Современное физическое учение
о материи и движении и диалектический материализм

Максимов А.А.

«Всесоюзное совещание руководителей кафедр марксизма-ленинизма», 1941, с.275-304

Марксизм-ленинизм — не догматическое, а творческое учение. Оно растет и обогащается с каждым новым научным открытием, с каждым новым значительным фактом в области изучения природы, общества, мышления.

Это положение подчеркивал Энгельс в своем «Людвиге Фейербахе». Его же развивал и Ленин в. «Материализме и эмпириокритицизме» [1].

Ленин внимательно изучал естествознание, философски обобщая его выводы, и указывал на ошибку Плеханова а других меньшевиков, игнорировавших изучение новейших достижений естествознания, имеющих значение для философии.

Сам Ленин дал замечательный пример того, как, нужно изучать естествознание, чтобы обогащать и развивать дальше философское учение марксизма. «Материализм и эмпириокритицизм» Ленина является величайшим творением марксизма-ленинизма, в котором дано обобщение достижений естествознания. Ленинский «Материализм и эмпириокритицизм» является настольной книгой современных партийных и непартийных большевиков.

В наши дни творческому марксизму-ленинизму учит нас наш великий учитель — товарищ Сталин.

«Овладеть марксистско-ленинской теорией вовсе не значит — заучить все ее формулы и выводы и цепляться за каждую букву этих формул и выводов. Чтобы овладеть марксистско-ленинской теорией, нужно, прежде всего, научиться различать между ее буквой и сущностью» [2].

Этому учит нас история большевистской партии.

Из всего этого следует, что без усвоения того существенно нового, что дает современное естествознание, не может быть успешной творческой работы по пропаганде философского учения марксизма- ленинизма.

Действительно, естествознание далеко двинулось не только по сравнению с тем состоянием, в котором оно находилось во время написания Энгельсом «Диалектики природы», но очень много изменений произошло в естествознании я со времени написания Лениным «Материализма и эмпириокритицизма».

Здесь мы поставили перед собой задачу — показать то существенное, что характеризует современные физические воззрения на материю и движение, показать, каковы общие представления о материи и движении, которые лежат в основе всех прочих представлений физики и механики.

Так например, ньютоновские представления о материи и движении характеризовали общие черты всех механических и физических учений вплоть до того, как развилась в XIX веке электродинамика. Но и с возникновением электродинамики ньютоновские представления о материи и движении не были отброшены, а лишь несколько оттеснены с того исключительного места, которое они занимали в науке.

И в настоящее время ньютоновские представления о материи и движении играют значительную роль и в теоретических воззрениях и, особенно, во всех практических приложениях механики.

Однако в дополнение и во изменение ньютоновских представлений современная физика разрабатывает новые представления о материи и движении. Эти представления лежат, по существу, в основе современных представлений о строении материи, о строении атома, в основе всех прочих физических и механических представлений.

Естественно, что выработка этих новых самых общих физических и механических представлений о материи и движении имеет огромное философское значение. Это обстоятельство является причиной того, что эти представления служат предметом ожесточенной борьбы между материализмом и идеализмом.

Поэтому целесообразно, когда речь идет о взаимоотношениях диалектического материализма и естествознания, когда речь идет о том, что существенно нового дает современное естествознание, в первую очередь остановиться на современном физическом учении о материи и движении.

I

Современные физические воззрения на материю и движение идут на смену ньютоновским взглядам на материю и движение. Поэтому сущность новых воззрений на материю и движение может быть понята лишь при сравнении с теми взглядами, на смену которым эти новые воззрения приходят.

Но между новыми и ньютоновскими взглядами есть еще промежуточные учения и теории — это взгляды переходные, воззрения электродинамики XIX века.

Каковы же были ньютоновские взгляды на материю и движение, если под ньютоновскими взглядами иметь в виду не одни только личные взгляды Ньютона, но и воззрения физики и механики его эпохи?

Согласно этим воззрениям, мир состоит из материальных тел. Тела — это ограниченные в пространстве вещи. Они ограничены совершенно определенными поверхностями, которые можно видеть, осязать.

Границы тел обнаруживаются при столкновении тел. Как только тела, движущиеся навстречу друг другу, соприкасаются своими поверхностями, происходит толчок, удар.

На основании всех этих наблюдений создалось представление о непроницаемости тел. Каждое тело занимает, как и сейчас учат в начальной школе, определенный объем: пространства, и в этом объеме никакое другое тело помещаться не может.

Тела обладают не только непроницаемостью, — они обладают инертностью. Для того чтобы привести; тело в движение, нужно затратить определенную силу, определенное количество энергии. Тело, приведенное в движение, сохраняет это движение, пока его не изменит внешняя сила.

Эти движущие силы ньютонова механика рассматривает как силы внешние по отношению к тому телу, к которому они прилагаются.

Свойства инертности ньютонова механика связывает с понятием массы тел. Тело обладает тем большей инертностью, чем больше его масса. Наоборот, по величине инертности, т. е. по величине силы, необходимой для приведения тела в движение, можно судить о величине массы.

Инертность есть проявление массы тела. Больше того, согласно ньютоновским представлениям, масса есть единственное проявление материальности тел.

По количеству массы определяется количество материи. Так как никакого другого проявления материальности тел кроме массы ньютонова механика не знала, то отсюда и получалось отождествление понятия материи с понятием массы.

Такого рода представление проникло в философию и послужило одним из краеугольных камней для построения воззрений механического материализма.

Таковы в общих чертах представления о материм в ньютоновой механике.

Посмотрим, каковы же были в ней представления о движении? Согласно ньютоновой механике тела безразлично относятся к внешнему пространству. Это пространство есть лишь вместилище тел, вместилище, существующее вне и независимо от этих тел. Точно так же ньютонова механика рассматривала и время, как нечто независимое от тел.

Движение тел, согласно ньютоновой механике, есть простое перемещение тел в пространстве, простая перемена одного места, занимаемого телом в пространстве, на другое.

Раз пространство не имеет отношения к телам, раз оно совершенно чуждо, внешне телам, то, следовательно, перемещение тел в пространстве — движение — никак не должно сказываться на телах. Вот эта неизменность тел в процессе движения, независимость тел от движения получили в ньютоновой механике выражение в представлении о независимости массы от движения — той самой массы, которая была исключительной характеристикой материальности тел.

Независимость свойств тел от движения получала в ньютоновой механике и другое выражение. Раз свойства тела не зависят от движения, то и одно движение тела не зависит от другого. Если тело двигалось с одной скоростью, а затем ему была придана вторая скорость, то первая и вторая скорости складываются независимо от их величин. Это — так называемое свойство аддитивности скоростей в ньютоновой механике. Оно стоит в теснейшей связи с допущением независимости массы тел от скорости движения.

Итак, движение в ньютоновой механике понималось как перемещение от одной точки пространства к другой. Это перемещение рассматривалось как непрерывное. Точно так же скорость, присущая данному телу в движении, могла принимать всевозможные значения, начиная от нуля, от покоя, и составляя далее непрерывный ряд возрастающих значений.

Таким образом непрерывность движения также была одной из характерных черт ньютоновой механики.

Исходя из представления о телах со строго, ограниченными поверхностями, обладающих непроницаемостью, с абсолютно неизменной массой, о телах, безразлично относящихся к внешнему по отношению к ним пространству, и т. д., ньютонова механика строила свои понятия скорости, силы, массы, количества движения, кинетической энергии, и т. п., т. е. всю ту сложную систему понятий, которая отражала во времена Ньютона известные тогда явления природы.

Оперируя этими понятиями, ньютонова механика имела возможность рассматривать и математически излагать явления движения небесных и земных тел, разрешать проблемы: прикладной механики и пр.

Нетрудно видеть, что основные представления ньютоновой механики совпадают с представлениями людей, создающимися на основе обыденного опыта. Непроницаемость, инертность тел, наличие у них строгих границ — все это легко понять каждому, так как каждый человек сам создает себе подобные представления на основе повседневного опыта.

* * *

Во времена Ньютона о строении обычных окружающих нас тел, как говорят макроскопических тел, имелись лишь догадки, гипотезы. Наибольшее значение имели представления древних атомистов-материалистов. Но убедительного опытного обоснования эти представления в применении к вопросу о строении тел в ту пору не имели.

В XIX веке философское учение атомизма получило прочную базу в естественнонаучных открытиях и приобрело форму физико-химического учения. Сущность химических реакций была раскрыта как процесс соединения атомов в молекулы различной сложности или преобразования одних молекул в другие. Вся химия стала прикладным учением атомизма.

