новому состоянию, в котором установится равновесие между старыми силами традиций и неизбежными тре­бованиями современной жизни. Особенной чертой современного естествознания, характеризующей его более, чем что-либо другое, является сильная связь между различными культурными тради­циями, именно тот факт, что окончательное решение того, что истин­но или ложно, не зависит ни от какого человеческого авторитета. Иногда, быть может, проходят многие годы, прежде чем найдут реше­ние проблемы, прежде чем удастся точно отличить истину от лжи; наконец, вопросы решаются; принимаются эти решения не какой-либо группой ученых, а самой природой. К тому же научные идеи распространяются среди тех, кто имеет интерес к науке, эти идеи рас­пространяются совершенно иным путем, чем политические. В то время как политические идеи, смотря по обстоятельствам, могут ока­зывать убедительное влияние на широкие народные массы только потому, что они служат преобладающим интересам людей или по крайней мере кажется, что служат, научные идеи распространяются только потому, что они истинны. Существуют объективные и оконча­тельные критерии, которые решают вопрос о правильности есте­ственно-научного утверждения.

Все, что здесь говорилось о международном сотрудничестве и обмене людьми, естественно, в равной мере справедливо для любой области современного естествознания; это ни в коем случае не огра­ничивается только атомной физикой. В этом отношении современная физика является лишь одной из многих отраслей науки, и даже если техническое применение, а именно атомное оружие и мирное ис­пользование атомной энергии, придает ей особое значение, все же нет никаких оснований считать международное сотрудничество в об­ласти атомной физики гораздо более важным делом, чем сотрудниче­ство в других областях естествознания. Однако теперь мы должны остановиться еще раз на основных чертах современной физики, ко­торые существенно отличаются от прежнего развития естествозна­ния, и по этой причине мы еще раз должны вернуться к европейской истории этого развития, которое осуществлялось благодаря взаимо­связи естествознания и техники.

Среди историков часто обсуждался вопрос, являлось ли впол­не закономерным следствием прежних течений в духовной жизни Европы возникновение естествознания после XVI века. В этой связи можно указать на определенные тенденции в христианской фило­софии, приведшие к такому абстрактному понятию бога, когда бог был настолько высоко удален от мира, что оказалось возможным рас­сматривать мир, не усматривая в нем в то же самое время и бога. Кар­тезианское разделение может считаться последним шагом в этом развитии. Многие теологические разногласия вызвали общее не­довольство такими проблемами, которые не могут быть разрешены рационально и которые обусловливали политические столкнове­ния того времени; это недовольство возбуждало интерес к пробле­мам, резко отделенным от теологических дискуссий. Нужно отме­тить также громадную активность и новое направление мысли, кото­рое пришло в Европу в период Ренессанса.

657

Во всяком случае, в это время появился новый авторитет, который был совершенно незави­сим от христианской религии, философии и церкви, авторитет опы­та, эмпирического знания. Можно проследить истоки этого авторите­та в более ранних философских направлениях, например в филосо­фии Оккама или Дунса Скотта, однако решающей силой в развитии человеческой мысли этот авторитет стал только начиная с XVI века. Галилей хотел не только рассуждать о механическом движении -маятника и падающего камня, - но он хотел исследовать количе­ственно с помощью эксперимента, как происходят эти движения. Эта новая сфера деятельности вначале, видимо, не рассматривалась как отклонение от традиционной христианской религии. Напротив, гово­рили о двух видах божественного откровения. Один записан в биб­лии, другой находится в книге природы. Священное Писание было написано людьми и потому подвержено человеческому заблужде­нию. Природа является непосредственным выражением божествен­ной воли.

Однако то большое значение, которое придавали опыту, при­вело к медленному и постепенному изменению во всем понимании действительности.

В то время как то, что мы сегодня называем символическим значением вещи, в Средние века в некотором смысле являлось ее пер­вичной реальностью, теперь реальность стала только тем, что мы в состоянии воспринимать нашими чувствами. Первичной реаль­ностью оказалось то, что мы можем видеть и осязать. И это новое по­нятие реальности связывалось с новой деятельностью. Мы можем экспериментировать и обнаружить, каковы вещи в действительности. Легко можно представить, что этот новый подход означал не что иное, как прорыв человеческой мысли в бесконечную область новых возможностей, и поэтому вполне понятно, что церковь в новом дви­жении увидела для себя скорее опасность, чем надежду. Известный процесс против Галилея из-за его выступления в защиту системы Ко­перника означал начало борьбы, которая длилась более столетия.

В этом споре представители естествознания утверждали, что только опыт может претендовать на неоспоримую истину. Они отри­цали право за человеческим авторитетом решать, что в действи­тельности происходит в природе, и считали, что это решение - дело самой природы или в этом смысле самого бога. С другой стороны, представители традиционной религии говорили: если слишком на­правлять наше внимание на материальный мир, на чувственно вос­принимаемое, то мы потеряем связь с важнейшими ценностями чело­веческой жизни, с той частью реальности, которая находится по ту сторону материального мира. Оба эти довода не соприкасаются, и по­тому проблема не может быть разрешена путем какого-либо соглаше­ния или решения.

Между тем естествознание создавало все более ясную и об­ширную картину материального мира. В физике эта картина описы­валась понятиями, которые мы сегодня называем понятиями класси­ческой физики. Мир состоит из вещей, находящихся в пространстве и времени, вещи состоят из материи, а материя вызывает силы и может быть подвергнута воздействию сил. Процессы совершаются путем взаимодействия материи и силы. Каждый процесс является и следствием, и причиной других процессов.

Одновременно отношение человека к природе превращалось из созерцательного в практическое. Теперь уже интересовались не природой, как она есть, а прежде всего задавались вопросом, что с ней можно сделать. Естествознание поэтому превратилось в технику. Каждый успех знания связывался с вопросом, какая практическая польза может быть получена из этого знания. Это нашло место не только в физике; и в химии, и в биологии в основном была та же самая тенденция, и успех новых методов в медицине или сельском хозяйстве решающим образом способствовал распространению нового направления.

Таким образом, в XIX веке естествознание было заключено в строгие рамки, которые определяли не только облик естествознания, но и общие взгляды людей. Эти рамки во многом определялись осно­вополагающими понятиями классической физики, такими, как про­странство, время, материя и причинность. Понятие реальности отно­силось к вещам или процессам, которые мы воспринимаем нашими чувствами или которые могут наблюдаться с помощью усовершен­ствованных приборов, представленных техникой. Материя являлась первичной реальностью. Прогресс науки проявлялся в завоевании материального мира. Польза была знаменем времени.

С другой стороны, эти рамки были настолько узкими и непо­движными, что трудно было найти в них место для многих поня­тий нашего языка, например понятий духа, человеческой души или жизни. Дух включался в общую картину только как своего рода зеркало материального мира, и если свойства этого зеркала изучались в психологии, то ученые всегда впадали в искушение - если продол­жать это сравнение - направить свое внимание больше на механиче­ские, чем на оптические свойства этого зеркала. И здесь еще пытались применять понятия классической физики, особенно понятие причин­ности. Подобным образом и жизнь понималась как физико-хими­ческий процесс, который происходит по законам природы и пол­ностью определяется законом причинности. Это понимание получило сильную поддержку со стороны дарвиновского учения о развитии.

659

Особенно трудно было найти место в этой системе знания для тех сторон реальности, которые составляли предмет традиционной религии и которые теперь представляются более или менее иллюзи­ей. Поэтому в тех европейских странах, где обычно идеи доводились до их логического конца, появилась открытая враждебность по отно­шению к религии, и даже в других странах возникала усиливающая­ся тенденция безразличного отношения к подобным вопросам. Толь­ко этические ценности христианской религии, по крайней мере вна­чале, принимались этим движением. Доверие к научному методу и рациональному мышлению заменило все другие гарантии человече­ского духа.

Если теперь возвратиться к вопросу, что внесла в этот процесс физика нашего века, то можно сказать, что важнейшее изменение, ко­торое было обусловлено ее результатами, состоит в разрушении не­подвижной системы понятий XIX века. Естественно, что и раньше предпринимались попытки выйти из этой неподвижной системы, ко­торая совершенно очевидно была слишком узкой для понимания важнейших сторон действительности. Однако нельзя было выяснить, что является ложным, например, в таких основополагающих поняти­ях, как материя, пространство, время и причинность, которые обыч­но так хорошо себя оправдывали в истории науки. Только экспе­риментальное исследование, проведенное с помощью современной техники, и его математическое истолкование создали основы для критического анализа или, можно сказать, они вызвали критический анализ этих понятий и привели, наконец, к разрушению неподвиж­ной системы.

Это разрушение совершилось путем двух самостоятель­ных шагов. Первым шагом является открытие, происшедшее в связи с теорией относительности, заключающееся в том, что даже такие основополагающие понятия, как пространство и время, могут изме­няться и даже должны изменяться. Эти изменения касаются не столь­ко неточного употребления понятий пространства и времени в обы­денном языке, сколько их точной формулировки в научном языке механики Ньютона, которую ошибочно считали чем-то окончатель­ным. Вторым шагом явилось разъяснение понятия материи, кото­рое было вызвано результатами экспериментов по изучению строе­ния атома. Идея реальности материи, вероятно, являлась самой силь­ной стороной жесткой системы понятий XIX века; эта идея в связи с новым опытом по меньшей мере должна была быть модифициро­вана. Однако понятия, поскольку они принадлежали к обыденному языку, остались в основном нетронутыми. Не возникало никаких трудностей, когда говорили о материи, о фактах или о реальности, описывая атомные опыты и их результаты. Однако научная экстрапо­ляция этих понятий на мельчайшие частицы не могла быть проведе­на простым образом, как представлялось это в классической физике, и как раз это простое представление вело к неверным взглядам на проблему материи.

Новые открытия прежде всего серьезно предостерегали про­тив вынужденного применения физических понятий в областях, к ко­торым они не принадлежат. Некритическое применение понятий классической физики в химии, например, было ошибкой. Поэтому в настоящее время вряд ли склонны считать, что понятия всей физики, а также квантовой теории могут быть успешно прменены в биологии или в других науках. Напротив, пытаются открыть двери для новых понятий, даже в тех науках, где старые понятия весьма полезны для понимания явлений. В особенности стараются избегать поспешных упрощений в тех случаях, когда применение старых понятий пред­ставляется несколько вынужденным или не совсем подходящим.

Кроме того, развитие и анализ современной физики способ­ствуют пониманию, что понятия обыденного опыта, как бы неточны они ни были, по-видимому, являются более устойчивыми при расши­рении нашего знания, чем точные понятия научного языка, которые образуются как идеализация одной весьма ограниченной группы яв­лений. В сущности, это и неудивительно, так как понятия обыден­ного языка образованы путем непосредственной связи с миром, и они описывают реальность; они, правда, не очень хорошо определены и потому с течением времени претерпевают изменения, так как изменя­ется сама реальность, однако они никогда не теряют непосредствен­ной связи с реальностью. С другой стороны, научные понятия пред­ставляют собой идеализации. Они выводятся из экспериментов, про­изведенных с помощью совершенных вспомогательных средств, их значения точно установлены путем аксиом и определений. Только на основе таких точных определений можно связывать понятия с мате­матической схемой и затем математически выводить в этой области бесконечное многообразие возможных явлений. Однако в процессе этой идеализации и точного определения теряется непосредственная связь с реальностью. Понятия всегда очень хорошо подходят к той части реальности, которая является предметом исследования. В дру­гих областях явлений соответствие теряется.

661

Если исходить из этой обоснованной в своей сущности ста­бильности понятий обыденного языка в процессе научного развития, то следует признать, что на основе открытий современной физики наша позиция относительно таких понятий, как бог, человеческая душа, жизнь, должна отличаться от позиции XIX века, так как эти понятия принадлежат именно к естественному языку и потому непо­средственно связаны с реальностью. Конечно, мы должны себе давать отчет в том, что эти понятия не могут быть хорошо определе­ны в научном смысле и что их применение будет приводить к различ­ным внутренним противоречиям; все же мы должны пока эти поня­тия брать так, как они есть, не анализируя и строго не определяя. Мы знаем, что они имеют отношение к реальности. В этой связи, пожа­луй, полезно вспомнить о том, что даже в самой точной науке, в ма­тематике, не может быть устранено употребление понятий, содер­жащих внутренние противоречия. Например, хорошо известно, что понятие бесконечности ведет к противоречиям, однако практически было бы невозможно построить без этого понятия важнейшие разде­лы математики.

