Джон Малоун - Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения

Одна из наиболее известных гравюр знаменитого английского философа, художника и поэта Уильяма Блейка, посвященная Ньютону. Блейку были чужды ньютоновские представления о механистической вселенной и строгой причинности законов природы, однако он понимал величие идей Ньютона и попытался выразить на гравюре одиночество гения. (Lutheran Church in America, Glen Foerd at Torresdale, Philadelphia.) [8] Эта гравюра У. Блейка получила весьма широкую известность и стала одним из самых популярных произведений искусства, посвященных науке. В 1997 г. на основе этой гравюры была создана и отлита бронзовая статуя высотой 3,6 м, которую торжественно установили перед новым зданием Британской библиотеки. — Прим. перев.

Сейчас нам трудно представить себе в полном объеме воздействие идей Ньютона на его современников и на дальнейшее развитие всей науки. В качестве сравнения напомню любителям кино, как режиссер Жан-Люк Годар в 1960 г., при работе над фильмом «На последнем дыхании» применил революционный приём монтажа, названный впоследствии «качающимся кадром». Сейчас этот метод стал одним из самых распространенных, однако у видевших его впервые знатоков кино от волнения буквально перехватывало дыхание. Точно такой же эффект произвели законы Ньютона. Они раскрепостили сознание современников, и поразили их своей смелостью, простотой и ясностью. Ньютону удалось связать такие, казалось бы, далекие друг от друга процессы, как падение яблока и вращение Луны вокруг Земли. Он показал, что движение подходящего типа и направления может уравновесить или даже преодолеть силу тяжести. Законы Ньютона объяснили, почему Луна остается на своей орбите и не падает на Землю, позволили рассчитать траекторию полета на Луну космического аппарата «Аполло-11» и преодолеть силы земного притяжения.

Для мира, предложенного Ньютоном, характерны механистичность и строгая детерминированность, т. е в нем следствия однозначно определяются причинами и исходными условиями. Если заданы начальное положение и скорость любого тела, неважно мяча или ракеты, то можно совершенно точно определить его поведение в будущем. Если мяч не попадает в нужное место на спортивной площадке или ракета не выходит на заданную орбиту, то это означает, что им не была придана скорость, необходимая для преодоления силы тяжести и достижения требуемой траектории. С идей и теорий Ньютона начался так называемый Век Просвещения, или Век Разума, как было принято называть восемнадцатый век. Человечество открыло для себя устройство Вселенной, что принципиально изменило представление о роли Бога. Несколько лет назад Папа Римский Иоанн-Павел II извинился от имени католической церкви за суд над Галилео Галилеем, проведенный 360 лет тому назад. Церковь тогда справедливо оценила опасность его идей для религиозного сознания, хотя им была пройдена лишь часть пути к познанию законов Вселенной.

Открытия Ньютона способствовали преобразованию не только науки, но и путей общественного переустройства. Американская революция и Великая французская революция явились своеобразным откликом на его рациональное объяснение физического мира в конце XVIII века. Для тех, кто понял, что звездами управляют законы природы, не было нужды в исполнении воли монархов. Влияние открытых Ньютоном универсальных законов было столь велико, что к концу XIX века многие ученые пришли к выводу, что все законы природы уже открыты. Это подтверждали такие достижения научно-технического прогресса, как электричество, телефон, фотография, двигатель внутреннего сгорания. Возникла мысль о создании летательных аппаратов. Многим подобная идея казалась неосуществимой, хотя законы Ньютона указывали на возможность решить эту задачу. И эта техническая идея воплотилась в жизнь на рубеже веков. В 1903 г. братья Райт сумели, наконец, придать своему летательному аппарату необходимую для преодоления силы тяжести скорость и осуществили первый воздушный полет, доказав еще раз полную правоту законов Ньютона. Однако всего два года спустя началась новая научная революция.

В 1905 г. никому неизвестный сотрудник патентного бюро в Швейцарии Альберт Эйнштейн опубликовал четыре научные статьи, которые повлияли на мировую науку не меньше, чем законы Ньютона в 1687 г. Когда Эйнштейну было 16 лет, его преподаватель греческого языка в мюнхенской гимназии считал, что этому мальчику не удастся ничего добиться в жизни, поскольку он постоянно размышлял о совершенно посторонних предметах, как это случается с выдающимися умами. Возможно, впрочем, что педагог не изменил своего мнения даже после этих публикаций. Очень немногие познакомились с ними, и лишь некоторые сумели понять их смысл. Однако среди тех, кто обратил внимание на работы Эйнштейна 1905 года, был Макс Планк, поскольку Эйнштейн развивал предложенную Планком в 1900 г. квантовую теорию. Прочитав работы Эйнштейна, Планк пришел к выводу, что ньютоновская модель мира ушла в прошлое. Разумеется, открытые Ньютоном законы продолжали описывать окружающий нас мир, но Эйнштейн открыл путь к познанию вселенной совершенно иного типа, которую физики до сих пор пытаются согласовать с ньютоновской.

Возвращаясь к ньютоновской теории гравитации, следует отметить, что еще Ньютон признавал существование важной проблемы, связанной с «передачей» гравитационных сил через пустое пространство. Ньютон писал: «Нельзя себе представить, что неодушевленная материя может без посредника или чего-либо еще нематериального воздействовать при отсутствии контакта на другую материю. Мысль о том, что гравитация представляет собой просто естественное свойство материи, позволяющее телам взаимодействовать через вакуум на расстоянии без каких-либо промежуточных носителей, обеспечивающих передачу сил и взаимодействий из одной точки пространства в другую, кажется мне совершенно абсурдной. Я считаю, что ни один человек с философским складом ума никогда не поверит в это. У гравитации должен существовать постоянно действующий агент в соответствии с определенными законами, и я предоставляю читателю самому решить вопрос, является ли этот агент материальным или нематериальным». Короче говоря, Ньютону было ясно, что гравитация существует, но ему было непонятно, что является носителем этого взаимодействия.

Читатели, к которым обращался Ньютон, или, по крайней мере, ученые предпочли считать агент нематериальным, и в науке надолго утвердилась точка зрения, что пространство заполнено невидимой и не оказывающей сопротивления средой, в которой гравитация и свет распространяются подобно волнам в океане. Эта среда была названа эфиром. Идея эфира оказалась не только ошибочной, но и исключительно живучей. Ее можно сравнить с идеей о том, что некоторые виды птиц не мигрируют на зимний сезон, а впадают в спячку. В течение долгого периода времени никто не предложил ничего более разумного. Лишь в 1887 г. эксперименты американских физиков Альберта Майкельсона и Эдварда Морли продемонстрировали, что эфира не существует. После этого вновь возник вопрос: каким образом гравитация передается через пустое пространство?