Особенно детально атомистические представления разработаны были в органической химии, химии соединений углерода с водородом и другими элементами, которые участвуют в строении так называемых органических веществ.

Свойства атома углерода были детально изучены, были определены его сродства, т. е. валентность — способность соединяться с другими элементами, было установлено число этих валентностей, направление их в пространстве и т. д.

Было изучено расположение атомов углерода и водорода как в простейшем соединении — болотном газе — СН4, где С — атом углерода, Н4 — четыре атома водорода, так и в таком соединении, как бензол — С6Н6.

Расположение в пространстве атомов, было изучено и по отношению к молекулам довольно сложных веществ, вплоть до белковых.

Атомистическое учение было со второй половины XIX века применено также к объяснению тепловых явлений. Сущность теплоты была объяснена на основе представления о том, что тепловое движение есть движение молекул и атомов. На основании этого была разработана теория тепловых явлений.

То же атомистическое учение дало возможность объяснить строение газов, жидкостей, твердых тел, причем особенно детально было разработано учение о газах.

Все это знаменовало колоссальнейший успех в познания природы, и в основе всех этих естественнонаучных теорий лежало представление об атоме.

Как же себе представляли атом в XIX веке? Надо сказать, что к атому целиком и полностью были применены ньютоновские представления об обычных телах, об их непроницаемости, определенности границ, инертности, скорости движения, кинетической энергии и т. д.

Применяя эти представления, ученые XIX века определили не только относительные, но и абсолютные массы, скорости движения, примерные размеры атомов и молекул, средний свободный пробег атомов или молекул между двумя столкновениями их друг с другом и пр.

Так например, было найдено, что если массу атома водорода считать за единицу, то масса атома кислорода будет равна почти 16, атома серы — 32, хлора — 35,5, ртути — 200 и т. д. Это так называемые относительные атомные массы, или, атомные веса, отнесенные к массе атома водорода как к единице.

Но были определены, как сказано, в абсолютные массы атомов и молекул. Прежде всего была определена абсолютная масса атома водорода, которая, как оказалось, выражается чрезвычайно маленькой величиной. Если взять от одного грамма такую долю, которая выражается дробью со знаменателем в 25 знаков, то мы получим примерно ту величину, которая характеризует массу атома водорода. Масса атома водорода равна 1,67510-24 граммов.

Была определена скорость движения молекул газов при различных температурах. При нуле Цельсия оказалось, что молекула водорода имеет скорость в 1692 метра, азота — 454, паров воды — 566, углекислого газа — 362 и т. д. в секунду.

Были определены диаметры молекул и атомов при обычных условиях, когда исследуют их тепловое движение при обычной температуре. Они оказались также, конечно, очень маленькой величиной. Для водорода это будет 2,3 сантиметра, разделенные на 100 миллионов. Такие стомиллионные доли сантиметра примерно характеризуют размеры и других атомов. При этом величина, относящаяся к различным атомам, несколько варьирует, но общий порядок величин характеризуется приведенной цифрой. В следующей таблице приведены размеры диаметров молекул и атомов различных газов:

H2 — водород ……. . 2,3 • 10-8 см
N2 —азот ………. 3,1 • 10-8 см,
He —гелий……… .2,9 • 10-8 см,
H2O — вода, пар …… .2,6 • 10-8 см .
CO2 —углекислый газ. . . .3,2 • 10-8 см и т. д.

Точно так же, как уже сказано, был определен свободный пробег молекул или атомов между двумя столкновениями. Величина этого свободного пробега оказалась равной:

H2 …..….11,23 • 10-6 см
O2 …….. 6,5 • 10-6 см
N2 …….. 6,0 • 10-6 см
He …….. 18,0 • 10-6 см
H2O ……. 4,0 • 10-6 см
CO2 ……. 4,0 • 10-6 см

Так же было определено количество молекул в одном кубическом сантиметре; оно оказалось равным 2,70 • 1019 (при атмосферном давлении в 760 миллиметров ртутного столба).

Таким образом, об атомах и молекулах создалось совершенно конкретное, определенное представление, причем, как я сказал, в основе этого представления лежали общие ньютоновские представления о телах.

***

Так обстояло дело с изучением микрочастиц — молекул и атомов. Представление об их свойствах и движении оставалось принципиально старое — ньютоновское.

Принципиально новое в этом отношении стало возникать с изучением электрических явлений.

Сначала ученые полагали, что электрическое состояние тел есть случайное, преходящее состояние. В дальнейшем, к концу XIX века, однако, выяснилось, что электрические явления обнаруживаются при всех физических, химических, физиологических явлениях, изучаемых естествознанием — при трении, при нагревании, при освещении, испарении, растворении, разложении химических соединений и пр. и пр.

Это заставило ученых в конце концов признать, что электрический заряд, электрическое состояние тел есть столь же важная характеристика материи, как и масса, как инертность.

В то же время оказалось, что движение и взаимодействие электрических зарядов существенно отличается от движения тел, от взаимодействия их посредством толчка, удара и т. п., как они изучались ньютоновой механикой. Лишь явления всемирного тяготения могли обнаруживать нечто аналогичное взаимодействию электрических зарядов. Однако эта аналогия мало помогала ученым.

Особенность взаимодействия электрических зарядов, как и явления всемирного тяготения, заключается в том, что это взаимодействие осуществляется путем дальнодействия без какой-либо видимой или как-либо иначе определяемой передачи воздействия одного тела, одного заряда на другое тело или на другой заряд через, пространство, разделяющее тела. Действительно, солнце действует на землю, вызывает на земле, как и луна, приливы и в то же время находится на огромнейшем расстоянии от земли. Точно так же отдельные заряженные электричеством тела притягивают или отталкивают друг друга, находясь на значительном расстоянии.

Изучая электрические явления, ученые полагали, что это взаимодействие подобно взаимодействию тяготеющих тел. Но так как масса тел, согласно существовавшим тогда представлениям, никакого отношения к электричеству не имела, то взаимное притяжение и отталкивание стали приписывать особому веществу, отличному от обычного вещества, представляемого массой. При этом все опыты говорили за то, что это особое вещество есть жидкость, не обладающая массой и, значит, невесомая. Допущение электрических жидкостей для объяснения электрических явлений продержалось до половины XIX века.

Согласно этому представлению, электрические явления обусловлены чем-то таким, что может находиться в телах или быть из них удалено. И это «что-то» и рассматривалось как особые электрические невесомые жидкости.

Совсем иные представления создались об электрических явлениях на основе исследований ученых XIX века и в особенности Фарадея и Максвелла. На основе своих исследований и исследований других ученых они пришли к убеждению в том, что электрические явления обусловлены не наличием электрических жидкостей в телах, а наличием процессов, происходящих в среде, окружающей заряженные тела.

Наличие в этой среде натяжений, изменений и особых форм движения и обусловливают (по Фарадею и Максвеллу) электромагнитные явления.

Здесь нужно обратить внимание на то, что Фарадей и Максвелл самое существо явлений стали видеть совсем не там, где видели раньше: раньше его видели в телах, хотя бы в форме невесомых жидкостей (но эти жидкости помещали в самые тела), а теперь существо электрических явлений стали видеть вне этих тел — в той материальной среде, которая находится вокруг тел.

Таким образом то пространство, которое последователи Ньютона считали возможным рассматривать как абсолютно пустое, согласно Фарадею и Максвеллу сказывалось заполненным особой материальной средой.

Воззрения на эту среду Фарадея и Максвелла совпали в известной степени с существовавшим ранее, именно со времен Гюйгенса, современника Ньютона, представлением о том, что световые явления обусловлены также наличием особой находящейся вне тел среды — мирового эфира.

На основе воззрений Фарадея и Максвелла впервые было разработано физическое учение об электрических явлениях как явлениях, происходящих в этой материальной, окружающей заряженные тела среде.

В этом учении уже было нечто принципиально новое по сравнению с ньютоновой механикой, которая все дело сводила к телам, к материальным точкам, пространство же рассматривала как абсолютно пустое вместилище тел.

Другим принципиально новым моментом в учении об электрических явлениях было обнаружение своеобразной инертности, наблюдаемой при движении электрических зарядов.

Было выяснено, что электрические заряды обнаруживают особую инертность, когда их приводят в движение или, если они двигаются, когда увеличивают или уменьшают скорость их движения.

Так как на основе ньютоновских представлений привыкли в проявлениях инертности видеть доказательство наличия массы, то особую инертность электрического заряда стали трактовать как проявление особой, так сказать, мнимой, кажущейся электромагнитной массы, присущей этому заряду.

Эта масса, однако, могла в отличие от ньютоновой механической массы появляться и исчезать.