Общая тенденция человеческого мышления в XIX веке вела к возрастающей вере в научный метод и в точные рациональные поня­тия; эта тенденция связывалась с всеобщим скепсисом в отношении тех понятий обыденного языка, которые не входили в замкнутые рам­ки научного мышления, например понятий религии. Современная физика во многих случаях еще усилила этот скепсис, однако в то же время она встала против переоценки самих научных понятий, вооб­ще против слишком оптимистического взгляда на прогресс и, нако­нец, против самого скепсиса. Скепсис в отношении точных научных понятий не означает, что должны существовать абсолютные границы применения рационального мышления. Напротив, можно сказать, что в определенном смысле человеческая способность к познанию безгранична. Однако существующие научные понятия подходят толь­ко к одной очень ограниченной области реальности, в то время как другая область, которая еще не познана, остается бесконечной. В лю­бом случае, где мы переходим от познанного к непознанному, мы на­деемся нечто понять, но одновременно, пожалуй, необходимо при этом подчеркнуть новое значение слова «понимать». Мы знаем, что всякое понимание в конце концов покоится на обычном языке, так как только в этом случае мы уверены в том, что не оторвались от реальности, и поэтому мы должны быть настроены скептически про­тив любого вида скепсиса в отношении этого обычного языка и его основных понятий и должны этими понятиями пользоваться так, как ими пользовались во все времена. Быть может, таким образом совре­менная физика открыла дверь новому и более широкому взгляду на отношения между человеческим духом и реальностью.

Современное естествознание проникает в наше время в другие части света, где культурные традиции сильно отличаются от европей­ской цивилизации. Наступление новой естественно-научной и техни­ческой деятельности должно вызвать там гораздо более сильные по­трясения, чем в Европе, так как изменения в условиях жизни, проис­ходившие в Европе постепенно в течение 2-3 столетий, там должны произойти в течение нескольких десятков лет. Нужно ожидать, что эта новая деятельность во многих случаях проявляется как разруше­ние старой культуры, как бесцеремонное и варварское вмешатель­ство, нарушающее зыбкое равновесие, на котором зиждется все чело­веческое счастье. Этих последствий, к сожалению, нельзя избежать, с ними надо примириться как с характерной чертой нашего времени. И все же даже в этом отношении революционный дух современной физики до некоторой степени может помочь привести в соответствие древние традиции с новыми тенденциями в мышлении. Так, напри­мер, большой научный вклад в теорию физики, сделанный в Япо­нии после войны, может рассматриваться как признак определенной взаимосвязи традиционных представлений Дальнего Востока с фи­лософской сущностью квантовой теории. Вероятно, легче привык­нуть к понятию реальности в квантовой теории в том случае, если нет привычки к наивному материалистическому образу мыслей, гос­подствовавшему в Европе еще в первые десятилетия нашего века.

Естественно, эти замечания не должны пониматься как недо­оценка вредного влияния, которое, вероятно, привносится или еще будет привнесено старыми культурными традициями в процессе на­учного прогресса. Но так как все это развитие давно вышло из-под контроля человека, то мы должны признать его как одну из суще­ственных черт нашего времени и попытаться, насколько возможно, связать это развитие с теми человеческими ценностями, которые яв­лялись целью древних культурных и религиозных традиций.

При этом имеет смысл привести одну притчу из истории рели­гии хасидов. Жил старый раввин, священник, который был известен своей мудростью и к которому люди шли за советом. Пришел к нему

663

один человек в отчаянии от всех происходивших вокруг него измене­ний и стал жаловаться на все то зло, которое происходит по причине так называемого технического прогресса. «Разве имеет цену весь технический хлам, - сказал он, - когда думают о действительной цен­ности жизни?». Раввин ответил: «Все в мире может способствовать нашему знанию: не только то, что создал бог, но и все то, что сделал человек». - «Чему мы можем научиться у железной дороги?» - спро­сил в сомнении пришедший. «Тому, что из-за одного мгновения мож­но упустить все». - «А у телеграфа?» - «Тому, что за каждое слово надо отвечать». - «У телефона?» - «Тому, что там слышат то, что мы здесь говорим». Пришедший понял, что думал раввин, и пошел своей дорогой.

Наконец, современное естествознание врывается в те страны, в которых в течение нескольких десятилетий создавались новые положения веры как основа для новых могучих общественных сил. В этих странах современная наука обнаруживает себя как в отноше­нии содержания этих положений веры, ведущих свое начало от евро­пейских философских идей XIX в. (Гегель и Маркс), так и в отноше­нии феномена веры, который не признает никакого компромисса с другими взглядами. Так как современная физика из-за своей прак­тической пользы и в этих странах играет большую роль, то едва ли можно избежать того, что и там будет ощущаться ограниченность новых положений веры теми, кто действительно понимает современ­ную физику и ее философское значение. Поэтому для будущего будет, по-видимому, плодотворным духовный обмен между естество­знанием и новым политическим учением. Естественно, что не надо переоценивать влияние науки. Но открытость современного есте­ствознания, вероятно, в состоянии помочь большим группам людей понять, что новые положения веры для общества не так важны, как предполагалось до сих пор. Таким образом, влияние современной науки может оказаться очень благотворным для развития терпимости к иным идеям и потому стать весьма полезным.

С другой стороны, необходимо гораздо более серьезно отно­ситься к феномену слепой безусловной веры, чем к специальным фи­лософским идеям XIX века. Мы не можем закрыть глаза перед фак­том, что едва ли когда-нибудь большое число людей сможет иметь обоснованное мнение о правильности определенных общих идей или положений веры. Поэтому слово «вера» для этого большинства лю­дей никогда не означает «знание истины», а понимается только как «то, что является основой жизни». Легко можно понять, что вера в этом втором смысле много крепче и прочнее. Она остается непоколе­бимой даже при столкновении с непосредственно противоречащим опытом, и потому ее не может поколебать новое знание. История прошедших десятилетий на многих примерах учит тому, что этот второй вид веры часто поддерживается и тогда, когда он полностью противоречит сам себе, и что его конец приходит только со смертью верующих. Наука и история учат нас тому, что второй вид веры может представлять большую опасность для тех, кто подпадает под его влияние. Но это понимание ничего не дает, поскольку не извест­ны способы, какими можно преодолеть эту веру; этим объясняется, что этот род веры всегда принадлежал к значительным силам чело­веческой истории. Исходя из научных традиций XIX века, можно было бы надеяться, что всякая вера должна основываться на рацио­нальном анализе всех аргументов, на последовательных умозаклю­чениях и что иной род веры, при котором настоящая или кажущаяся истина принимается просто как основа жизни, вообще не должен иметь места.

Безусловно, глубокое размышление, основанное на чисто ра­циональных аргументах, может предохранить нас от многих ошибок и заблуждений, так как оно предполагает учет новых условий и пото­му может стать необходимой предпосылкой жизни. Однако если раз­мышлять об опыте современной физики, то легко прийти к выводу, что всегда должна быть принципиальная дополнительность между размышлением и решением. В практической жизни едва ли вероятно, чтобы возможное решение охватывало все аргументы «за» и «про­тив», и потому приходится всегда действовать на базе недостаточно­го знания. Решение в конце концов принимается посредством того, что отбрасываются все аргументы - и те, которые продуманы, и те, к которым можно прийти путем дальнейших рассуждений. Решение, быть может, является результатом размышления, но одновременно оно и кончает с размышлением, исключает его. Даже важнейшие решения в жизни всегда, пожалуй, содержат неизбежный элемент иррациональности. Само решение необходимо, так как должно быть что-то, на что мы можем полагаться, а именно основное положение, которое направляет наши действия. Не имея такого прочного отправ­ного пункта, наши действия потеряли бы всякую силу. Жизненную основу образует иррациональное выявление действительной или ка­жущейся истины или смешения этих истин. Этот факт, с одной сто­роны, дает нам право оценить жизненные основы общества прежде всего по особенностям морали, в которых они проявляются, и, с дру­гой стороны, подготавливает нас уважать также и жизненные прин­ципы других обществ, которые сильно отличаются от наших.

665

Если мы хотим сделать общий вывод из этих мыслей о проник­новении современной науки в различные области жизни, то возмож­но установить, что современная физика представляет собой только одну, хотя и весьма характерную, сторону общего исторического про­цесса, имеющего тенденцию к объединению и расширению нашего современного мира. Этот процесс сам по себе привел бы к уменьше­нию политической напряженности, которая в наше время представ­ляет большую опасность. Но этот процесс сопровождается другим процессом, который действует в прямо противоположном направле­нии. Именно тот факт, что многие народы осознают этот процесс объединения, ведет в существующих цивилизованных странах к подъему всех сил, которые стремятся обеспечить своим традицион­ным ценностям возможно более полное влияние в окончательном со­стоянии единства. Из-за этого возникает напряженность, и оба конку­рирующих процесса так тесно связаны между собой, что каждое уси­ление процесса объединения, например путем нового технического прогресса, тотчас усиливает борьбу за конечное влияние и потому способствует неуверенности на промежуточном этапе. Современная физика в этом опасном процессе объединения играет, пожалуй, толь­ко подчиненную роль. Однако в двух решающих пунктах она, по-ви­димому, помогает направить развитие по мирным рельсам. Во-пер­вых, она показывает, что применение оружия в этом процессе имело бы чудовищные последствия; во-вторых, своей доступностью для многих исторически сложившихся способов мышления она пробуж­дает надежду, что в окончательном состоянии различные культурные традиции, новые и старые, будут сосуществовать, что весьма разно­родные человеческие устремления могут быть соединены для того, чтобы образовать новое равновесие между мыслями и действием, между созерцательностью и активностью.

Печатается по изданию: Гейзенберг В. Физика и философия. М.: Наука, 1989. С. 119-131.

Примечание

¹ ...в Женевской организации CERN... - Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, Европейская организация ядерных исследований -международный центр, расположенный близ Женевы; основан в 1954 г. для координации фундаментальных исследований ряда западноевропейских стран в области физики элементарных частиц и ядра.

Эвристические вопросы

1. Что Гейзенберг понимает под «взаимопомощью естествознания и техники» в истории культуры?

2. В чем заключалось мировоззренческое значение исследований Галилея в области механики?

3. На каком этапе отношение человека к природе превратилось из созерцательного в практическое?

4. Каким образом дарвиновское учение об эволюции поддержало детерминистскую установку в исследовании природы?

5. Каково соотношение между познанным и непознанным в истории науки?

667

А. Эйнштейн

Эйнштейн (Einstein), Альберт (1879—1955) - физик. Родился в г. Ульме (Германия) в семье инженера. С 14 лет поселился в Швейцарии. По оконча­нии в 1900 г. Цюрихского политехникума был учителем сначала в г. Винтер-туре, затем в г. Шафхаузене. В 1902 г. получил место эксперта в федераль­ном патентном бюро в Берне. Здесь он работал до 1909 г. На эти годы при­ходится первый период его научной деятельности (создание специальной или частной теории относительности, квантовой концепции света, работы по теории броуновского движения). В 1909 г. он становится профессором Цюрихского университета (1909-1911), затем занимает кафедру теорети­ческой физики немецкого университета в Праге (1911-1912). В 1912 г. Эйн­штейн возвратился в Цюрих в качестве профессора Цюрихского политехни­кума. В 1913 г. Эйнштейн был избран членом Прусской АН и в 1914 г. пере­ехал в Берлин, где в течение ряда лет был директором физического инсти­тута и профессором Берлинского университета. В 1907-1916 гг. Эйнштейн создал общую теорию относительности и тем завершил труд, составивший основное содержание его научного творчества. В этот же берлинский пери­од своей деятельности Эйнштейн развивал далее квантовую теорию света. За заслуги в области теоретической физики и особенно за открытие законов фотоэффекта Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия за 1921 г. С начала 1920-х годов признание теории относительности в научном мире стало всеобщим; в этот же период против нее в ряде стран развернулась борьба со стороны некоторых ее противников, принявшая особенно острые формы в Германии после захвата власти нацистами. В 1933 г. Эйнштейн вы­нужден был покинуть Германию. Впоследствии в знак протеста против на­цистских гонений он отказался от германского подданства и от звания члена Прусской АН и переехал в Принстон (США), где жил вплоть до своей смер­ти и работал в Принстонском институте фундаментальных исследований. В этот период своей деятельности Эйнштейн занимался главным образом дальнейшим обобщением теории относительности (единая теория поля, во­просы космологии).

