1.12. Исследования в области электромагнитного поля и начало : крушения механистической картины мира

Механистические взгляды на материальный мир господ­ствовали в естествознании не только XVII и XVIII вв., но и почти всего XIX в. В целом природа понималась как гиган­тская механическая система, функционирующая по законам классической механики. Считалось, что в силу неумолимой необходимости, действующей в природе, судьба даже отдель­ной материальной частицы заранее предрешена на все време­на. Ученые-естествоиспытатели видели в классической ме­ханике прочную и окончательную основу естествознания.

В предисловии к своему знаменитому труду "Матема­тические начала натуральной философии" И. Ньютон выс­казал следующую установку на будущее: "Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы, ...ибо многое заставляет меня предполагать, что все эти явления обусловливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие причин, пока неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга. Так как эти силы неизвестны, то до сих пор попытки фило­софов объяснить явления природы оставались бесплодны­ми. Я надеюсь, однако, что или этому способу рассужде­ния, или другому, более правильному, изложенные здесь основания доставят некоторое освещение."'

¹ Цит. по: Бернал Дж. Наука в истории общества. С. 265.

Раздел II. История естествознания

105

Многие естествоиспытатели вслед за Ньютоном стара­лись объяснить исходя из начал механики самые различные явления природы. При этом они неправомерно экстрапо­лировали законы, установленные лишь для механической сферы явлений, на все процессы окружающего мира. В торжестве законов Ньютона, считавшихся всеобщими и уни­версальными, черпали веру в успех ученые, работавшие в астрономии, физике, химии.

Длительное время теории, объяснявшие закономерно­сти соединения химических элементов, опирались на идею тяготения между атомами. Уже упоминавшийся выше фран­цузский математик и астроном Пьер Симон Лаплас был убеж­ден, что к закону всемирного тяготения сводятся все явле­ния, известные ученым. Исходя из этого, он работал над созданием, — в дополнение к механике небесной, создан­ной Ньютоном, — новой, молекулярной механики, кото­рая, по его мнению, была призвана объяснить химические реакции, капиллярные явления, феномен кристаллизации, а также то, почему вещество может быть твердым, жидким пли газообразным. Лаплас видел причины всего этого во взаимном притяжении между молекулами, которое, счи­тал он, есть только "видоизменение всемирного тяготения".

Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира было первоначально воспринято физиками открытие, которое сделал французский военный инженер, впоследствии член Парижской Академии наук Шарль Огюст Кулон (1736—1806). Оказалось, что положи­тельный и отрицательный электрические заряды притягива­ются друг к другу прямо пропорционально величине зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Создавалось впечатление о новой демонстрации права закона всемирного тяготения служить своего рода образцом, уни­версальным ответом на любые задачи. Лишь впоследствии стало ясно: впервые появился в науке один из законов элек­тромагнетизма. После Кулона открылась возможность пост­роения математической теории электрических и магнитных явлений.

106 Концепции современного естествознания

Механистическая картина мира знала только один вид материи — вещество, состоящее из частиц, имеющих массу. В XIX веке к числу свойств частиц стали прибавлять элект­рический заряд. И хотя масса, как считалось, была у всех частиц, а заряд — только у некоторых, обладание электри­ческим зарядом было признано таким же фундаментальным, важнейшим их свойством, как и масса.

Английский химик и физик Майкл Фарадей (1791—1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Ему удалось показать опытным путем, что между магнетизмом и элект­ричеством существует прямая динамическая связь. Тем са­мым он впервые объединил электричество и магнетизм, при­знай их одной и той же силой природы. В результате в ес­тествознании начало утверждаться понимание того, что кро­ме вещества, в природе существует еще и поле.

Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831 — 1879). Его основной работой, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, явился "Трактат об электричестве и магнетизме", изданный в 1873 г. Введение Фарадеем понятия электромагнитного поля и математическое определение его законов, данное в урав­нениях Максвелла, явились самыми крупными событиями в физике со времен Галилея и Ньютона.

Но потребовались новые результаты, чтобы теория Мак­свелла стала достоянием физики. Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Генрих Ру­дольф Герц (1857—1894). Именно ему по поручению Гельм-гольца (Герц был его любимым учеником) довелось прове­рить экспериментально теоретические выводы Максвелла. В 1886 г. Герц продемонстрировал "беспроволочное рас­пространение" электромагнитных волн. Он смог также до­казать принципиальную тождественность полученных им электромагнитных переменных полей и световых волн.

Работы в области электромагнетизма положили начало крушению механистической картины мира. Оценивая этот качественный поворот в миропонимании, А. Эйнштейн и

; ; Раздел II. История естествознания

107

Л. Инфельд писали: "Во второй половине девятнадцатого столетия в физику были введены новые революционные идеи; они открыли путь к новому философскому взгляду, отличающемуся от механического. Результаты работ Фара­дея, Максвелла и Герца привели к развитию современной физики, к созданию новых понятий, образующих новую картину действительности'^1!.

С тех пор механистические представления о мире были существенно поколеблены. Ведь любые попытки распрост­ранить механические принципы на электрические и магнит­ные явления оказались несостоятельными. Поэтому естествоз­нание вынуждено было в конце концов отказаться от при­знания особой, универсальной роли механики. Механисти­ческая картина мира начала сходить с исторической сцены, уступая место новому пониманию физической реальности.