Создалась совсем новая ситуация и произошли чрезвычайно большие изменения, когда к концу XIX века в дополнение к коротко охарактеризованным открытиям окончательно было установлено существование электрона.

В отличие от учения о том, что электромагнитные явления суть явления в особой непрерывной среде, окружающей заряженные тела, возникло учение, которое снова связало электрические явления с обычными телами, с движениями, происходящими в составляющих эти тела атомах и молекулах.

Ученые на основе экспериментов и на основе теоретических выкладок все более и более убеждались в том, что электрический заряд не есть какое-то состояние: непрерывной среды, находящейся вне тела, но что сам электрический заряд локализован и имеет атомную структуру.

И действительно, в конце XIX века был открыт электрон — атом электричества, обладающий массой в 1840 раз меньшей, чем масса самого легкого из всех известных атомов, именно атома водорода.

Если открытие электрона составило огромнейшее событие в истории науки о природе, то изучение свойств этого электрона, в первую очередь его массы, привело к открытию совершенно нового, неожиданного свойства.

Оказалось, что вся масса электрона имеет исключительно электромагнитный характер, т. е. электрон не имеет никакой механической ньютоновой массы, которая неизменна и не зависит от движения.

В то же время обнаружилось — и это не было столь неожиданным, поскольку понятию об электромагнитной массе стало создаваться раньше, — что масса электрона меняется со скоростью, возрастая по мере того, как растет скорость электрона, и делается очень большой, когда скорость электрона приближается к скорости света — к 300 000 км в секунду.

Это совершенно необычное явление, неизвестное ньютоновой механике и подрывающее одно из основных метафизических ее положений о неизменности массы, дополнилось другим, столь же неожиданным открытием.

Оказалось, что атомы состоят из положительных и отрицательных зарядов. Правда, это предположение в форме гипотезы фигурировало у ученых еще в начале XIX века. Оно сыграло немалую роль в развитии химии. Но к концу XIX века это положение было доказано экспериментально. Таким образом оказалось, что электричество — основная сущность материи, рассматриваемой физически. На основе этого воззрения и создалась электрическая теория материи, поставившая вместо массы на первое место электрический заряд, массу же разъяснившая в качестве производного явления, как некоторый результат концентрации в определенном объеме пространства электрического заряда [3].

Так, вместо ньютоновой механики в конце XIX и в начале XX века на первое место выдвинулась электродинамика.

Одним из важных итогов развития электродинамики явилось то, что она должна была сочетать, как мы видим, учение об атомизме электричества с учением Фарадея—Максвелла о непрерывной среде, о так называемых электромагнитных полях.

Оказалось, что учение об электронах отнюдь не исключает учения об электромагнитных полях, а обязательно требует сохранения этого учения.

Таким образом получилось, что и атомистическое учение, исходящее из представления о прерывности, и противоположное учение — учение, исходящее из представления о непрерывности, должны быть каким-то образом соединены вместе.

Однако такой вполне отчетливый итог никогда не был подведен физиками с полной ясностью. Физики все время стремились свести изучаемые ими электрические явления к одной из этих двух противоположностей: или все объяснить наличием электронов или объяснить все наличием непрерывной среды, рассматривая электроны как какое-то сгущение, как какое-то особое образование в этой непрерывной среде, которая рассматривалась как первичная, как первоматерия.

Из изложенного выше видно уже, что главнейшие выводы электродинамики били по метафизическим сторонам учения Ньютона об исключительном значении массы, о независимости этой массы от скорости.

Естественно, что опровержение, разоблачение и устранение метафизики из ньютоновой механики было колоссальным шагом вперед и, по существу, подводило физиков вплотную к диалектическому материализму.

Открытия электродинамики, по существу, подтвердили воззрения диалектического материализма. Поэтому именно Ленин принял эти выводы электродинамики, подробно рассмотрел их в «Материализме и эмпириокритицизме» и дал им диалектико-материалистическую оценку.

Ленин показал, что ученые, придерживаясь односторонних метафизических воззрений, стремятся или все свести к прерывности или все свести к непрерывности. Ленин показал, что ряд ученых, спотыкаясь на метафизике, скатывается к идеализму. В опровержение утверждения идеалистов о том, что переход от понятия массы к понятию электрического заряда, переход от механики Ньютона к электродинамике, якобы, подрывает материализм, Ленин доказывал, что замена механики электродинамикой ничего не говорит в пользу утверждения об исчезновении материи, которую ошибочно отождествляли с массой, а наоборот, подтверждает материализм, обогащает его. Ленин разъяснил, что нужно отличать физическое представление о том или ином строении материи от философского понятия материи, которое утверждает, что вне и независимо от нас существует познаваемая нами объективная действительность.

Поэтому Ленин указывая, что, когда физики, не знающие диалектики, начинают кричать о том, что «Материя исчезает» — это значит исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже; исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными (непроницаемость, инерция, масса и т. п.) и которые теперь обнаруживаются, как относительные, присущие только некоторым состояниям материи» [4]. В другом месте Ленин писал:

«Движение тел превращается в природе в движение того, что не есть тело с постоянной массой, в движение того, что есть неведомый заряд неведомого электричества в неведомом эфире, — эта диалектика материальных превращений, проделываемых в лаборатории и на заводе, служит в глазах идеалиста (как и в глазах широкой публики, как и в глазах махистов) подтверждением не материалистической диалектики, а доводом против материализма…» [5].

Исходя из диалектико-материалистической трактовки новейших открытий, Ленин до конца разоблачал все идеалистические извращения, которые делались в связи с этими открытиями.

II

Таково было общее представление о материи к началу XX века. Оно возникло стихийным путем. Философские выводы, вытекавшие из новейших открытий, которые сумел сделать Ленин, не были сделаны физиками и вообще учеными капиталистических стран.

«Материализм и эмпириокритицизм» Ленина, так же как «Анти-Дюринг» и «Людвиг Фейербах» Энгельса, оставался для этих ученых книгой за семью печатями. Вместо правильных философских выводов, дающих возможность понять суть происходящих в науке изменений, ряд крупных ученых капиталистических стран стал делать идеалистические и метафизические выводы. Поэтому должных уроков из предшествующего этапа развития физики извлечено не было, и развитие пошло и дальше стихийным путем, причем ученые снова и снова, и даже в большей степени, повторяли свои метафизические ошибки и в условиях империализма, в условиях общего кризиса капитализма, когда немало ученых капиталистических стран скатилось к идеализму.

Однако этот стихийный путь все больше и больше (как это будет показано дальше) ставил физиков перед необходимостью усвоения диалектического материализма. Если развитие электродинамики с полной ясностью указало физикам на то, что нужно прерывность и непрерывность соединять воедино, что нельзя противопоставлять атомизм учению о непрерывной среде и т. д., то все дальнейшие открытия вплотную поставили ученых перед диалектическим разрешением этих вопросов. Вплотную к диалектике ученые подошли в результате исхода развития двух главнейших областей знаний о материи— учения .о свете и учения о строении обычного весомого вещества.

Что же произошло в области учения о материи и движении после написания «Материализма и эмпириокритицизма»?

Начнем с изложения того существенного, что произошло в учении о свете. Свет, даже с точки зрения обыденного опыта, всегда представлял собой нечто отличное от явлений, обусловленных движением обычных массивных тел. По отношению к свету нельзя было сказать, что мы здесь имеем дело с движением каких-то массивных тел, которые можно схватить, пощупать, строение которых можно наблюдать и т. д. Даже нельзя было сказать, что это есть движение каких-то маленьких, но все-таки обычных тел, так как эти маленькие тела в таком случае можно было бы как-то уловить.

Тем не менее более ранние учения, объяснявшие явления света, исходили из обычных представлений о телах, из тех представлений, которые создавались на основе обыденного опыта. Эти представления трактовали свет как полет ряда легких телец, испускаемых с очень большой скоростью светящимся телом.

Таково было объяснение явления света, выдвинутое Ньютоном в форме теории истечения. Он считал, что каждое светящееся тело испускает маленькие световые частицы, которые летят и, попадая в глаза, создают субъективное впечатление о светящемся теле.

Эта теория истечения объясняла прямолинейное распространение света, рассматривая полет световых частиц наподобие прямолинейного полета пули. Отражение она объясняла подобно явлению отражения обычных тел, скажем, мяча, когда при отскакивании его угол падения равен углу отражения.

Явление преломления света тоже было объяснено и математически рассчитано на основе теории истечения.

При этом Ньютон и его сторонники, разрабатывавшие теорию истечения, допускали, что между этими летящими световыми частицами и телом, в котором может преломляться свет, происходит взаимодействие. Атомы и молекулы вещества могут притягивать или отталкивать эти световые частицы, и этим обусловливается преломление.