Одно из основных положений специальной (частной) теории относи­тельности утверждает полную равноправность всех инерциальных систем отсчета. Тем самым отвергается существование абсолютного пространства и абсолютного времени, фигурирующих в Ньютоновой физике. Оказывается, что лишь некоторое сочетание неразрывно связанного пространства и вре­мени имеет абсолютный смысл. Математическим выражением этого так на­зываемого принципа относительности является принцип ковариантности за­конов природы. Именно согласно теории относительности все физические закономерности, имеющие объективное значение, сохраняют свое значение при переходе к любой системе отсчета (в данном случае инерциальной), если в формулировке этих законов правильно учтены свойства простран­ства и времени. В рамках специальной теории относительности ковариант­ность законов природы можно рассматривать как отражение объективного свойства пространства и времени, которое можно назвать свойством одно­родности.

Следует отметить, что почти одновременно французский математик А. Пуанкаре опубликовал исследование, в котором очень близко подошел к специальной теории относительности и, в частности, тоже выдвинул и раз­вил концепцию ковариантности (сохранения формы) законов при преобразо­ваниях от одной инерциальной системы отсчета к другой.

После 1905 г. развитие специальной теории относительности своди­лось к выработке более удобных математических средств (немецкий ученый Г. Минковский) и к применению этой теории к многочисленным частным вопросам. Сам Эйнштейн перешел к изучению пространственно-времен­ных отношений в более общем случае, когда изменение системы отсчета не сводится к переходу из одного инерциального движения в другое, а носит произвольный характер, и к распространению на этот случай принципа ковариантности законов природы. Эйнштейн обратил внимание на то, что существует полная эквивалентность между переходом из инерциальной си­стемы в систему прямолинейно, но неравномерно движущуюся, с одной сто­роны, и появлением нового поля тяготения - с другой. Эта эквивалентность выражается так называемым принципом эквивалентности. Поэтому про­блема ковариантности неизбежно переплетается с проблемой тяготения (гравитации). К 1916 г. Эйнштейн создал общую теорию относительности, основанную на соединении принципа эквивалентности и принципа относи­тельности. Она является релятивистской теорией тяготения. Здесь простран­стве—время уже не являются однородными. Эйнштейн показал, что в присут­ствии тел, создающих поле тяготения, метрика, т. е. количественные меры пространства и времени, иная, чем в отсутствии этих тел.

Значение деятельности Эйнштейна в истории науки определяется, во-первых, тем, что специальная теория относительности и квантовая теория света являются основой всей современной физики, основой для исследова­ния атома, ядра и подобных элементарных частиц, а общая теория относи­тельности - основой для изучения космологических проблем. Во-вторых, изменение представлений о пространстве, времени, тяготении и их взаим­ной связи приобрело новое методологическое, философское значение. Оно означает переход от механистических ньютоновских представлений, сводив­шихся к тому, что пространство и время рассматривались не как форма су­ществования материи, а сами по себе, в отрыве друг от друга и от материи, к последовательно материалистическим воззрениям. В-третьих, появление частной теории относительности оказало революционизирующее влияние на характер развития физики. До Эйнштейна в естествознании почти безраз­дельно господствовало механистическое представление о неизменности ус­тановленных законов. Идея о том, что экспериментальное проникновение в новую область явлений может привести к установлению принципиально но­вых воззрений и коренным образом изменить понимание прежних, была чужда естествоиспытателям. В настоящее время эта точка зрения стала в фи­зике необходимой.

с чувственными ощущениями, тем труднее нам понять его значение. В частности, это относится к донаучным понятиям, которыми мы привыкли пользоваться с детства. Вспомним понятия, связанные со словами «где», «когда», «почему», «быть», выяснению которых были посвящены бесчисленные тома философских книг. В наших рассуж­дениях мы находимся в положении не лучшем, чем рыба, пытаю­щаяся выяснить, что такое вода.

669

Пространство-время

Теория относительности привела к радикальному изменению в науч­ной концепции пространства и времени, метко охарактеризованному знаменитым изречением Минковского: «Отныне пространство само по себе и время само по себе превратились просто в фикцию, лишь свое­го рода союз их сохраняет независимое существование». Это объеди­нение, называемое «пространство-время», и составляет предмет дан­ной статьи. Поскольку содержание ее представляется весьма трудным, большинство читателей, вероятно, предпочтет сначала прочитать в ка­честве элементарного введения статью «Относительность».

Все наши мысли и понятия обусловлены чувственными ощу­щениями и имеют смысл только в связи с этими чувственными ощу­щениями. Однако, с другой стороны, они представляют собой про­дукты спонтанной деятельности нашего сознания; поэтому они нико­им образом не являются логическим следствием содержания этих чувственных ощущений. Если же мы хотим понять сущность ком­плекса абстрактных понятий, то должны изучать взаимосвязи между понятиями и высказываниями о понятиях, с одной стороны, и иссле­довать, как они связаны с ощущениями, с другой.

Пока речь идет о том, каким образом понятия связаны друг с другом и с ощущениями, принципиальной разницы между система­ми понятий науки и понятиями повседневной жизни не существует. Системы понятий науки вырастали из понятий повседневной жизни, видоизменяясь и совершенствуясь в соответствии с предметом и целью рассматриваемой науки.

Чем более универсальным является понятие, тем чаще встре­чается оно в нашем мышлении, чем более косвенной будет его связь

Пространство

В этом разделе мы рассмотрим смысл слова «где», т. е. смысл про­странства. Оказывается, что в наших индивидуальных примитив­ных ощущениях не содержится ничего, что можно было бы считать пространственным. Скорее то, что называется пространственным, связано с чем-то вроде порядка материальных объектов опыта. По­этому прежде понятий, относящихся к пространству, должно суще­ствовать понятие «материальный объект». Это - логически первич­ное понятие. В этом легко убедиться, анализируя пространственные понятия, например «рядом», «касание» и т. д., другими словами, оты­скивая их эквиваленты в опыте. Понятие «объект» представляет со­бой способ описания существования во времени или же способ опи­сания факта непрерывности комплексов опыта. Таким образом, су­ществование объектов принадлежит к сфере понятий, смысл понятий «объекты» целиком определяется их (интуитивной) связью с группа­ми элементарных чувственных ощущений. На этой связи основана иллюзия, будто первичные ощущения дают нам непосредственные сведения об отношении материальных тел (которые существуют в ко­нечном счете лишь постольку, поскольку мы мыслим о них).

В указанном смысле мы располагаем (косвенно) ощущением касания двух тел. Большего, чем привлечь внимание к этому, нам не требуется, так как, выделяя индивидуальные ощущения, на которые намекает это утверждение, мы ничего не выигрываем для наших целей. Многие тела можно привести в постоянное соприкосновение друг с другом различными способами. Поэтому мы говорим об относительном расположении тел. Общие законы расположения составляют в основном предмет геометрии. Это верно, по крайней мере, в том случае, если мы не хотим ограничиваться теоремами, встречающимися в этой отрасли знаний, в виде соотношений меж­ду бессодержательными словами, построенных по определенным правилам.

671

Донаучное мышление. Какой же смысл имеет понятие «прост­ранство», с которым мы сталкиваемся и в донаучном мышлении? Понятие пространства в донаучном мышлении характеризуется следующим предложением: «Мы можем мысленно убрать вещи, но не пространство, которое они занимают». Это выглядит так, как будто мы без какого-либо предварительного опыта имеем понятие, или даже представление, о пространстве и как будто с помощью этого априорного понятия мы упорядочиваем наши чувственные ощущения. С другой стороны, пространство выглядит как физи­ческая реальность, как вещь, существующая независимо от нашего сознания, подобно материальным объектам. Под влиянием этого взгляда на пространство фундаментальные понятия геометрии -точка, прямая, плоскость - считались даже самоочевидными. Фун­даментальные принципы, которым подчинялись эти понятия, счи­тались безусловно справедливыми и в то же время обладающими объективным содержанием. Без каких-либо колебаний приписыва­ли объективный смысл таким фразам, как «три эмпирически задан­ных тела (практически бесконечно малых) лежат на одной прямой», не требуя для подобных утверждений физического определения. Слепая вера в очевидность и непосредственный реальный смысл понятий и теорем геометрии была подорвана только созданием неевклидовой геометрии.

Земля как тело отсчета. Исходя из представления о том, что все пространственные понятия связаны с ощущением соприкоснове­ния твердых тел, легко увидеть, как возникло понятие «простран­ство», т. е. как появилось нечто, не зависящее от тел и все же вопло­щающее их возможные расположения. Если имеется система сопри­касающихся тел, покоящихся одно относительно другого, то неко­торые из них можно заменить на другие. Это свойство допускать подстановки интерпретируется как «доступность пространства». Пространство означает свойство, благодаря которому твердые тела могут занимать разные положения. Представление о том, что про­странство есть нечто, находящееся в гармонии с самим собой, воз­никло, вероятно, потому, что в донаучном мышлении положения всех тел относились к одному телу (телу отсчета), а именно к Земле. В научном мышлении Земля заменяется системой координат. Утверждение, что можно поместить в ряд одно за другим неограни­ченное число тел, означает, что пространство бесконечно. В донауч­ном мышлении понятия «пространство», «время» и «тело отсчета» едва ли различались вообще. Место или точка в пространстве всегда понималось как материальная точка на теле отсчета.

Геометрия Евклида. Рассматривая геометрию Евклида, мы ясно видим, что она изучает законы, управляющие положениями твердых тел. Она использует глубокую идею - свести все соотноше­ния между телами и их взаимными положениями к очень простому понятию «отрезка». Отрезок предполагает наличие твердого тела, на котором взяты две материальные точки (метки). Понятие равенства отрезков (и углов) сводится к опытам, включающим совмещения; это же относится к теоремам конгруэнтности. Но евклидова геометрия в том виде, в каком она была сформулирована Евклидом, использует фундаментальные понятия «прямая», «плоскость», по-видимому, не связанные (во всяком случае столь непосредственно) с ощущениями, относящимися к положению твердых тел. (При этом следует заме­тить, что понятие можно свести к понятию отрезка. Намек на это со­держится в теореме: «Прямая есть кратчайшее расстояние между двумя точками». Эта теорема прекрасно служила определением пря­мой линии, хотя в логической структуре выводов это определение не играло роли.) Кроме того, геометры интересовались больше логиче­ским выводом геометрических теорем из нескольких положенных в основу аксиом, чем выяснением связи своих фундаментальных понятий с ощущениями... <...> Мы хотели лишь показать, каким об­разом все понятия геометрии сводятся к понятию отрезка. Мы могли бы с таким же успехом считать, что весь базис геометрии Евклида в сжатом виде заключается в упомянутой выше теореме.

Связь с эмпирическими основами устанавливалась бы тогда с помощью дополнительной теоремы. Координаты можно и должно выбрать так, что две пары точек, разделенные равными интервалами, вычисленными по теореме Пифагора, могут совмещаться на одном соответствующим образом выбранном отрезке (на твердом теле). По­нятия и теоремы евклидовой геометрии можно получить из теоремы Пифагора, не вводя представления о твердых телах. Но тогда эти по­нятия и теоремы не будут обладать содержанием, допускающим опытную проверку. Они будут не «истинными», а всего лишь логиче­ски правильными теоремами с чисто формальным содержанием.

Трудности. Серьезная трудность в изложенной выше интер­претации геометрии заключается в том, что твердое тело в нашем опыте не соответствует точно геометрическому телу. На нем не суще­ствует абсолютно определенных меток; к тому же температура, дав­ление и другие условия изменяют законы, связанные с положением. Следует также напомнить, что структурные составляющие материи (например, атомы и электроны), изучаемые физикой, в принципе не тождественны твердым телам, но тем не менее к ним и их частям

673

применяются понятия геометрии. По этой причине последователь­ные мыслители не были склонны придавать фактическое реаль­ное содержание одной только геометрии. Они полагали, что пред­почтительнее придавать эмпирическое содержание геометрии и физике вместе.