Сам Ньютон не только исходил из представления об этих летящих световых частицах, но он допускал и существование непрерывной среды — эфира, хотя и не настаивал сколько-нибудь энергично на этой стороне представления о свете. Сам Ньютон центр тяжести переносил на полет световых частиц. Его же последователи целиком и полностью останавливались только на этой стороне дела. Как раз в противовес Ньютону Гюйгенс, его современник, разрабатывает противоположную точку зрения.

Преломление, отражение и прямолинейное распространение света хорошо объяснялись теорией истечения. Но уже сам Ньютон открыл одно явление, объяснение которого представляло известное затруднение и являлось не столь простым и не столь понятным, как объяснение прямолинейнего распространения, отражения и преломления света на основе теории истечения.

Ньютон показал, что если взять выпуклое стекло, положить его на другое плоское стекло и осветить сбоку, то в месте соприкосновения этих стекол замечается центральная точка и ряд концентрических кружков, расположенных совершенно закономерно на строго определенном расстоянии один кружочек от другого. Если освещать стекла обычным белым светом, то эти кружочки получаются радужных цветов.

Оказалось, что при этом явлении, называемом явлением ньютоновых колец, происходит что-то более сложное, обнаруживается какая-то периодичность в явлениях света.

Ньютон объяснял это тем, что эти летящие световые частицы могут испытывать приступы то более легкого, то более трудного отражения и преломления. Поэтому, мол, и возникают эти ньютоновы кольца.

Но, как видим, тут уже Ньютон дает объяснение не такое понятное. И действительно, никогда эта точка зрения не могла быть разработана с очень большой ясностью и стройностью. При этом Ньютону здесь приходилось еще привлекать для объяснения представление о существовании мирового эфира.

В дальнейшем были открыты явления дифракции и интерференции. Два пучка света, полученные от одного источника, соединяясь вместе, могут складываться таким образом, что они вызывают не просто сложение света, но и такое сложение света, которое может сводиться к его затуханию. При соединении двух таких пучков света получаются полосы то более светлые, то более темные. Оказывается, свет плюс свет может давать не только свет, но и темноту.

Это явление интерференции, по существу, тождественно с явлением ньютоновых колец.

Явление дифракции заключается в том, что свет, проходя мимо того или иного препятствия, скажем, мимо острия бритвы, заходит за это острие, изгибается, и там, где, казалось, должна была быть полная тень, получается некоторое освещение.

Эти два явления оказались значительно более трудно объяснимыми для теории истечения. Тем не менее и сам Ньютон и, особенно, его последователи, а среди его последователей были и крупнейшие ученые-математики, сумели все-таки разработать определенные математические теории, которые так или иначе эти явления объясняли.

В дальнейшем в XIX веке стали изучать еще одно явление, тоже чрезвычайно своеобразное. Оказалось, что пучок света, пройдя через некоторые кристаллы, распадается на два пучка и приобретает поляризованность, т. е. такое свойство, что если после пропускания света через кристалл мы вздумаем один из пучков отражать зеркалом, то свет отражается только при определенном положении зеркала. Если же зеркало повернуть на 90°, то свет не отражается. Ничего подобного с обыкновенным светом не наблюдается.

Это явление поляризации света также представляло большие затруднения для теории истечения. Но и это явление пытались объяснить сторонники Ньютона.

Наконец, теория истечения делала и ряд предсказаний. Одно из них заключалось в том, что скорость световых частиц в жидкости и в твердых телах должна быть больше, чем в «пустоте» и в воздухе.

Прямо противоположной теорией была теория Гюйгенса, которая исходила из того, что свет есть волнообразное движение в непрерывной среде, в мировом эфире. Эта теория тоже довольно просто объясняла прямолинейное распространение, отражение, преломление света, хотя и не столь просто, как ньютоновская теория. Но зато совершенно просто волновая теория объясняла явления интерференции, дифракции и поляризации, о которых коротенько уже упомянуто выше. Эта теория объясняла явление интерференции тем, что волны в мировом эфире могут складываться, что гребень одной волны может совпасть с гребнем другой волны. В этом случае мы имеем усиление света, сложение интенсивностей двух пучков света. В том же случае, когда гребень одной волны совпадает с впадиной другой волны, происходит взаимная нейтрализация двух движений. Интенсивности двух интерферирующих пучков света будут уже не складываться, а вычитаться. Произойдет затухание света, и получится темная интерференционная полоса.

Явление дифракции волновая теория объясняла тем, что волна может заходить за границы препятствия, как это наблюдается для волн на поверхности воды.

Поляризацию волновая теория объясняла тем, что движение эфира происходит перпендикулярно к направлению луча света: если свет распространяется горизонтально, то колебания эфира происходят перпендикулярно к этой горизонтальной линии.

Эти колебания в обычном свете беспорядочны, происходят во всех плоскостях, проходящих через направление луча. В поляризованном же свете, после прохождения света через кристалл, эти беспорядочные колебания разлагаются на колебания в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Таким образом все эти явления, представлявшие большое затруднение для теории истечения, были очень просто объяснены волновой теорией. Но волновая теория — теория Гюйгенса, возникшая еще во время Ньютона, почти в течение двух веков была в загоне и лишь к половине XIX века стала все больше и больше выходить на первое место. И после того, как она на основе работ Френеля объяснила явление поляризации, в особенности после того, как Физо, ученый XIX века, доказал, что скорость распространения света в воде меньше, чем в пустоте или в воздухе, ученые пришли к заключению, что теория истечения есть заблуждение и что волновая теория является единственно правильной.

Исключительное господство волновой теории в XIX вехе было обусловлено также тем, что волновая теория была подтверждена, хотя и в новой форме, исследованиями в области электромагнитных явлений. Именно исследования Фарадея и Максвелла и, в особенности, Герца, открывшего те самые волны, которые сейчас играют решающую роль в радио, показали, что электромагнитные колебания — это и есть колебания световые, что свет есть особое электромагнитное явление, которое распространяется в форме волн. Экспериментальные исследования Герца как раз доказали это положение.

После этого ученые вообще отбросили раз и навсегда теорию истечения. Так продолжалось до 1900 года. К этому времени оказалось, что есть явления, которые требуют возврата к корпускулярной теории света. Сначала немецкий ученый Планк, а затем Эйнштейн и другие доказали, что есть явления, которые совершенно не объясняются волновой теорией — явления теплового излучения и так называемого фотоэлектрического эффекта.

Особенно наглядно непригодность волновой теории проявляется при рассмотрении фотоэлектрического эффекта.

Оказалось, что, когда ультрафиолетовый свет определенной длины волны падает на металлическую поверхность, он выбивает электроны. При этом электроны получают совершенно определенную скорость. Но это выбивание происходит независимо от того, какая берется интенсивность света и на каком расстоянии от источника света находится эта металлическая поверхность. Лишь число выбиваемых электронов зависит от интенсивности света.

С точки зрения волновой теории это явление объяснить нельзя, так как энергия волнового колебания должна уменьшаться с расстоянием, а здесь явление происходило так, как если бы столкнулись две частицы — электрон с какой-то световой частицей.

Этот вывод был совершенно неизбежен. Ученые и сделали его и пришли к представлению о том, что свет распространяется особыми дискретными порциями, квантами, фотонами, и эти фотоны действуют как особые частицы. Понятно, что действие отдельного фотона не зависит от расстояния от источника света.

Но волновая теория не была на этот раз отброшена, как была раньше отброшена теория истечения. Создалась такая ситуация, что волновая теория и корпускулярная теория стали сожительствовать. Метафизики-ученые пытались отбросить то ту, то другую, но это не удавалось. Органически же соединить их они не думали, так как им казалось, что эти две теории представляют взаимно исключающие точки зрения.

И так продолжалось до той поры, пока не создалась — опять-таки, казалось бы, для метафизиков-ученых совершенно недопустимая — ситуация и в отношении учений об обычном весомом веществе, в отношении учения об атомах, молекулах, электронах.

***

Оказалось, что развитие учения об обычном веществе привело к аналогичной ситуации.

В начале нашего изложения было сказано, что в XIX веке довольно-таки хорошо изучали атомы и молекулы как целое, определили их размеры, скорости и пр. и пр.

К концу XIX века, когда был открыт электрон, ученые перешли к изучению строения атома.

Огромнейшую роль в этом отношении сыграло открытие радиоактивности, самопроизвольного распада атомов тяжелых элементов на более простые.

Уран, радий и другие тяжелые элементы, испуская частицы и лучи, распадаются на более простые атомы. Это все вместе с учением об электричестве привело к представлению о том, что атом есть сложное образование, состоящее из центрального ядра атома очень небольшого размера, составляющего не более 1/10000 или даже 1/100 000 поперечника всего атома.

О том же, каковы размеры атома, уже сказано выше. Размер диаметра атома определяется стомиллионными долями сантиметра. От этой величины нужно взять десяти- или стотысячную долю, тогда мы получим размер диаметра ядра.

Ядро, как видим, очень небольшое, и вокруг этого ядра наподобие планет вращаются электроны. Вот то представление о строении атома, к которому пришли ученые.

В процессе радиоактивности ядро атома распадается, испуская из себя отдельные частички и лучи, переходя в ядро атома более простых элементов, в ядро атома, построенное более элементарным образом.

Такова общая идея о строении атома. Но по мере того, как эта идея складывалась, она все более и более детализировалась, так как к ней предъявлялось требование об объяснении ряда ранее известных явлений, связанных с внутренним строением атома. Из числа такого рода явлений особенно большая роль принадлежит явлению испускания парами элементов так называемых линейчатых спектров. Изучение этих спектров и стремление объяснить механизм их возникновения сыграли и до настоящего времени играют исключительную роль в развитии теории строения атомов.

Если мы возьмем какой-нибудь химический элемент, нагреем его так, что он начнет испаряться, в пламени горелки, и этот свет паров элемента пропустим через стеклянную призму в спектроскопе, то этот свет разложится, но не на сплошной спектр, какой получается при разложении обычного света, а на спектр, состоящий из отдельных линий. Этих линий, например, у железа в парообразном состоянии—целые тысячи, и эти линии располагаются в серии, причем в каждой серии эти линии находятся в строгой математической зависимости. Переход от одной линии к другой строго закономерный. Эти закономерности были найдены еще в XIX веке и выражаются математической формулой, не уступающей по строгости астрономическим законам.

По этим формулам мы можем по одной линии вычислить другую, третью, все линии данной серии.

Но наличие отдельных линий показало ученым, что в строении атома есть какая-то дискретность. Если бы был сплошной спектр, то можно было бы думать, что в атоме возможны всякие переходы, возможны всякие движения. Так и думали ученые в первоначальный период разработки теории о строении атома, считая, что он состоит из центрального ядра и вращающихся вокруг последнего электронов. Наличие определенных линий, находящихся на определенном расстоянии друг от друга и обусловленных движениями внутри атома, говорило, что в атоме имеются строго определенные, а не любые движения, орбиты, по которым вращаются электроны.

Изучая спектры, ученые постепенно и создавали представление о том, как построен атом.

Самым простым спектром оказался спектр самого простого элемента — водорода. И строение атома водорода прежде всего и было разъяснено.

Оказалось, что нужно было представить себе следующую картину: внутри, в центре находится тяжелое ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг него вращается только один электрон. Так как электрон имеет массу, почти в две тысячи раз меньшую, чем ядро атома водорода, то почти вся масса сосредоточена в ядре этого атома.

Это представление было разработано датским ученым Нильсом Бором. Нильс Бор в отличие от прежних представлений об атоме допустил, что орбиты в атоме, по которым вращается электрон, могут быть не любые, а строго определенные, находящиеся на определенном расстоянии от ядра атома, и перескакивание электрона с одной орбиты на другую и обусловливает появление тех или иных линий в линейчатом спектре.

При этом Бор в своих теоретических расчетах исходил из того, что существуют не только отдельные дискретные орбиты, находящиеся на определенных расстояниях, но что энергия электрона на этих орбитах определяется величиной, кратной тому кванту, который был введен в учение о свете Планком. Бор взял эту величину, которую ввел Планк для света, и применил ее для расчета строения атома. На основании этого ему и удалось достичь своих замечательных открытий. Ему удалось строго математически вывести строение спектра водорода. И так как совпадение было чрезвычайно большое, то это было величайшей победой теории; теоретически удалось объяснить, исходя из представлений о строении атома, строение спектра атома водорода. Все линии, все величины, которые были определены экспериментально, были выведены Бором теоретически.

Здесь нужно обратить внимание на одну особенность — на введение Бором в теорию строения атома понятия о кванте. Оказалось, что по отношению к движению одной материальной частички — электрона — вокруг другой материальной частички — ядра атома — нужно применять представление, взятое из другой области, из области учения о свете.

Таким образом, две различные области оказались теоретически связанными. Сам Бор не мог объяснить, почему так нужно делать, но доказал, что, делая такое допущение, мы получаем результаты, которые объясняют чрезвычайно точно строение спектра водорода, в то время уже известного.

В дальнейшем оказалось, что блестящий успех теории Бора имеет свои пределы. Были открыты не только эти линии в спектре водорода, но еще так называемая тонкая структура каждой такой линии. Оказывается, в спектроскопе большой мощности отдельные линии спектра водорода могут быть разделены, в свою очередь, на отдельные линии. Оказалось, что более широкие линии — не сплошные, а состоят из отдельных, более тонких линий.

Когда стали искать объяснения такому более сложному строению спектра водорода, то оказалось, что нужно теорию Бора усложнить. Если Бор допускал, что электрон вращается по круговым орбитам, то в дальнейшем допустили, что он вращается по эллиптическим орбитам.

Затем возникло представление, что электрон, которой обращается по орбите, не только движется по этой орбите, но одновременно и вращается и вокруг своей оси наподобие земли, которая вращается вокруг солнца и вокруг собственной оси. То же оказалось нужным допустить и в отношении электрона. Такой вращающийся вокруг своей оси электрон должен еще обладать магнитными свойствами.

Эти усложнения дали возможность объяснить ряд более сложных черт в строении спектра водорода, но не разрешили проблемы в целом [6].

Но оказалось, что есть еще ряд новых явлений, которые не объясняются даже таким усложненным представлением о строении атома, построенном на основе первоначального учения Бора. Чем дальше шли, тем этих усложнений было больше. Оказалось, что теория Бора неспособна точно объяснить строение атомов, более сложных, чем атом водорода. К 1923—1924 годам теория строения атома на основе представления Бора зашла в тупик.

Ученые начали искать выхода из создавшегося положения, и французский ученый де Бройль нашел этот выход. В этом ему помогло правильное понимание истории учений о свете. Изучая историю механики, он обратил внимание на факт, который послужил исходным пунктом для математических работ великого английского ученого Гамильтона в первой половине XIX века. Оказалось, что основной закон механики, закон движения тел, и закон геометрической оптики, т.е. закон распространения лучей света, математически тождественны. Эту тождественность заметили давно и даже математически разработали, но не сделали из этого никаких философских выводов.

Де Бройль обратил на это обстоятельство большое внимание и задал себе вопрос: не лежит ли в основе тождества законов механики и оптики нечто более глубокое? Не нужно ли рассматривать движение частиц или тел под углом зрения волновых представлений? Не является ли тождественность законов механики и оптики указанием на то, что в природе и те и другие процессы совершаются одновременно, что материя одновременно имеет два аспекта, два проявления — и в форме волновой и в форме корпускулярной, в форме движения частиц? Он ответил на этот вопрос положительно. Отсюда вытекало, что движение электрона не есть только движение ограниченного в пространстве тельца, а есть такое движение, которое также может быть рассматриваемо с точки зрения волновых представлений.

Он подсчитал, какова должна быть волна, которая характеризует движение электрона. Другие ученые это продолжили. Было выяснено, что при движении электрона с такой-то скоростью должна обнаруживаться такая-то совершенно определенная волна.

В 1927—1928 годах совершенно точно экспериментально было доказано, что движение электрона действительно обнаруживает не только дискретную природу электрона как отдельной частицы, оно обнаруживает и волновые свойства его. Оказалось, что электрон, двигаясь мимо препятствий, так же как свет, дает явления дифракции, интерференции, что может быть получена картина, аналогичная ньютоновым кольцам при пропускании пучка электронов. Раньше это было известно только по отношению к свету, а тут открыли это по отношению к движению отдельных материальных частиц.

Таким образом, было сделано величайшего исторического значения открытие того, что и движение обычных дискретных телец обнаруживает волновые свойства. Де Бройль создал основы так называемой волновой механики, отличной от ньютоновой механики. Волновая механика исходит из представления о том, что движение частиц нужно рассматривать как движение волн. Работу де Бройля продолжил немецкий ученый Шредингер.

Суть их открытий заключается в том, что они попытались вообще движение частиц свести к движению поля. Они попытались объяснить частицы как результат сложения многих волн, рассматривать частицы как гребень волн и тем самым свести представление о частицах, о дискретности к представлению о непрерывности, о волнах.