Это представление, конечно, менее уязвимо, чем изложенное выше. В атомной теории оно является единственным последователь­ным представлением. Тем не менее было бы неразумно отказываться от первого представления, на котором строится геометрия. Это утверждение существенно основывается на том, что идеально твер­дое тело является абстракцией, прочно укоренившейся в формули­ровках законов природы.

Основания геометрии. Перейдем теперь к вопросу: что являет­ся априори несомненным, или необходимым, соответственно в гео­метрии (доктрина пространства) или в ее основаниях? Прежде мы думали - все; теперь мы думаем - ничто. Уже понятие «отрезок» является логически произвольным; вовсе не обязаны существовать вещи, соответствующие ему даже приближенно. Аналогичное заме­чание можно сделать о понятиях прямой, плоскости, о трехмерности пространства и о справедливости теоремы Пифагора. Даже доктрина континуума никоим образом не дана нам в природе человеческого мышления, так что с точки зрения теории познания чисто топологи­ческим соотношениям нельзя придавать большего значения, чем дру­гим соотношениям...

...В старой механике не разрешалось применять системы коор­динат, состояние движения которых отличалось бы от состояния дви­жения, выражаемого этими уравнениями. В этом смысле мы говорим об «инерциальных системах». В этих привилегированных инер-циальных системах мы сталкиваемся с новым свойством простран­ства, относящимся к геометрии. Точнее, это свойство не собственно пространства, а четырехмерного континуума, объединяющего время и пространство.

Появление времени. Здесь впервые в явном виде в наше рас­смотрение входит время. На практике пространство (место) и время всегда встречаются вместе. Всякое событие, происходящее в мире, определяется пространственными координатами х, у, z к временной координатой t. Таким образом, физическое описание было четырех­мерным с самого начала. Однако этот четырехмерный континуум ка­зался разделенным на трехмерный пространственный и одномерный временной континуумы. Это кажущееся разделение обязано своим происхождением иллюзии, будто понятие «одновременность» имеет самоочевидный смысл, а эта иллюзия возникает потому, что мы по­лучаем сведения о близких событиях почти мгновенно, с помощью световых сигналов.

Эта вера в абсолютный смысл одновременности была разру­шена законом распространения света или, другими словами, электро­динамикой Максвелла-Лоренца... Таким образом, стало очевидным, что существует произвол в разбиении четырехмерного простран­ственно-временного континуума на временной и пространственный континуумы...

Концепция пространства и времени видоизменяется еще боль­ше в общей теории относительности, так как эта теория отрицает, что пространственное сечение пространственно-временного континуума является евклидовым. Следовательно, она утверждает, что для отно­сительных положений тел, постоянно находящихся в соприкоснове­нии, евклидова геометрия несправедлива. <...>

Время

Физическое понятие времени отвечает понятию, присущему интуи­тивному мышлению. Но такое понятие восходит к порядку во време­ни ощущений индивидуума, и этот порядок мы должны принимать как нечто первично данное. Некто ощущает момент «теперь» или, выражаясь точнее, чувственное ощущение в данный момент, соеди­ненное с воспоминанием о (прежних) чувственных ощущениях. Это и есть причина того, что чувственные ощущения, по-видимому, обра­зуют временные ряды ощущений, основанные на оценках «раньше» и «позже». Эти ряды могут повторяться, и тогда они могут быть опо­знаны. Они могут также повторяться неточно, с заменой некоторого числа событий другими, причем характер повторения для нас не утрачивается. Таким образом, мы приходим к представлению време­ни в виде некоего одномерного каркаса, который можно заполнить ощущениями разными способами. Одни и те же ряды ощущений от­вечают тем же субъективным интервалам времени.

Переход от этого «субъективного» времени («Ich-Zeit») к поня­тию времени донаучного мышления связывается с возникновением идеи о существовании реального внешнего мира, независимого от субъекта. В этом смысле (объективное) событие ставится в соответ­ствие с субъективным ощущением. В таком же смысле «субъектив­ное» время ощущения сопоставляется с «временем» соответствую­щего «объективного» события. В противоположность ощущениям внешние события и их порядок во времени претендуют на справед­ливость для всех субъектов.

675

Этот процесс объективизации не представлял бы никаких за­труднений, если бы временной порядок ощущений, соответствую­щих рядам внешних событий, был одинаковым для всех индивидуу­мов. В случае непосредственных зрительных восприятий в нашей повседневной жизни это соответствие является точным. Именно по­этому идея о существовании объективного порядка во времени стала столь широко распространенной. При более подробном рассмотре­нии идеи объективного мира внешних событий оказалось необходи­мым установить более сложную зависимость между событиями и ощущениями. Впервые это было сделано с помощью инстинктивных правил мышления, в которых особенно важную роль играет понятие пространства. Процесс усложнения понятий ведет в конечном счете к естественным наукам.

Измерение времени производится с помощью часов. Часы -это такой прибор, который автоматически проходит последовательно через (практически) одинаковые ряды событий (период). Число пройденных периодов (время по часам) служит мерой времени. Смысл этого определения совершенно ясен, если событие происхо­дит в непосредственной пространственной окрестности часов; тогда все наблюдатели независимо от своего положения (зрительным путем) отметят одинаковое время по часам одновременно с событи­ем. До создания теории относительности преполагалось, что понятие одновременности имеет абсолютный объективный смысл и для со­бытий, разделенных в пространстве. Это предположение было опро­вергнуто открытием закона распространения света. В самом деле, если скорость света в пустоте оказывается величиной, не зависящей от выбора (или, другими словами, от состояния движения) инер­циальной системы, к которой она относится, то нельзя придавать ни­какого абсолютного смысла понятию одновременности событий, раз­деленных пространственным расстоянием. Более того, в каждой инерциальной системе должно быть определено свое особое время. Если же для отсчета не используется никакая система координат (инерциальная система), то не имеет смысла и утверждать, что собы­тия в разных точках пространства происходят одновременно. Имен­но вследствие этого пространство и время сливаются в единый четы­рехмерный континуум.

Печатается по изданию: Эйнштейн А. Пространстве—время // Мир физики. Кн. 1. М., 1992. С. 208-220.

Эвристические вопросы

1. Каким образом Эйнштейн связывает понятие пространства с понятием «порядка материальных объектов опыта»?

2. В чем заключаются основные признаки пространства согласно донаучному мышлению?

3. В какой мере специальная и общая теории относительности воздействуют на понятия пространства и времени?

4. Каковы доводы Эйнштейна в пользу существования единого четырехмерного континуума пространства-времени?

5. Какова связь между евклидовой геометрией и физикой твердых тел?

6. Что составляет предмет геометрии и почему нет отдельной науки о структуре времени, аналогичной той, которая имеется о структуре про­странства?

7. Каково соотношение понятий «Земля» и «система координат»?

677

М.В. Келдыш

Келдыш, Мстислав Всеволодович (1911-1978) - советский ученый в облас­ти механики и математики. Академик АН СССР. Его работы посвящены раз­личным вопросам механики и математики, теории колебаний, аэродинами­ки, теории волн на поверхности тяжелой жидкости, удару о воду, исследо­ванию приближенного интегрирования дифференциальных уравнений, тео­рии потенциала, конформным отображениям, теории собственных функций и собственных значений параметров для несамосопряженных дифферен­циальных уравнений и некоторым другим вопросам. В области гидромеха­ники работал над развитием теории неустановившихся движений крыла. Им доказана для газа теорема Жуковского. Впервые дал теорию разреши­мости задачи Дирихле в зависимости от характера граничных данных. Он поставил и разрешил основные задачи устойчивости решений проблемы Дирихле. Руководил рядом совместных космических программ, включая полеты человека в космос.

Баллистические возможности составных ракет

При решении проблемы стрельбы с помощью ракет на большие даль­ности одной из главных задач является получение высоких конечных скоростей в конце активного участка. Так как стрельба на большие дальности требует весьма больших скоростей, приближающихся к круговой, то развитие конструкции ракеты в настоящее время цели­ком подчинено стремлению увеличить ее конечную скорость. Круп­ным успехом было освоение насосного способа подачи жидких ком­понентов топлива. Это позволило снизить вес конструкции ракеты и вместе с тем повысить давление в камере сгорания двигателя, что благоприятно сказалось на его удельной тяге. Благодаря этим двум обстоятельствам конечная скорость ракеты существенно возросла. Так, ракета 2Р достигает конечной скорости порядка 2300 м/с, чему соответствует дальность полета приблизительно 650 км. Еще боль­шую конечную скорость (примерно 4700 м/с) должна иметь ракета ЗР. Дальность полета указанной ракеты около 3000 км.

С точки зрения еще большего увеличения дальности полета ракеты и решения проблемы стрельбы на дальность порядка 3000-10 000 км первоочередная задача заключается в том, чтобы выявить основное направление развития конструкции ракеты, позволяющее в короткий срок достигнуть высоких конечных скоростей, оставаясь в рамках современных технических возможностей.

Общее исследование движения ракеты показывает, что суще­ствует три способа увеличения ее конечной скорости. Конечная ско­рость ракеты может быть увеличена путем повышения удельной тяги двигателя, путем повышения отношения начального веса раке­ты к весу разгоняемого полезного груза и, наконец, путем снижения веса конструкции. Кроме этого, не существует никаких других спо­собов, позволяющих существенно улучшить показатели ракеты. Таким образом, говоря о перспективах значительного увеличения ко­нечной скорости ракеты и повышения дальности ее полета, следует говорить о перспективах повышения удельной тяги двигателя, повы­шения отношения начального веса ракеты к весу полезного груза, а также о перспективах снижения веса конструкции. <...>

Что касается снижения веса конструкции, то оно может быть осуществлено двояким образом. Наряду с прямым снижением веса конструкции, которое достигается применением легких сплавов и усовершенствованием самой конструкции, возможен и другой способ снижения, заключающийся в сбрасывании частей конструк­ции ракеты в полете. Подобное сбрасывание, вообще говоря, экви­валентно некоторому прямому снижению веса конструкции. Одна­ко, в то время как существенное снижение веса конструкции пря­мым путем связано со значительными трудностями, применение сбрасывания элементов конструкции в полете позволяет добиться необходимого эффекта средствами, доступными для современ­ного ракетостроения. Ракеты, не сбрасывающие в полете элементы своей конструкции, будем называть простыми ракетами. Конечная скорость простой ракеты может быть увеличена только за счет по­вышения удельной тяги двигателя, повышения отношения началь­ного веса ракеты к весу полезного груза, а также за счет прямого снижения веса конструкции. Выше отмечалось, что проведение указанных мероприятий встречает большие трудности, вследствие чего возможность быстрого увеличения конечной скорости простой ракеты до величины, близкой к круговой скорости, в настоящее вре­мя весьма сомнительна.

Ракеты, сбрасывающие в полете элементы своей конструкции, будем называть составными ракетами. Так как даже небольшое чис­ло сбрасываний эквивалентно существенному снижению веса кон-

679

струкции, то составные ракеты способны достигнуть высоких ко­нечных скоростей с использованием обычного топлива, при этом не требуется создания конструкций, по своему совершенству зна­чительно превосходящих современные конструкции. Благодаря этому применение составных ракет в настоящее время является одним из наиболее многообещающих способов достижения больших конечных скоростей и дальностей полета. Исследование баллисти­ческих возможностей составных ракет приобретает при этом осо­бую актуальность. Этому вопросу и выявлению рациональных схем, позволяющих решить проблему стрельбы на дальности порядка 3000-10 ООО км, и посвящена настоящая работа. Вместе с тем в гла­ве I рассматриваются баллистические возможности простой ракеты, что позволяет составить более полное представление о перспективах использования ракет.

Составные ракеты, сбрасывающие в полете элементы своей конструкции, можно разделить на два основных класса - составные ракеты питающего типа и составные ракеты несущего типа.

В составных ракетах питающего типа отдельные составляю­щие части связаны между собой общими топливными магистралями, благодаря чему они могут обмениваться топливом. Ракеты этого типа являются наиболее совершенными, так как позволяют осуще­ствлять непрерывную работу всех двигателей при наиболее полном сбрасывании освободившихся от топлива частей конструкции. Составные ракеты питающего типа были впервые предложены К.Э. Циолковским в одной из его последних работ¹.

В составных ракетах несущего типа отдельные составляющие части просто скреплены между собой, в результате чего они могут двигаться как единое целое. Составные ракеты несущего типа яв­ляются более простыми, чем ракеты питающего типа, так как они не требуют общих топливных магистралей и связанной с ними системы клапанов. Примером составной ракеты несущего типа является так называемая ступенчатая ракета, которая долгое время оставалась единственной известной схемой составной ракеты.

В настоящей работе мы будем рассматривать составные раке­ты как питающего, так и несущего типа.

Весьма интересным с практической точки зрения случаем для обоих отмеченных выше типов составной ракеты является случай, когда в качестве составляющих частей составной ракеты исполь­зуются стандартные ракеты, предназначенные для индивидуального пуска. Подобные составные ракеты М.К. Тихонравов называет паке­тами². Идея создания пакетов была выдвинута К.Э. Циолковским в указанной выше работе. Исследованию питающих пакетов посвя­щены также работы М.К. Тихонравова и И.М. Ядунского.

Использование пакетов позволяет наиболее просто осуще­ствить составную ракету, так как при этом можно основываться на существующих образцах ракет. При этом важной задачей является разработка рациональных схем пакетов, позволяющих использовать стандартные ракеты с наименьшей их модификацией. Рассмотрению пакетов посвящена глава II настоящей работы. Наряду с общим ана­лизом вопроса, позволяющим выявить влияние основных факторов, изучены более детально пакеты, составленные из трех и пяти стан­дартных ракет. Исследованы пакеты как питающего, так и несущего типа. Для оценки баллистических возможностей пакетов из суще­ствующих и проектируемых типов ракет приведены результаты рас­четов для пакетов из ракет типа 2Р и ЗР. При этом показано, в част­ности, что пакеты из трех ракет типа ЗР дают возможность решить проблему стрельбы на дальности 3000-10 000 км.

Использование пакетов позволяет наиболее просто реализо­вать идею составной ракеты. Ясно, однако, что пакет не исчерпывает принципиальных возможностей составной ракеты, поскольку со­ставляющие его стандартные ракеты не рассчитаны на получение наилучшего результата при совместной работе. Для более полного использования возможностей составной ракеты все ее части должны быть, вообще говоря, специальным образом подобраны. Решению о наивыгоднейшем подборе отдельных частей составной ракеты по­священы следующие три главы работы. <...>

Проведенное исследование показало, что сбрасывание элемен­тов конструкции в полете может сильно повысить конечную скорость по сравнению с конечной скоростью простой ракеты. Следует при этом отметить, что в диапазоне дальностей 3000-10 000 км число сбрасываний имеет второстепенное значение. Однократное сбрасы­вание элементов конструкции в полете практически полностью ис­черпывает возможности составных ракет. С этой точки зрения особое значение приобретают ракеты, которые состоят из двух ступеней и сбрасывают конструкцию только один раз. <...>

Результаты настоящей работы позволяют составить представле­ние о рациональном направлении развития конструкции ракеты и мо­гут быть использованы при проектировании ракет дальнего действия.

Печатается по изданию: Келдыш М.В. (совм. с С.С. Камыниным, Д.Е. Охоцимским). Баллистические возможности составных ракет // Мир физики. Кн. 1. М., 1992. С. 292-297.

681

Примечания

¹ ...предложены К.Э. Циолковским в одной из его последних работ... -имеется в виду работа: Циолковский К.Э. Наибольшая скорость ракеты // Труды по ракетной технике. М.: Оборонгиз, 1947.

² ...М.К. Тихонравов называет пакетами... - Тихонравов Михаил Клавдиевич (1900-1974) - советский конструктор в области ракетострое­ния и космонавтики. В 1925 г. окончил Военно-воздушную академию им. H.E. Жуковского, позже работал на авиационных предприятиях. В 1932 г. начальник бригады в Группе изучения реактивного движения (ГИРД), с 1934 г. начальник отдела Реактивного Научно-исследовательского инсти­тута (РНИИ). Руководил созданием первой советской ракеты с двигателем на гибридном топливе (1933). Занимался исследованием жидкостных ракет­ных двигателей, разработкой ракет для изучения верхних слоев атмосферы, повышением кучности стрельбы неуправляемыми реактивными снарядами. С середины 1940-х годов работал над проблемами проектирования высот­ных ракет. Участвовал в создании первых искусственных спутников Земли, космических кораблей, межпланетных космических аппаратов.

Эвристические вопросы

1. На какие типы авторы статьи разделяют ракеты? В чем особенности каждого типа?

2. Как вы считаете, для каких целей могли использоваться ракеты, описанные в статье?

Дж. Агасси

Агасси (Agassi) Джозеф (р. 1927) - израильский философ и историк науки; ученик Поппера, близок к критическому рационализму. Профессор Тель-Авивского университета, преподает философию в университетах США и Канады. Агасси рассматривает традиционные для философии науки про­блемы в широком контексте, выявляет в них историко-культурный план. Центральную для попперовской концепции проблему демаркации мжду наукой и метафизикой он дополняет вопросом о демаркации между наукой и технологией, представляя возникающие между ними коллизии как источ­ник их самостоятельного развития.

Революции в науке - отдельные события или перманентные процессы?

1. Три точки зрения

Наиболее важна радикалистская точка зрения, очень ярко выражен­ная сэром Фрэнсисом Бэконом; эта точка зрения была традиционной со времени основания Лондонского Королевского научного общества и вплоть до Эйнштейновой революции в физике; ее все еще разделя­ют многие философы и историки науки, а также многие представите­ли естественных и общественных наук. Она состоит в том, что наука рождается в результате революции, которая состоит в победе над су­еверием и предрассудками, но в самом здании науки каждая его часть так надежно обоснована, что не может быть поколеблена. Наиболее серьезную альтернативу точке зрения Бэкона представляет собой континуалистская концепция Пьера Дюгема; она была порождена кризисом физики и приобретает все большую популярность среди людей сведущих¹. Согласно этой концепции каждое достижение науки может быть модифицировано, но не опровергнуто. К примеру, мы можем быть сторонниками детерминизма, а затем опровергнуть его, обнаружив тем самым его ненаучный (метафизический) харак­тер; но мы не можем опровергнуть теорию Максвелла - мы можем только модифицировать ее, скажем, рассматривая максвелловские уравнения не как точные до последней степени, а как приближения.

683

Третью точку зрения разработал сэр Карл Поппер после Эйнштейно­вой революции и под ее влиянием, и хотя Эйнштейн и некоторые дру­гие ученые признали ее по меньшей мере частично справедливой, те, кто знакомится с этой точкой зрения, обычно находят ее довольно эксцентричной. Она состоит в том, что если теория не может быть опровергнута посредством эмпирических данных, то она ненаучна, и наоборот. Например, детерминизм не может быть опровергнут, но научная теория, которая может быть детерминистской или индетер-министской, как соответственно теории Ньютона и Гейзенберга, может быть опровергнута. Концепция Бэкона - это концепция одной революции, концепция Дюгема - это концепция, отрицающая рево­люции, концепция реформ и, наконец, концепция Поппера - это кон­цепция перманентной революции.

Введем теперь совершенно новый фактор - опасение ученого потерять контакт со своими коллегами. Этот фактор тесно связан с на­званными выше концепциями научных революций следующим обра­зом. Общим для этих трех концепций является прогрессистский взгляд на науку. А неприятное следствие прогресса науки для индивида со­стоит в том, что однажды он может обнаружить, что отстал.

Литература по этому вопросу почти отсутствует, поэтому при­ходится ссылаться на данные полевых наблюдений, весьма неполные и поверхностные, если не сказать фрагментарные. Эти результаты показывают, что опасение, о котором шла речь, очень широко рас­пространено и основано на популярном воззрении, что при все воз­растающей скорости развития науки очень легко потерять контакт с ее передним краем. Это может произойти по небрежению (даже крат­ковременному и вполне оправданному, например, болезнью), из-за утраты остроты восприятия или ослабления творческих способ­ностей (чего всегда боялся Фрейд) или вследствие косной привер­женности к теориям и методам, которые действительно были важ­ны во времена молодости ученого, но которые быстро устаревают (т. е. становятся менее важными, чем раньше). Ученый может стать старомодным вследствие приверженности устаревшей идее, просто от незнания новых методов, теорий, экспериментальных исследо­ваний или же оттого, что он уже не в состоянии их понять. В таком случае бесполезно «для виду» соглашаться с более современными исследователями, потому что нельзя верить в то, чего не понимаешь. Совершенно ясно, что большинство старомодных ученых просто не в курсе современных исследований, потому что, если бы они были в курсе последних событий науки, они, скорее всего, поняли бы не хуже своих более современных коллег, как все обстоит на самом деле.

Впрочем, это утверждение не универсально: ученый может оказать­ся настолько догматичным в своей приверженности истинам, усвоен­ным в юности, что он все равно не согласится со своими коллегами, даже если он знаком со всеми фактами и понимает все новейшие идеи. <...>

Итак, будучи прогрессивистскими, все три концепции о науке и научных революциях оставляют место для опасений оказаться «не в курсе», отстать и соответственно дают рекомендации, как этого избе­жать и не стать старомодным. Все три теории расходятся в своих реко­мендациях на этот счет. Обсуждение относительной ценности этих рекомендаций - один из способов дать критическую оценку относи­тельной ценности концепций, породивших эти рекомендации. Мы рас­смотрим точки зрения на научную революцию и на перспективу утра­ты компетентности, а также связь между ними. Если мы четко сформу­лируем соответствующие рекомендации, мы таким образом испытаем относительную ценность различных концепций.

2. Радикализм и традиционализм

Наиболее распространенным в настоящее время является мнение, что в науке мы можем доказать правильность свода взглядов. Это мнение стало несколько менее распространенным среди ученых со времени эйнштейновской революции; среди историков науки, вульгаризаторов науки и образованных дилетантов это мнение осталось непоколеби­мым. Только один факт заслуживает упоминания. В 1957 г. итальян­ский философ науки Людовико Джеймонат опубликовал книгу под на­званием «Галилео Галилей» и с подзаголовком «Биография и исследо­вание его взглядов в области философии науки». Книга была переведе­на Стилльманом Дрейком и опубликована в 1965 г. с предисловием Джиорджио де Сантилланы и примечаниями переводчика². Профессор Джеймонат придерживается того мнения, что Галилео Галилей потому является такой важной фигурой в истории науки и философии, что он открыл великую истину, может быть единственную великую истину о научном методе: недостаточно показать, что какое-то положение весь­ма и весьма вероятно; до тех пор пока это положение полностью не до­казано, его не следует рассматривать как научное. Из этого можно сде­лать один вывод, а именно: следует полагаться только на показания своих органов чувств, а не на свидетелей и очевидцев.

685

Это требование абсолютной демонстративности в науке за­ставляет объявить ученого «виновным в... непростительной ошибке»

(выражаясь словами сэра Джона Гершеля), если он позволит себе вы­сказать мнение, которое может оказаться ошибочным. Лучше не ска­зать ничего, чем сказать что-то, что может впоследствии оказаться ошибкой. Эта доктрина превращает жизнь ученого в сплошной кош­мар. После того как он сделал все от него зависящее, чтобы обнару­жить истину, после того как он уверился в своем выводе, совершив все возможное для того, чтобы истина выглядела максимально де­монстративной, - необходимость хотя бы малейших исправлений оказывается для него тяжкой. Потому что необходимость внесения исправлений указывает на просчеты, совершенные ученым в про­шлом, на недостаток образованности и несовершенство научной школы, которую он прошел. Малейшая необходимость в модифика­ции теории, таким образом, становится в высшей степени вопросом принципа. Самая мягкая критика становится равносильна самому су­ровому приговору научной теории.