Но эта попытка не удалась. Как теоретически, так и практически это представление оказалось не выдерживающим критики. Оказалось, что реально существующие частички — электроны, атомы и молекулы — и после отражения и преломления проявляют себя как таковые, как частички, тогда как с точки зрения теории де Бройля и Шредингера такой гребень волн, который можно рассматривать как частичку, должен был через некоторое время разрушаться и перестать существовать как таковой. Значит, частицы, соответствующие этому гребню волны, должны были бы исчезнуть как таковые, в действительности же они не исчезают.

Таким образом, здесь обнаружилось несоответствие теоретических представлений тому, что имеется в действительности. В то же время обнаружилась — и мы бы сказали, что это должно было обнаружиться, — неправильность сведения одной диалектической противоположности к другой. Они попытались частицу свести к волне, между тем это было неверию, это была односторонность.

Но основное открытие де Бройля осталось нерушимым, именно то, что частицы обнаруживают и волновую природу. Это было доказано экспериментально, и речь в дальнейшем стала итти лишь о том, как теоретически объяснить это обстоятельство.

Таким образом, оказалось, что и здесь по отношению к движению отдельных частиц нужно одновременно применять и волновые представления и корпускулярные. При этом оказалось, что имеющиеся теоретические представления недостаточны для того, чтобы разрешить эту проблему до конца. Создалась такая ситуация, что одни ученые стали делать упор исключительно на одной стороне — на учении о дискретности (Бор, Гейзевберг), стали всю проблему строения атома толковать как учение о частицах, совершенно отбрасывая представление о непрерывности. Де Бройль же и Шредивгер подходили к разрешению проблемы с противоположной точки зрения.

И вот этот уклон то в ту, то в другую метафизическую сторону и был причиной того, что ученые приходили к различным антинаучным выводам. Приверженность к метафизике не остается безнаказанной и приводит к антинаучным выводам.

* * *

Из того, что здесь коротко изложено, следует, что и в учении о свете и в учении об обычном весомом веществе необходимо одновременно допускать и волновые и корпускулярные представления, что нельзя сводить рассматриваемые явления ни к метафизически понимаемой частице, ни к волне. Ни та, ни другая односторонняя метафизическая точка зрения не разрешает проблемы: нужен синтез, нужно диалектическое единство этих двух противоположных точек зрения, нужна такая теория, которая бы синтезировала взаимопротивоположные, казалось бы, исходные положения.

Современные ученые, как сказано, не сумели еще этого достигнуть и, больше того, на этом спотыкались и спотыкаются.

Но, ясное дело, открытие того факта, что и явление света и явление движения обычных частиц должно трактоваться и с точки зрения волны и корпускулы, что прежняя механика Ньютона недостаточна, внесло коренное изменение в прежние представления о телах и их движении. И действительно, изменение представлений о телах, которое наметилось уже в XIX веке, пошло еще дальше, и все более и более вырисовывается новое представление о телах и их движении, которое резко отлично от ньютоновского.

III

Действительно, что современная физика может сказать о телах и корпускулах?

Во-первых, она утверждает, что частицы — не только какие-то метафизические частицы, совершенно оторванные, совершенно чуждые окружающему их пространству: эти частицы одновременно проявляют себя и как частицы и как волны.

В то же время наличие материального силового поля, являющегося продолжением тел за пределами обычных, ощутимых или определимых посредством толчка границ, также доказывает, что пространство — это не внешнее вместилище тел, а форма существования материи.

Во-вторых, в связи с волновыми свойствами частицы, в связи с наличием силовых полей по-иному ставится вопрос о непроницаемости. Волны, как известно, могут проникать одна через другую, существуя в одном и том же пространстве. Точно так же и силовые поля могут накладываться одно на другое в одном и том же пространстве. Поэтому о телах, о частицах современная физика не может сказать, что они непроницаемы, что в пространстве, занимаемом одним «телом», не может помещаться другое «тело».

Но это взаимное проникновение тел согласно современной физике носит сложный характер. Наиболее просто дело обстоит тогда, когда складываются, так сказать, внешние поля и волны. Сложнее дело обстоит, когда на сцену выступает явление взаимного проникновения собственно частиц — молекул, атомов, ядер атомов, электронов и т. д., рассматриваемых помимо их внешних полей, помимо их внешних волновых проявлений.

Как действительно обстоит дело с непроницаемостью частиц, когда они пытаются проникнуть за те границы, которые во времена Ньютона считались абсолютно непереходимыми? Как обстоит дело, например, с границами атома согласно современным представлениям?

Действительно, где границы атома? С точки зрения физики XIX века границы атома определялись размерами диаметра атома, определяемого величинами, которые примерно равны нескольким стомиллионным долям сантиметра.

Значит, если мы представим себе сферу с таким диаметром в одну-две-три стомиллионных доли сантиметра, то можно было бы думать, что границы этой сферы и есть границы атома.

Но выше уже приведены другие данные, которые показывают, что вся масса атома сосредоточена, по существу, в ядре, объем которого, по крайней мере, в биллион раз меньше, чем эта сфера, которая характеризует весь атом.

Спрашивается, где же границы атома? Есть ли это границы, которые исчисляла физика XIX века и которые имеют значение и сейчас, когда мы исследуем обычное тепловое движение атомов и молекул, или это есть граница ядра атомов?

Оказалось, что таких метафизических границ нет. Когда мы исследуем атом, мы проходим ряд ступеней, ряд границ, которые характеризуют строение атома.

Оказывается, что, начиная от самых внешних орбит ядра, которые больше всего удалены от ядра атома и на которых электроны слабее всего связаны с ядром, дальше идут орбиты, расположенные все ближе и ближе к ядру атома, но на строго определенных расстояниях, меняющихся скачком, и на которых электроны связаны с ядром все более и более прочно, пока мы не приходим к ядру. Но а внутри ядра опять-таки приходится признать наличие таких ступеней, причем эти ступени обнаруживаются в процессе различных атомных столкновений.

Когда мы имеем частицы с малыми скоростями или фотоны с малыми энергиями, сталкивающиеся с атомами, мы обнаруживаем внешние границы атома, когда же с атомами сталкиваются частицы, обладающие большими скоростями или фотоны с большей энергией, то эти внешние границы как бы совершенно не существуют. Частицы же с чрезвычайно большими скоростями и фотоны, обладающие исключительно большой энергией, совершенно свободно проникают внутрь оболочки и достигают ядра атома. Такого рода частицы, обладающие чрезвычайно большой энергией, способны разбить это ядро атома. При этом возможен и такой случай, когда налетающая частица задерживается ядром обстреливаемого атома. Тогда может получиться ядро более тяжелого атома, обладающее радиоактивностью. Так была открыта искусственная радиоактивность.

Таким образом, нет метафизических, раз навсегда данных границ атома. Поэтому нет и абсолютной непроницаемости атомов и их ядер. Эта непроницаемость является относительной.

Действительно, еще в XIX веке ученые определили диаметры и, следовательно, поперечное сечение молекул и атомов, обнаруживающиеся в процессе их обычного, теплового движения, характеризующегося скоростями, числовые величины которых были приведены выше. Если подсчитать сумму поперечных сечений всех молекул или атомов, находящихся в одном кубическом сантиметре при 0°С и 760 миллиметрах давления ртутного столба, то получим следующую таблицу:

Газ Сумма поперечных сечений молекул в 1 куб. см
H2 15700 кв. см
N2 29400 кв. см
O2 27 200 кв. см
H2O 43 500 кв. см
He 9800 кв. см
CO2 44 300 кв. см

Из этой таблицы видно, что сумма поперечных сечений молекул или атомов, содержащихся в 1 куб. см, составляет при, указанных условиях от 1 кв. м приблизительно до 4 1/2 кв. м.

Так обстоит дело при изучении теплового движения молекул или атомов. Совсем иное получается, когда через газ движется поток частиц со скоростью, во много раз превышающей скорость теплового движения. Так, если молекулы или атомы газа обстреливать потоком электронов, то получается следующее значение суммы поперечных сечений молекул или атомов, содержащихся в 1 куб. см.

При движении электронов со скоростью 300 км в секунду указанная сумма поперечных сечений равна 23 000 кв. см, т. е. измеряется величиной того же порядка, что и величины, приведенные выше в таблице.

Если же через газ пролетает поток электронов со скоростью 120000 км/сек., то указанная сумма поперечных сечений равна 0,95 кв. см, а для электронов со скоростью 270 000 км/сек, сумма поперечных сечений будет составлять всего лишь 0,0078 кв. см., т. е. меньше чем одну сотую долю квадратного сантиметра, меньше 1 кв. мм!