Так понимал ситуацию сэр Фрэнсис Бэкон. Если с доказатель­ством в науке все обстоит так просто, спрашивал проницательный Бэкон, то почему же так долго длилось средневековье? Да потому, от­вечал он, что люди скорее исказят любой наблюдаемый ими воочию факт, чем признают, что придерживались ошибочных взглядов. Поэто­му, если хочешь быть ученым, открой чистую страницу и продвигайся вперед с осторожностью. Если ты выскажешь догадку (как, например, Коперник), вполне вероятно, что ты положишь начало новой эпохе средневековья в науке. Теория Бэкона допускает одну и только одну ре­волюцию в науке: это когда научный взгляд торжествует над ошибоч­ным. Следовательно, наука берет начало с последней революции. Фи­зика, говорят последователи Бэкона, начинается в XVII в., химия -в конце XVIII в., а оптика - в начале XIX в. Как прекрасно показал Майкл Оукшот в своей книге «Рационализм в политике», радикалист всегда рассматривает последнюю революцию как начало начал³. В са­мом деле, как показал Лакатос, Рассел, будучи радикалистом в матема­тике, колебался, кого же считать отцом научной математики: Джорджа Буля или свою собственную персону⁴. Придерживаясь той точки зре­ния, что не может быть революции в науке, а возможна только револю­ция, знаменующая победу науки над ошибочными взглядами и пред­рассудками, Лавуазье и его последователи заключили, что вся химия, существовавшая до Лавуазье, была основана на предрассудке, и мадам Лавуазье торжественно сожгла труды Шталя - наиболее выдающегося химика - предшественника Лавуазье⁵.

Философ, который впервые выдвинул идею о том, что средне­вековая наука - не порождение предрассудков, отталкивался от того положения, что наука никогда не остается неизменной. Это был Пьер Дюгем, который олицетворял собой странный сплав чрезвычайно смелого и революционного философа с чрезвычайно реакционным. Трудно представить себе, насколько смело и революционно было в его время предположить, что учение Ньютона может подвергнуться пересмотру. Величайший философ-скептик Нового времени Дэвид Юм считал, что учение Ньютона останется неизменным до сконча­ния времен. С той поры как Юм высказал эту мысль, появились все более и более впечатляющие аргументы в поддержку теории Ньюто­на. Фарадей считал, что учение Ньютона следует модифицировать таким образом, чтобы исключить дальнодействие, но об этом факте забыли и открыли его вновь лишь недавно. В наиболее поздних био­графиях Фарадея этот факт все еще не упоминается. Пуанкаре рас­сматривал возможность модификации учения Ньютона и утверждал, что предпочтительно было бы его сохранить, даже ценой изменения значений некоторых терминов, что позволило бы привести это уче­ние в соответствие с новыми фактами. Пьер Дюгем не согласился с этим утверждением и заявил, что даже учение Ньютона не неприкос­новенно. Если бы не то обстоятельство, что Эйнштейн в то же самое время превзошел Дюгема (предложив реальную альтернативу уче­нию Ньютона), фигура Дюгема в истории мысли была бы выдающей­ся. Дюгем, однако, был реакционен, ибо его главной целью было доказать, что средневековая наука качественно не отличается от со­временной и что тот, кто считает иначе, в особенности Галилей, стра­дает манией величия или невероятно наивным оптимизмом относи­тельно того, чего может достигнуть наука.

Томас Кун переработал философию Майкла Полани в еще один вариант философии науки Дюгема. Он принимает континуа-листскую концепцию Дюгема, но отрицает представление о суще­ствовании науки в Средние века. Он дает модификацию концепции Дюгема, которая оправдывает отклонение от этой концепции в пункте о Средних веках. Хотя наука постоянно развивается, говорит Кун, она имеет дискретные уровни, которым соответствуют отдель­ные стандартные учебники различных периодов. Континуальность, преемственность обеспечивается как созданием учебника, так и по­степенным его устареванием, отмиранием. В Средние века, однако, не было учебников, о которых стоило бы говорить. Учебник по астрономии был древним, и его отмирание началось задолго до Ко­перника, то есть учебник по астрономии был слишком устарев­шим. Другие области знания, в частности химия, вообще не имели учебников⁶.

687

Континуалистская концепция истории науки, которая рассмат­ривает все изменения, происходившие в науке, как незначительные, в первую очередь находится в противоречии с фактами недавних научных революций - с фактами создания, скажем, генетики, теории относительности и квантовой механики. В самом деле, Дюгем рас­сматривал революцию в физике как совершенно ненаучную. Все же его концепция представляет собой шаг вперед по сравнению с тео­рией науки XIX в., в соответствии с которой подлинно научная теория не нуждается ни в каких модификациях; согласно Дюгему, не­которые модификации научных теорий допустимы.

Как уже говорилось выше, одним из способов проверки теории является рассмотрение способов ее применения. Посмотрим, как можно применить ту точку зрения, согласно которой свойством под­линно научных теорий является то, что они могут быть подвергнуты модификации.

3. Консервативны ли старики?

Джонатан Свифт однажды написал записку, которая должна была на­помнить ему, когда он состарится, что старикам свойственно делать то, что не особенно нравится молодежи; эта записка должна была поме­шать ему стать старым брюзгой. Трудно сказать, можем ли мы обра­щаться к самим себе состарившимся. Мы к тому времени можем силь­но переменить точку зрения и думать, что в старости мы стали умнее, чем в молодости, и, таким образом, отвергнем совет, исходящий от са­мих себя - молодых. Иногда, впрочем, вполне оправданно. Например, став старше, мы можем стать менее честолюбивыми и таким образом приобрести ощущение соразмерности, чтобы не сказать - более ясное осознание положения вещей. Или, к примеру, со временем мы при­учаемся с некоторой долей безразличия относиться к вопросу, любит нас молодежь или нет. Или же мы станем (ошибочно) придавать боль­шее значение исправлению нравов молодых людей и образованию их способностей - даже если они неблагодарны. Иногда же очевидно, что характер в старости портится. Например, становясь старше, люди могут начать отчаянно цепляться за свои достижения, чувствуя себя слишком старыми, чтобы добиться новых достижений, и опасаясь, что если их прошлые достижения окажутся незначительными, то вся их жизнь потеряет смысл, а возможности что-то исправить уже нет.

Эту печальную возможность Макс Планк рассматривал как об­щее правило. Хотя он был одним из наиболее выдающихся ученых века, в его автобиографии высказано много откровенной горечи и ра­зочарования в своих коллегах-ученых⁷. Без сомнения, это удивитель­ный факт. Кто-то пытался объяснить его тем, что у Планка была тя­желая жизнь - ведь он был немецкий патриот, немецкий гражданин и отец сына, погибшего от рук нацистов. Действительно, жизнь План­ка была далеко не радостной, но рассматривать его ожесточение про­тив научного мира просто как отражение его тяжелой жизни и, таким образом, отмахнуться от всех его горьких замечаний - это опять-таки не что иное, как квиетизм.

Планк рассказывает, что его учителя - Кирхгофф и Гельмгольц -невысоко оценивали его работу. Начать с того, что его способности расценивались настолько низко, что он получил свою первую научно-преподавательскую должность благодаря семейным связям. Даже по­зднее, когда он стал известен, ни одна из его идей не получила при­знания благодаря его собственным доводам и на тех основаниях, из которых он исходил. В его автобиографии есть хорошо известный и совершенно поразительный абзац, где он утверждает, что наука дви­жется вперед не потому, что меняется точка зрения ее лидеров, а по­тому, что они умирают, освобождая место для молодых ученых, вновь пришедших в науку, которые смотрят на сложившуюся ситуа­цию свежим взглядом - просто потому, что на другой они не способ­ны. Несомненно, что картина, нарисованная Планком, неверна: даже при том, что факты, которые он приводит, в основном соответствуют действительности, он опускает те факты, которые не вписываются в нарисованную им мрачную картину научного мира или своего соб­ственного места в этом научном мире. Возможно, он и получил свою первую работу благодаря помощи друга семьи, но, без сомнения, он стал секретарем Прусского физического общества по совершенно другой причине. Так как он не упоминает об этом факте в своей научной автобиографии, мы так и не узнаем, как он к нему относился. Точно так же он не упоминает о том, что лорд Рэлей сослался на от­крытый им (Планком) закон излучения, как только появилась такая возможность, что его доклады в Прусском физическом обществе ре­гулярно получали отражение в «Журнале чистой и прикладной физи­ки», что его основной трактат был переведен на английский язык в начале века, тогда как аналогичные работы, изданные в континен­тальной Европе, до сих пор остались непереведенными. Он пишет, что все ведущие ученые, которых он встречал, еще не будучи зна­менитым, игнорировали его, большей частью из свойственного им догматизма, а Больцман - даже из чувства враждебности. Хотя от­ношение Больцмана к Планку впоследствии стало дружеским, но,

689

по словам Планка, это произошло только после того, как Планк при­нял некоторые взгляды Больцмана. Планк очень бегло касается об­стоятельств того, как постепенно он продвигался к славе; он гово­рит только, что его идеи получали одобрение совсем не на основании тех доводов, которые он сам выдвигал в их пользу. Почему его идеи получали одобрение по другим причинам и почему это его так огор­чало? Он умалчивает об этом. Очевидно, что те моменты, о кото­рых он умалчивает, не таковы, чтобы их упоминание помогло ему завоевать симпатии читателей; его читатели также, возможно, при­няли его идеи из соображений, отличных от его собственных. Но по­чему это ему так неприятно? Возможно, это проявление двойствен­ности, от которой страдал Планк, когда писал свою автобиогра­фию: он вызвал революцию, которая его совсем не радовала; он был отвергнут своими старшими коллегами как бунтовщик, а своими по­следователями - как консерватор. Он не мог винить себя в эгои-сти-ческом консерватизме, так как его собственные идеи получили признание, и по эгоистическим соображениям он должен был бы присоединиться к молодому поколению, а не сторониться молодых. Он был неэгоистичным консерватором и поэтому чувствовал себя правым. Это лишь показывает, насколько по-разному человек может заблуждаться.

4. Консервативны ли каноны науки?

Что делает ученого консервативным? Ответ Планка - консерва­тивным ученого делает переоценка своего собственного вклада в науку - неприменим к самому Планку, и все же мы считаем Планка консервативным. Теория об эгоизме ученых, которую имплицитно исповедует Планк, таким образом, не универсальна. Уже Пристли упоминает об этой теории и показывает, что его собственное поведе­ние служит ее опровержению. Слава Ричарда Кирвана, говорит При­стли, не померкла, а возросла благодаря его переходу от флогистон­ной теории к антифлогистонной⁸. Следовательно, честолюбивые мо­тивы должны были бы подвигнуть Пристли также перейти в другую веру. Но, говорит Пристли, он не может чистосердечно одобрить взгляды, столь революционные и столь мало обоснованные опытом, и он не согласен с тем, что следует объявить абсолютно неверной (а не слегка поправить) теорию, которую химики предыдущего поко­ления считали неколебимой и представляющей собой наивысшее до­стижение со времен Ньютона.

У консерваторов есть очень сильный аргумент против револю­ции, силу которого невозможно не признать, если вы не безнадежный оппортунист: мы все должны противодействовать антинаучной рево­люции. Но что такое антинаучная революция? Даже самая антинауч­ная революция Новейшего времени не провозглашалась антинауч­ной, скорее - антиеврейской. Ленард - ученый, пользовавшийся ува­жением и до, и после нацистского правления, был занят одно время написанием книги, направленной против еврейской науки (Эйн­штейн) и в поддержку подлинной, а именно немецкой науки. Итак, если нацистские преступники не объявляли открыто, что они стре­мятся совершить антинаучную революцию, то не следует ожидать такого признания ни от какого другого антинаучного по сути движе­ния; и все же мы должны выяснить, не является ли какая-то револю­ция антинаучной, чтобы противостоять ей, если понадобится. Планк был, без сомнения, антифашистом по убеждениям, однако, будучи сторонником историцизма и немецким патриотом, он обманывался в том, что потом оказалось величайшей катастрофой, - он видел в этом всего лишь временное заблуждение, преходящую фазу. Если взять противоположную крайность, то Пристли, которого привел в ужас тот факт, что Лавуазье сжег книги своих предшественников (что было, конечно, антинаучным поступком)⁹, вследствие этого от­носился крайне отрицательно ко всему, связанному с научной рево­люцией в химии, совершенной Лавуазье. Аналогичным образом Планк и Эйнштейн преувеличивали иррациональный элемент кван-тово-теоретической революции в физике, а именно субъективизм и позитивизм Гейзенберга, а также подвижность и запутанность фор­мулировок Бора. Эти факты по некотором размышлении приводят нас к мысли, что не так-то легко не стать консерватором: мы все стре­мимся что-то сохранить неизменным, хотя бы нашу прогрессив­ную философию и т. п., и кто знает, если мы будем отказываться то от одной, то от другой части наших взглядов и плыть по течению, повторяя все его изгибы, будет ли это проявлением прогрессивности с нашей стороны или просто оппортунизмом.