Такой же результат получается и при обстреле жидких и твердых тел. И здесь для быстрых частиц действительно непроницаемым является лишь очень небольшой объем. Так, в 1 куб. м платины, весящем около 21 т, объем, непроницаемый для очень быстрых частиц, составляет лишь около 1 куб. мм.

Итак, никакой абсолютной, метафизической непроницаемости современная физика у тел, молекул и атомов (а также у ядер, последних) не признает.

Но мало этого! Изменение непроницаемости атомов и молекул и составленных из них тел в зависимости от того, сколь быстрыми частицами мы обстреливаем исследуемый объект, происходит отнюдь не плавно, а скачками, и не просто скачками, а скачками, после которых происходит некоторый возврат от более легкой проницаемости к более трудной.

Именно было обнаружено, что по мере роста скорости электронов наступают моменты, когда пучок электронов очень легко пронизывает вещество. После этого, с дальнейшим увеличением скорости электронов вещество оказывается труднее проницаемым. Затем снова наступает момент легкой проницаемости, сменяющийся моментом более трудной проницаемости, и т. д.

Такая смена более легкой проницаемости на более трудную объясняется современной физикой на основе волновых представлений как о природе частиц, обстреливающих исследуемое вещество, так и о природе частиц этого последнего.

Итак, границы тел, атомов и молекул, а также их непроницаемость нужно понимать не метафизически, а диалектически. И к такому диалектическому пониманию этих явлений вплотную подвело развитие современной физики.

Такой же вывод получается и в результате развития воззрений современной физики на массу. Согласно этим воззрениям, масса — не единственная и не главная характеристика частиц — молекул, атомов, электронов и т. д. Более фундаментальной характеристикой этик частиц является электрический заряд, и это представление лежит в основе современных воззрений на периодическую систему элементов Менделеева. Менделеев обнаружил периодическую смену свойств химических элементов при расположении их по величинам атомных весов (масс). Но сам же Менделеев обнаружил отступления от строгой зависимости свойств элементов от величины атомного веса. И вот современная физика доказала, что эти отступления объясняются тем, что массы атома есть нечто производное от заряда иди запаса энергии частиц, составляющих атом, химические же свойства атомов определяются величиной свободного положительного заряда ядра атома. Вместе с тем современная физика доказала, что химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью атомов с различной массой, но с одним и тем же зарядом ядра, следовательно с одними и теми же химическими свойствами (изотопы).

Современная физика в то же время доказала, что масса тел не есть нечто абсолютно неизменное, метафизическое: масса тел меняется в зависимости от скорости тел.

Так же, как представления о телах и частицах, меняются в современной физике и представления о билах. Как смазано выше, ньютонова механика рассматривала силы — источник движения — как нечто внешнее по отношению к телам. В то же время ньютонова механика рассматривала силы в форме толчка, напора или всемирного тяготения.

Современная физика доказала, что нет материи, лишенной движения, что абсолютно покоящаяся материя есть бессмыслица. Относительно покоящиеся тела являются резервуарами огромных запасов энергии, огромных запасов движения. Поэтому источник движения материи лежит в ней самой: силы не внешние по отношению к материи, а являются внутренне присущим ей свойством.

Вместе с тем современная физика открыла новые формы сил, новые формы взаимодействия отдельных частей материи. Помимо толчка, удара, всемирного тяготения детально изучены были электрические силы, лежащие в основе также химических явлений. Наконец, последние годы физика изучает силы совершенно новой природы — силы внутриядерных взаимодействий частей, составляющих ядро атома.

Таким образом, вопрос о непроницаемости в постановке ньютоновой механики отпадает. С точки зрения современной механики, которая рассматривает движение частиц и под волновым углом зрения, частицы могут проникать одна в другую.

Как представление о телах, частицах, как представление о силах, так и представление о движении в современной физике резко отличается от ньютоновского представления.

Выше говорилось, что ньютонова механика исходит из независимости одной скорости движения от другой. Современная физика исходит из положения, что результирующая скорость не является по величине равной (арифметической или геометрической) сумме величин слагаемых скоростей. Чем больше скорости, которые складываются, приближаются к скорости света, тем больше сумма их величин отличается (в сторону уменьшения) от простой арифметической или геометрической суммы. Как бы велики ни были слагаемые скорости, сумма их всегда будет меньше скорости света.

Здесь современная физика отходит от так называемого принципа аддитивности скоростей, признавая, что существует зависимость результирующей скорости от уже наличной скорости, с которой движется тело. Тем самым вносится нечто принципиально новое в понимание движения тел.

Принципиально новое вносится в понимание движения тел также в связи с доказательством изменчивости массы.

Выше уже было сказано, что раньше рассматривали движение как простое перемещение в пространстве, как перемену места, занимаемого телом в пространстве, на другое место. Одновременно это движение рассматривали как совершенно независимое от состояния тела. И Энгельс в свое время подчеркивал, что характерной чертой ньютоновой механики является рассмотрение движения как простого перемещения, которое никак не связано с состоянием тела.

Но уже электродинамика конца XIX века показала, что масса электронов изменяется с движением. В дальнейшем это же самое положение теория относительности доказала по отношению ко всем формам движения, ко всем проявлениям материальности.

Оказывается, какое бы тело ни двигалось, будь это электрон, атом или обычное массивное макроскопическое тело, — во всех этих случаях движение связано с изменением его массы.

Чем больше скорость движения тела, тем больше, оказывается, меняется масса. Эта масса сильно возрастает с приближением скорости движения тела к скорости света.

Таким образом, с точки зрения новой физики, движение не есть просто перемещение, а есть такое перемещение, которое связано с изменением тел.

Таким образом, современная физика не рассматривает движение как нечто оторванное от тела, а рассматривает как нечто органически связанное со всеми свойствами, которые характеризуют это тело.

Это — одно из принципиальных изменений в представлениях о движении, внесенных современной физикой.

Это принципиальное изменение в воззрениях на движение получило в современной физике специальное выражение в форме так называемого закона об эквивалентности массы и энергии. Так как с увеличением скорости растет как энергия тела, так и его масса, то тем самым устанавливается эквивалентность между приростом массы и энергии. Всякую массу можно рассматривать как некоторый запас энергии. Так, масса ядра атома водорода, равная 1,675 • 10-24 г, эквивалентна 1,483 • 10-3 эргов энергии. Соответственно масса всех атомов водорода, содержащихся в 1 куб. см при 0°С и атмосферном давлении, будет эквивалентна 2,683 • 1019 • 2 • 1,483 • 10-3 = 3,979 • 1016 эргов = 4,051 108 килограммометров.

В то же время всякую энергию можно рассматривать как эквивалентную некоторой массе. Так, энергия движения земного шара по орбите вокруг солнца со скоростью 29.8 км/сек, эквивалентна приросту массы земли менее чем на 2 стомиллионных доли массы земли в покоящемся состоянии.

Изменение воззрений на массу и на энергию меняет прежние представления также в том отношении, что ранее понятие энергии отождествляли с понятием движения. Это было естественно, так как масса считалась неизменной. Теперь же, после доказательства изменчивости массы, понятие энергии, охватывающее и понятие массы, нельзя отождествлять с понятием движения. Понятием кинетической энергии охватываются понятия массы и скорости, понятием потенциальной энергии тяготения — понятия массы и расстояния, понятием потенциальной энергии электростатического поля — понятия заряда и расстояния и т. д. Следовательно, понятие энергии шире, оно охватывает понятия массы, движения (скорости), заряда, расстояния и пр.

Другим принципиальным изменением в представлениях о движении является введение представления о прерывности движения.

Представление о прерывности движения сначала было введено в форме представления о прерывном изменении величин так называемого действия и энергии. Рассматривая явления излучения света.

Планк впервые в 1900 году ввел представление о дискретности порций энергии, испускаемых и поглощаемых элементарным излучателем (осциллятором; таким осциллятором является атом). Эйнштейн, изучая фотоэффект, доказал, что необходимо дискретность энергии допустить и при рассмотрении распространения энергии в пространстве.

Современная физика доказала, что движение нельзя рассматривать только с точки зрения непрерывности и в другом отношении. Выше уже был приведен пример того, что в атоме происходит движение по совершенно определенным орбитам, которые расположены, как ступени лестницы, между которыми происходят скачки электрона. Эта прерывность в движении электрона сказывается на прерывном строении линейчатых спектров.

Прерывность в движении можно наблюдать и непосредственно в экспериментах с движением небольших частиц пыли, капелек масла, ртути и т. д. в электрическом поле.

Оказалось, что такие частички, заряженные электричеством, в электрическом поле движутся с определенной скоростью, но эта скорость может скачками меняться, так что частички переходят от одной скорости к другой.

Это обусловлено тем, что каждая такая частичка может быть заряжена одним, двумя, тремя электронами и т. д. Поэтому в движении такой частички нет непрерывного перехода от одной скорости к другой. Это движение частичек было изучено экспериментально, и в каждой современной физической лаборатории его можно наблюдать.

Таким образом, представление о непрерывности движения, характерное для ньютоновой механики, также было изменено и дополнено представлением о прерывности движения. И целый ряд других, связанных с представлениями о частице и ее движении понятий подвергался и подвергается в современной физике дальнейшему изучению.

Так, подвергается переработке и понятие траектории движущегося тела. Ньютонова механика, оперируя понятием массы, вводила представление о центре массы тела, подразумевая под последним геометрическую точку, в которой можно себе представить сосредоточенной всю массу тела. В этом случае все рассмотрение проблем динамики сводилось к операциям вычисления движения материальных точек.

Понятно, что движение такой точки описывает геометрическую линию. Применяя к движению такой точки понятие скорости, можно было говорить — и так это было на самом деле — о скорости в данной точке пространства и т. п.

Современная физика в корне меняет представление о телах; заменяя абстрактные представления более конкретными, она подвергает пересмотру и понятие траектории движущегося тела как строгой геометрической линии и понятие скорости в данной точке.

Наконец, современная физика в процессе перестройки ее понятий подвергает пересмотру и изменению понятия индивидуальности частицы, понятия части и целого и ряд других понятий.

Таким образом, все основные представления ньютоновой механики подвергаются пересмотру в современной физике—и понятие массы, и понятие непроницаемости, и понятие внешнего телу пространства и внешних телам сил и т. д. и т. п.

* * *

Какие же выводы следуют ив рассмотрения всего того, что происходит в современной физике в смысле пересмотра, перестройки старых понятий и замены их новыми, более правильно отражающими на основе современных знаний природу физических явлений?

Доказательство одновременного существования волновых и корпускулярных свойств атомов и молекул, электронов и фотонов, развитие волновой механики, одновременное применение представлений о прерывности и непрерывности, развитие учения о полях, замена понятий неизменной массы понятием о переменной массе, устранение представления об абсолютной непроницаемости и т. д. и т. п. — все это подвело физику вплотную к применению диалектического материализма.

Открытия современной физики показывают, что основные идеи диалектического материализма, развитые задолго до этих открытий, блестяще подтверждаются, что все развитие физики на всем ее историческом протяжении оказывается не чем иным, как борьбой односторонних теорий и гипотез, отражавших отдельные стороны действительности. Действительность оказалась сложнее, многообразнее; лишь отдельные моменты этой действительности отражались отдельными теориями. На одном этапе — теория истечения света, на другом этапе — волновая теория, механика Ньютона и волновая механика де Бройля и т. д. — все эти перипетии в развитии физики и механики есть не что иное, как доказательство единства этих противоположных точек зрения, необходимости и неизбежности объединения их в одну теорию.

Под углом зрения этих выводов только и можно правильно оценить и отдельные современные теории и прежде всего ведущие теории современной физики — теорию относительности и теорию квант, а также теорию строения атома. Ни теория относительности, ни теория квант не оторваны одна от другой и являются необходимыми звеньями в развитии физики. Ни одна из них не может быть правильно понята, если не связать их со всем историческим развитием физики. И ни одна из них не является всесторонней теорией, которая давала бы правильный философский ответ хотя бы на один из кардинальных вопросов учения о материи и движении. Попытки выдавать, например, теорию квант в форме современной квантовой механики за нечто завершенное, за исчерпывающее знание явлений в микромире явно антинаучны.

Отсюда делается понятной причина многих затруднений современной физики. Физики не умеют, например, сочетать теорию относительности с теорией квант. В то же время ясно, что теория относительности не опирается на представление о квантах, на понятие прерывности и хотя перестраивает понятия пространства, времени, массы, она не пошла так далеко, как теория квант. Теория квант, в свою очередь не умея учесть всего положительного, что дала теория относительности, очень много дала в смысле дальнейшего развития понятий о строении вещества, понятий частицы, ее движения, раскрыла наличие ранее неизвестных скачков и перерывов постепенности в природе.

Перед современной физикой стоит задача — объединить эти теории в одну, более правильную и менее одностороннюю теорию.

Таким образом, диалектика со всех сторон стихийно прорывается в различные области современной физики. Ученые-физики буквально носом уперлись в необходимость признания и усвоения диалектического материализма. Диалектический взгляд на материю и движение — единственно правильный путь философских обобщений данных современной физики.

И некоторые, очень немногие правда, физики капиталистических стран такой вывод и делают. Они пытаются сознательно усвоить и применять метод диалектического материализма.

Однако большинство ведущих физиков капиталистических стран или ничего не знает или сознательно ничего не хочет знать о диалектическом материализме. Более того, в условиях всеобщего кризиса и загнивания капитализма развитие науки тормозится, встречая сильнейшее противодействие со стороны лагеря поповщины, философского идеализма, со стороны всех сил реакции.

Буржуазия, оказывая отчаянное сопротивление наступлению пролетариата, преследует не только сторонников диалектического материализма, и не только сторонников примитивного материализма, имеющего место в среде некоторых буржуазных ученых, но и просто честных ученых, противодействующих выхолащиванию и фальсификации науки.

В этих условиях немало ведущих физиков, в том числе и такие, как Н. Бор, В. Гейзенберг, Дирак и пр., не говоря уже о явных мракобесах, спотыкаясь на метафизике, делают из новейших открытий антинаучные философские выводы.

Не зная диалектики, отвергая принцип единства противоположностей, они пытаются объяснить явления, изучаемые физикой, путем развития, разработки односторонних теорий, сводящих единство противоположностей к одной, метафизически понимаемой противоположности. Так Эйнштейн пытайся все учение о материи свести к учению о поле, Шредингер и де Бройль — к представлению о волне, Бор же и Гейзенберг — к представлению о метафизически понимаемой частице и т. д. Не удивительно, что Бор и Гейзенберг пришли при этом к отрицанию применимости пространственно-временных представлений, причинности.

Из закона эквивалентности массы и энергии ряд физиков капиталистических стран сделали вывод об аннигиляции, т. е. об уничтожении материи.

Из новых представлений о частице, о ее движении по дискретным орбитам, из новых представлений о траектории электрона делались и делаются выводы о крахе причинности, о неприменимости пространственно-временных представлений и т. д. и т. п.

Такого рода философские выводы из новейших открытий тотчас же подхватываются лагерем идеализма, всеми и всяческими идеалистическими школками, маскирующими свою мнимую научность, тотчас же используются лагерем поповщины для борьбы с наукой, для борьбы с прогрессивным мировоззрением, для борьбы с Философией марксизма.

Вот это обстоятельство и является причиной того, что величайшие открытия современной науки не получают своего философского обобщения, причиной того, что развитие современной науки идет не прямо, а зигзагами, а иногда даже и вспять.

К сожалению, и среди физиков СССР нашлись люди, которые в результате раболепства перед заграницей протаскивали в своих работах различные идеалистические измышления.

В этих условиях значение диалектического материализма является исключительным. Только учение диалектического материализма дает правильные объяснения и указывает правильный путь для дальнейшего развития тех открытий, которые делаются современной физикой.

В этом отношении огромнейшая роль принадлежит вашим марксистским философским кадрам, которые должны помочь всему коллективу советских физиков и советских ученых понять и дальше двигать современные научные открытия под углом зрения диалектического материализма.

Именно здесь мы имеем такую область, где должен быть применен творческий марксизм. Мы должны и в этой области, как и во всех других областях, осуществлять указания Маркса — Энгельса — Ленина — Сталина о творческом марксизме-ленинизме

[1] См. соч. Ленина, т. XIII, стр. 206
[2] Краткий курс истории ВКП(б), стр. 339.
[3] Речь идет о массе атомов и электронов Вопрос о поле здесь не затрагивается. — А. М.
[4] Ленин, Соч., т. XIII, стр. 213.
[5] Там же, стр. 230.
[6] Тонкая структура строения спектра атома водорода была объяснена на основании еще более усложненной теории, на основании так называемой релятивистской квантовой механики. — А. М.

 

«18+» © 2001-2019 «Философия концептуального плюрализма». Все права защищены.
Администрация не ответственна за оценки и мнения сторонних авторов.

Рейтинг@Mail.ru