Нам всем известны ужасные истории о том, как моцарты и Шу­берты в прошлом умирали в бедности и одиночестве: это наполняет нас желанием проявлять великодушие и по достоинству оценивать труды всех новаторов; но, несмотря на наличие такой доброй воли и терпимости, даже последнее поколение, как оказывается теперь, не сумело оценить некоторых величайших художников. Конечно, сейчас подобное встречается реже, чем в былые времена, и в науке гораздо реже, чем в искусстве. Это можно объяснить наличием в науке более четких критериев, чем в искусстве, более широкими границами воз­можного и более ясным представлением о том, что является невоз­можным. Но эти критерии нельзя назвать ни совершенными, ни аб­солютно универсальными - чем и объясняются заблуждения серьез­ных ученых, касающиеся их отношения к научным или псевдонауч­ным инновациям.

691

Вряд ли можно сомневаться, что критерии научности не могут быть совершенными: споры, касающиеся этих критериев, и их изме­нения на протяжении веков служат этому свидетельством, достаточ­ным даже для тех, кто не пожелал бы признать общего тезиса о несо­вершенстве рода человеческого. Однако каким-то образом мы упус­каем из виду, что эти критерии могут, с одной стороны, привести к консерватизму, а с другой - к оппортунизму. Поэтому многие, осо­бенно историки науки, готовы рассматривать как научную, а следо­вательно как вечную, любую идею, которая принимается большин­ством ученых. Даже философы науки часто утверждают это почти явно. <...>

Можно утверждать большее. Какими бы ни выставлялись кри­терии науки, нельзя не согласиться с тем, что со времен Галилея, Бэкона и Бойля... ясность трактуется как своего рода отличительный знак науки. Туманность же рассматривается как одно из величайших нарушений канонов научной работы. Однако никто не отрицает (включая самого Бора), что тот бывал туманен. Хотя Бор сам страдал из-за своей туманности и сам пытался добиться большей ясности, из­лагая свою точку зрения, некоторые физики реагировали на его ту­манность более радикально. Пауль Эренфест был, безусловно, край­не расстроен вопросом, проистекает ли его оппозиция Бору из той старомодности, которая заставляла ученых противиться эйнштейнов­ской относительности. Нильс Бор в своем классическом сообщении о дискуссии с Эренфестом отзывается о замечаниях Эренфеста на эту тему как о дружеском поддразнивании; Эйнштейн в своем некро­логе об Эренфесте (написанном гораздо раньше) описывает его как человека, склонного сомневаться в себе, подверженного депрессии, как человека, способного совершить самоубийство на почве таких сомнений. Эйнштейн ясно говорит, что первоочередной причиной самоубийства Эренфеста было его сомнение, не является ли его не­приятие взглядов Бора признаком отсталости. Расхождение между рассказами Эйнштейна и Бора огромно.

Но как ни сложна эта проблема, можно утверждать, что одно­значные решения ее, предлагавшиеся в прошлом, были ошибочными и что этих ошибок не стоит повторять. Не менее сложна проблема

Джозефа Пристли, который готов был пойти на модификацию убеди­тельно доказанной теории (он сам изучал варианты таких модифика­ций, некоторые - своего собственного изобретения, прежде чем оста­новился на модификации, предложенной Кавендишем), но не мог примириться с ниспровержением этой теории. Тот, кто в принципе согласен с Пристли, должен отрицать либо то, что флогистонная тео­рия была вполне устоявшейся, либо то, что учение Лавуазье поры­вало с флогистонной теорией. В самом деле, Елена Метжер, ближай­шая ученица Дюгема, выбрала вторую альтернативу¹⁰. Джеймс Ф. Конант, тоже ученик Дюгема (и учитель Куна), остановился на ком­промиссной точке зрения: по его мнению, некоторые аспекты флоги­стонной теории не вполне научны, другие приближаются к теории Лавуазье.

То же можно сказать и об отношении сторонников континуа-листской концепции к Эйнштейновой революции: Дюгем допускал модификации учения Ньютона, но не такие резкие, как те, что пред­ложил Эйнштейн. Он отвергал теорию Эйнштейна как антинаучную. Уиттекер, в свою очередь, приложил значительные усилия к тому, чтобы представить теорию относительности как естественное, шаг за шагом, развитие и продолжение некоторых идей, выдвинутых в XIX в.¹¹ Упражнения подобного рода вполне законны и даже от­части интересны, но если принимать их всерьез, то придется оста­вить всякую надежду сделать континуалистическую концепцию при­менимой к разрешению практических проблем, таких, как проблема Пристли, уже не говоря о проблеме Эренфеста. Хотя континуалист-ская концепция может быть применена против оппонентов Эйнштей­на, которые не допускали ни малейшей модификации учения Ньюто­на, однако эта концепция допускает только некоторые (небольшие) модификации, а крупные изменения, конечно, ею отвергаются. Что же получается? Если мы не можем решить с первого взгляда, являет­ся ли какая-то доктрина научной или нет и достаточно ли незначи­тельна предлагаемая модификация для того, чтобы быть приемле­мой, нам придется расстаться с надеждой выработать рабочие крите­рии науки. Концепция Поппера, напротив, не обязывает нас защи­щать теорию от модификаций, независимо от того, насколько прочно устоявшейся является эта теория и насколько радикальны предла-га-емые изменения. Но не слишком ли радикальна предложенная им концепция?

693

5. Консерватизм - свойство характера или мышления?

Без сомнения, когда мы называем кого-то прогрессивным (или отста­лым), это в значительной степени зависит от убеждений данного уче­ного. И все же, хотя большинство людей думают именно так, оши­бочно отождествлять старомодность, отсталость с приверженностью к устаревшим теориям или прогрессивность с готовностью испове­довать новейшие теории. Эту распространенную ошибку особенно трудно искоренить, потому что она приводит к созданию научных трудов, в которых история искажается, а искаженная история дает массу подтверждений этому ошибочному взгляду. Так, если кто-то был прогрессивен, но придерживался старомодных убеждений, наши историки проходят мимо этих убеждений, и т. д.

Картезианская физика уступала место Ньютоновой физике, а те, кто отстаивал картезианскую физику после публикации нью­тоновских «Principia», во многих трудах по истории науки пре­даются анафеме как ретрограды; естественно, нечего и ожидать, что в таких книгах будет сказано, что Ньютон сам был картезианцем (как и Эйлер), что даже у Лапласа были сильны картезианские тен­денции. Однако утверждать, что Эйлер не был прогрессивен, потому что он придерживался устаревших взглядов, - абсурдно.

Так же нелепо превозносить ученого за то, что он на ходу перепрыгнул с телеги старой научной школы в тарантас новомод­ной доктрины, не поняв ее достаточно глубоко или даже сознательно пытаясь примирить старое с новым.

Гельмгольца превозносят за то, что он поддержал теорию со­хранения энергии. На самом деле первоначально он поддерживал идею о равновесии сил и не как первооткрыватель, но в поисках ком­промисса между старым и новым. Он говорил, что третий закон Нью­тона свидетельствует, что сумма всех сил в любой момент времени равна нулю, поэтому закон равновесия сил вполне правомерен. Когда он осознал, что эта идея ведет к силовым полям в пустом простран­стве, он сначала отверг ее как безумную, а затем принял ее - либо как применимую к модели мирового эфира, либо как чистую математиче­скую абстракцию, лишенную всякого физического содержания. Ясно, что Гельмгольц был старомодным физиком (чего нельзя сказать о нем как о физиологе и психологе), однако он присоединился к новой науч­ной доктрине и даже внес в нее некоторый вклад¹².

Кого сейчас беспокоит тот факт, что Г.А. Лоренц так и не верил в теорию относительности? Он был одним из выдающихся реляти­вистов своего времени независимо от его собственных убеждений. И напротив: кому сейчас важно, что Кельвин присоединился к школе термодинамиков как раз вовремя, как раз перед тем, как она одержа­ла окончательную победу? Его вклад в данную область до того мо­мента не имел почти никакого значения для происходивших тогда на­учных дебатов.

Все это показывает, что проблема - кому следует верить - не должна иметь места в данной области; вероятно также, что это не­правильная формулировка подлинной, существующей в действи­тельности проблемы. Давайте снова обратимся к искусству. Здесь речь идет не о выяснении истины, а о красоте. Но от красоты кто-то должен получать удовольствие, поэтому вопрос, кого можно на­звать современным Моцартом или Шубертом, может быть транс­формирован в вопрос, чьи произведения должны мне нравиться. Но на самом деле вопрос не ставится так субъективно; он скорее зву­чит так: чьи произведения следует ценить? Слово «ценить» имеет ббльшую объективность, чем «любить», «нравиться», «получать удовольствие», и у него больший диапазон: мы можем объяснить, почему мы ценим то или иное произведение, критически обсудить его, мы можем ценить, не получая удовольствия, даже не восприни­мая какое-то произведение как прекрасное: достаточно вспомнить о многих пользовавшихся влиянием живописцах, композиторах и литераторах, которые в свое время были признанными художни­ками, а потом канули в Лету; или о гениях, которые оказали боль­шое влияние на последующие поколения, но в чьих произведениях красота отсутствует (например, Вагнер); или о дадаизме, чье огром­ное влияние на творчество последующих поколений художников не спасло его от забвения, потому что само это направление не оставило никаких интересных сегодня для нас произведений: ни одного волнующего стихотворения, ни одного интересного полот­на. А теперь вернемся к науке.

Аналогия ясна: не имеет значения, что по мнению ученого яв­ляется истинным, главное - что он считает важным и интересным, чему он отдает должное, что для него ценно. Проделайте такой опыт: найдите мыслителя старой школы, который хорошо ладит с молоде­жью, и старого ретрограда, который формально следует за молоде­жью. Легко заметить, что обычно ученый старой школы, которого молодые ценят, - это такой человек, который их скорее понимает, а не соглашается с ними; который может расширить круг их интересов. Старый ретроград изо всех сил старается во всем соглашаться с мо­лодыми, но в их глазах он просто смешон... <...>

695

6. Преимущество восприимчивости к новым проблемам

Здесь проводится та мысль, что мы избегаем опасности отстать неза­висимо от того, каковы наши убеждения, благодаря сохранению спо­собности понимать интересы молодежи; но чтобы поставить эту идею в соответствие каким-то реальным явлениям, чтобы она могла быть применена, мы должны определить, кого можно считать осве­домленным о проблемах молодых коллег и как такая осведомлен­ность может быть достигнута.

Я предлагаю следующий ответ на этот вопрос. Тот, кто знаком с вашими проблемами и способен до некоторой степени объяснить их значение для вас, может утверждать, что он знает, каковы ваши инте­ресы. Есть поразительные примеры того, как люди старшего возраста, обладавшие способностью понимать проблемы, которыми было одер­жимо молодое поколение ученых, вследствие этого смогли активно участвовать в процессе решения этих проблем даже при том, что их собственные основные научные интересы принадлежали иной облас­ти. Пример Нильса Бора, вероятно, один из самых известных совре­менных примеров. Другой пример, более впечатляющий, но практиче­ски не известный, - пример Джозефа Пристли, самого отъявленного консерватора во всей истории науки Нового времени. Легкость, с кото­рой он мог переходить от одной теории к другой, сравнивать и сопо­ставлять их, исследовать их возможности, - это источник огромного наслаждения для всех его читателей (как они ни малочисленны). Он прекрасно понимал проблемы своих оппонентов, хотя и был не­сколько излишне догматичен в том смысле, что считал эти проблемы непреодолимыми. Его политические и религиозные ереси привели к тому, что спровоцированная бирмингемская чернь сожгла его дом. Он бежал в Лондон, но из-за своего философского инакомыслия не на­шел там друзей. Он уехал в Пенсильванию и умер там почти в полном одиночестве. Я говорю «почти», потому что он подружился с Гэмфри Дэви, отважным молодым восходящим талантом, который поднялся к относительной известности после довольно робкого старта. Пристли очень хорошо понимал Дэви, воодушевлял его и давал ему советы, по­могал ему в ниспровержении догматов Лавуазье. В своей книге «Elements of Chemical Phylosophy» Дэви говорит о Пристли исключи­тельно тепло, отмечая особо его непредубежденность и готовность из­менить свое мнение, взглянув на каплю в пробирке.

Дэви был революционером в науке, бунтовщиком, подвижни­ком. Когда он подорвал веру в учение Лавуазье, выделив кислород из щелочей, то сам факт, что ему удалось найти издателя, который опубликовал результаты его открытий, привел к угрозам - ему стали угрожать полицией (и не кто иной, как Пуассон!). Даже во время своей триумфальной поездки по Европе он продолжал опровергать общепринятые взгляды, включая свои собственные! (Он думал, что только кислород и хлор могут быть окислителями, и поэтому пред­полагал, что йод - это хлорсодержащее соединение, но вскоре опро­верг свое собственное предположение.) Он никогда не разделял взглядов Дальтона, но это не оказывало неблагоприятного влияния на его исследования: он понимал Дальтона достаточно для того, чтобы использовать его идеи, и он даже усовершенствовал опыты Дальтона по взвешиванию газов. Однако нежелание Дэви принять взгляды Дальтона было источником огорчений для их общих друзей, которые поэтому и решили выяснить у Дэви этот вопрос, поговорив с ним на­чистоту.

Дэви было нетрудно понять, почему Фарадей не соглашался с Дальтоном; в этом отношении Фарадей был последователем Дэви. Но Дэви не мог понять интереса Фарадея к циркулярным силам Эрстеда, и вскоре он утратил контакт со своим ближайшим другом и учеником. Он голосовал против выдвижения кандидатуры Фарадея в члены Королевского общества якобы по личным мотивам (Фарадея подозревали в плагиате), но в действительности это произошло вследствие утраты контакта. Проблемы, занимавшие Фарадея, ни­чего не значили для Дэви с 1821 г. до самой его смерти в 1829 г., потому что в этот период Фарадей бился над новыми проблемами, интереса к которым большинство ученых еще не могло тогда раз­делять с ним.

7. Перманентная революция

Можно усомниться в том, что предлагаемая здесь точка зрения доста­точно специфична. Предположим, действительно, что тот, кто разде­ляет интересы молодых, не становится реакционером в науке, неза­висимо от собственных взглядов. Но не справедливо ли будет ска­зать, что тот, кто разделяет интересы молодых, разделяет также и их убеждения, поэтому наша точка зрения сводится в конечном счете к утверждению о восприятии чужого мнения?

Разницу несложно выяснить при обсуждении следующей ста­дии решения практической проблемы: предположим, вы не знаете, как заставить себя поверить в то, во что вы не верите, или как заин­

697

тересоваться тем, что кажется вам таким неинтересным. Заявить, что вы соглашаетесь с молодыми или что вы считаете их работу не­вероятно интересной - только для того, чтобы быть с теми, кто выиг­рывает, - это оппортунизм и просто глупость (далее не говоря о том обстоятельстве, что все молодые ученые вместе взятые, может стать­ся, копают совсем не там). Вы можете сделать лишь следующее: по­пытаться выяснить, почему же молодые заинтересовались именно этим - что бы это ни было. Может оказаться, что они действительно копают там, где ничего нет, или что они интересуются чем-то дей­ствительно важным, но не могут ясно и правильно сформулировать свою проблему! Если такого рода открытие окажется ценным, это до­кажет, что интерес важнее, чем убеждение.

Но как быть с интересом? Интересы выражаются в виде про­блем и в виде оценки относительной значимости этих проблем. Его следует объяснить и привести пример.

Когда все ученые разом начинают интересоваться моделями мирового эфира, то игнорировать этот интерес можно, будучи или старомодным, или сверхсовременным ученым. Как узнать в каждом конкретном случае, в чем причина такого отсутствия интереса? Ответ прост: за интересом к модели мирового эфира стоит опреде­ленная проблема; те, кто игнорирует как интерес к моделям эфира, так и саму эту проблему, вероятно, отстали; иначе обстоит дело с теми, кто отказался рассматривать саму проблему, заявляя при этом, что эфира не существует, - как Фарадей. Никто не назовет Фарадея несовременным ученым, потому что он не увлекался поисками моде­ли мирового эфира, так как он знал причину интереса к моделям эфи­ра и нашел альтернативный путь решения той же проблемы.

Этот пример показывает, что основные аспекты актуальных интересов могут быть не связаны с господствующими взглядами, но связаны с актуальными проблемами.

Следовательно, в соответствии с данным предположением, если ученый занимается актуальными проблемами, он не может отстать, даже если он придерживается очень старомодных взглядов. В качестве другого примера возьмем Пристли, который был хорошо осведомлен о проблемах его оппонентов и, таким образом, никогда не терял контакта с передним краем науки (его работы цитировались ведущими химиками до самой его смерти).

Но что если проблемы молодых кажутся вам бесконечно банальными и неинтересными? Ответ может быть следующим: по­пытайтесь разрешить вопрос, почему все молодые представители данной профессии занимаются скучной проблемой. Отвечая на этот вопрос, вы можете либо выяснить, в чем состоит ваша ошибка, и таким образом вам удастся спастись самому, или выяснить, в чем со­стоит ошибка всех остальных представителей вашей профессии, и тогда вам удастся спасти свою профессию. Такие события не слиш­ком вероятны, но все же иногда происходят, а интересы очень немно­гих индивидуумов все же иногда становятся интересами всех пред­ставителей данной профессии в течение жизни одного поколения или даже быстрее.

Итак, попперовская концепция науки как противостоящая эм­пириокритицизму дает нам возможность предложить четкие и ясные рекомендации - что надо делать, чтобы всегда идти в ногу с совре­менной наукой, и поэтому данная теория может быть подвергнута дальнейшему изучению путем наблюдений и экспериментов. Конти-нуалистская концепция, допускающая реформы на всем протяжении существования науки, но не допускающая революций, либо не пред­лагает четких и ясных рекомендаций, либо предлагает неприемле­мые рекомендации. Радикалистская концепция науки, предполагаю­щая ниспровержение всего непрочного в ней, благодаря чему наука должна стать абсолютно стабильной, предлагает четкие и ясные ре­комендации, которые, очевидно, также должны быть отвергнуты. Что касается самой проблемы, то есть желания идти в ногу с прогрессом науки, она волнует столь многих ученых, возможно, потому что их представление о науке вообще и о прогрессе науки довольно туман­но и их беспокойство - просто результат путаницы в этих представ­лениях. Так как проблема действительно волнует многих, мы ее здесь обсудили; достойна ли эта проблема того, чтобы по поводу нее вол­новаться вообще, - это уже другой вопрос. Может быть, лучше, чтобы ученого занимала какая-то интересная научная проблема, а не вопрос о своем месте в науке. До тех пор пока ученый интересуется научны­ми проблемами и захвачен ими, ему не стоит особенно беспокоиться о суде потомков. Но, возможно, это только другая формулировка из­ложенного выше предложения изучать современные научные про­блемы, чтобы не отстать от прогресса науки: если мы занимаемся ин­тересной проблемой, то либо это актуальная проблема, либо мы мо­жем сделать ее актуальной нашими усилиями. Уже Фарадей считал вкладом в науку формулировку проблем, подлежащих решению.

Печатается по изданию: Агасси Дж. Революции в науке - отдельные события или перманентные процессы? // Современная философия науки. М., 1996. С. 136-154 (пер. А. Печенкина; частично использован пер. Н.Л. Чур-киной).

699

Примечания

¹ ...континуалистская концепция Пьера Дюгема... приобретает все большую популярность среди людей сведущих... - чтобы вникнуть в истори-ко-научную концепцию Дюгема, надо обратиться к его историческим рабо­там, имеющимся на французском языке (см.: Duhem P.M. Essai sur la notion de theorie physique de Platon a Galilee. P., 1908; Idem. Le systeme du monde. Histoire des doctrines cosmologiques de Platon a Copernic. T. 1-10. P. 1913-1959). Некоторую информацию об этой концепции можно, правда, получить из статьи В.П. Зубова (см.: Зубов В.П. Концепция Дюгема в свете новейших ис­следований по истории естествознания // Труды совещания по истории есте­ствознания. 24-26 декабря 1946 г. М.; Л., 1949. С. 94-110). Примеч. А.А. Пе-ченкина.

² Книга была... опубликована в 1965 г. с предисловием Джиорджио де Сантилланы и примечаниями переводчика... - Geymonat L. Galileo Galilei: Biography and Inquiry into his Philosophy of Science. N. Y.: MacGraw Hill, 1965.

³ ...Как показал Майкл Оукшот в своей книге «Рационализм в полити­ке», радикалист всегда рассматривает последнюю революцию как начало начал... - Oakeshott М. Rationalism in Politics. L., 1962.

⁴ ...как показал Лакатос, Рассел... колебался, кого же считать отцом научной математики: Джорджа Буля или свою собственную персону... -здесь имеются в виду иронические замечания И. Лакатоса в адрес знаменито­го английского философа и математика Б. Рассела. Примеч. А.А. Печенкина.

⁵ ...мадам Лавуазье... сожгла труды Шталя... предшественника Ла­вуазье - Шталь, Георг Эрнст (1659-1734) - немецкий химик и врач, в 1716 г. был избран членом Берлинской Академии наук и назначен лейб-медиком прусского короля. Основное научное достижение Шталя - создание в 1697-1703 гг. теории флогистона, первой парадигмы в истории химии, кото­рая сыграла для химии приблизительно такую же роль, какую для астрономии сыграла система Птолемея. В 1733 г. в своих «Основаниях химии» Шталь по­казал, каким образом, допустив невесомый флюид - «флогистон», выделяю­щийся при горении, - можно объяснить химические процессы, включая горе­ние, восстановление металлов и т. д. Через полвека (в 1774 г.) А.Л. Лавуазье, получив кислород, опроверг парадигму Шталя, показав, что все его результа­ты, касающиеся окислительных и восстановительных процессов, можно го­раздо лучше объяснить с помощью кислорода. Выделение флогистона при го­рении при этом было заменено на соединение с кислородом. Однако эпизод с сожжением трудов Шталя относится к числу легендарных.

⁶ ...не имели учебников... - американский историк науки Т. Кун в своей книге «Структура научных революций» рассматривал учебник как средство сохранения научной парадигмы.

⁷ ...высказано много откровенной горечи и разочарования в своих коллегах-ученых... - см.: Планк М. Научная автобиография // Единство физи­ческой картины мира. М: Наука, 1966.

8. ...говорит Пристли... благодаря его переходу от флогистонной теории к антифлогистонной... - об историко-научных взглядах английского химика, философа и теолога Джозефа Пристли (1733-1804) см.: Старос­тин Б.А. Становление философских основ историко-научного познания. М., 1992. Ричард Кирван (1733-1812) - один из первых английских сторонников Лавуазье и его кислородной теории (см. примеч. 5).

9. ...что было, конечно, антинаучным поступком... - здесь апокри­фическое сожжение книг Шталя приписано уже самому Лавуазье, а не его жене, что лишний раз подчеркивает легендарность всего сообщения (см. примеч. 5).

¹⁰ ...Елена Метжер... выбрала вторую альтернативу... - см.: Metzger Н. Newton, Stahl, Boerhaave et la doctrine chimique. P., 1930.

¹¹ ...чтобы представить теорию относительности как естественное, шаг за шагом, развитие и продолжение некоторых идей, выдвинутых в XIX в. - см.: Whittaker Е.Т. A History of the Theory of Aether and Electricity. Vol. 1,2. L., 1951.

¹² ...Гелъмголъц... присоединился к новой научной доктрине и даже внес в нее некоторый вклад... - о воззрениях Гельмгольца по этим вопросам см. соответствующий раздел в данной хрестоматии.

Эвристические вопросы

1. Какие точки зрения на «научность» или «ненаучность» той или иной теории рассмотрены автором?

2. В каком смысле Агасси считает «опасение ученого потерять контакт со своими коллегами» «новым фактором в историко-научных ситуа­циях»?

3. В чем, по интерпретации Агасси, заключается «сплав революционности и реакционности» в историко-научной концепции П. Дюгема?

4. Какие противоречия вскрывает Дж. Агасси во взглядах М. Планка на историю науки, включая его (М. Планка) собственные достижения?

5. Является ли научный консерватизм, по мнению Агасси, свойством характера или мышления?

6. На чем основывается противопоставление Пристли и Дэви как примеров консерватизма и революционности в науке?

7. Как расценивает Агасси концепцию «фальсификационизма» К. Поппера?

701

1(Использованы комментарии И.И. Канаева к цитируемому изданию. С. 497-535.)