Наука и научные картины мира
Натурфилософская, классическая, неклассическая и постнеклассическая картины мира
Натурфилософская картина мира
Натурфилософская картина мира возникла в Древней Греции. Здесь физика рассматривалась как часть философии и понималась как учение о Природе. В рамках античного миросозерцания были сформулированы три альтернативные картины мира:
1) ионийская (Фалес, Анаксагор, Анаксимен, Гераклит), представители которой считали основой мира одну из наблюдаемых физических субстанций (воду, воздух, огонь и др.);
2) атомистическая (Левкипп и Демокрит-основу мира составляют две субстанции: атомы и пустота);
3) идеалистическая (основу мира составляют идеи, числа, формы – Парменид, Платон, Аристотель и др.).
Согласно ионийцам, все существующие состояния и процессы природы различаются лишь количественной мерой проявления в них некой исходной материальной субстанции. Наши чувства способны воспринимать только качественное состояние и различия, поэтому физическая истина о мире может быть постигнута только Разумом. С точки зрения разума любое качество суть не что иное, как определённая степень количества единой субстанции и ничего более. Поэтому описание природы в её истинном бытии должно быть осуществлено количественным языком. Согласно основоположникам атомистической картины мира Левкиппу и Демокриту, в мире нет ничего, кроме разнообразных атомов и пустоты. Отсутствует какая-либо свобода воли или выбор, т.к. всё происходящее однозначно предопределено движениями атомов; в мире нет ничего случайного. Основоположниками идеалистической картины мира были Парменид и Платон. Согласно Платону, подлинный, первичный мир - это идеи, а все видимые и воспринимаемые чувства вещи, и процессы лишь их «отражение» («бледная копия»), однако тоже вполне реальное. Истинный мир совершенен, вечен и неизменен и может быть постигнут лишь работой ума, а материальный, подлунный мир является лишь несовершенным подражанием миру идей, он подвержен изменениям и распаду. Единственной причиной космоса является Демиург, творец. Основной принцип научной картины мира Платона- математическая Гармония, порядок, красота.
Вершиной античной натурфилософии явилась космология Аристотеля. Если у Платона субстанцией, т.е. истинной реальностью, считались эйдосы, идеи, то в учении Аристотеля роль субстанции отводилась видимому миру, представляющему собой единство вещественной субстанции (материи) и формы. Учение Аристотеля о мироздании изложено в двух книгах –«Метафизике» и «Физике». Первая посвящена исследованию высших причин космоса, т.е. всего вечного, бестелесного, неподвижного. Предметом второй является природа, материальный мир – видимый, текучий, подверженный законам случая.
Как снять фундаментальное противоречие между обоими пластами реальности? Чтобы решить эту проблему, Аристотель вводит два рода бытия – возможное и действительное. Первое – это материя, которая в первозданном состоянии напоминает хаос, второе- форма. Её воздействие на материю сообщает ей предметное бытие, движение, доступное опыту. Таким образом, потенциально возможное превращается в актуальную реальность под причинным воздействием формы. Механизм этого воздействия Ариститель называл энтелехией. Придуманную им концепцию мироздания называют гилеоморфизмом( от греч. hyle материя, morphe- форма). Природа, понимаемая как совокупность вещей и энтелехии, - это уже не хаос, а гармоничный космос.
Космография античности практически была геоцентрична, единственным исключением явилось учение Аристарха Самосского, который поместил в центре мира не Землю, а Солнце. Однако греческая натурфилософия не восприняла его идей, в частности потому, что в его гелиоцентрической системе оказалось затруднительным объяснить обратное движение планет. С этой задачей, с помощью введения эпициклов, легко справился Клавдий Птолемей в своей геоцентрической системе мироздания.
Неклассическая картина мира
Первый шаг в этом направлении в 1900 г. сделал Макс Планк, выдвинувший гипотезу о квантах электромагнитного излучения. Согласно этой гипотезе, излучение испускается в виде отдельных порций энергии.
Следующий шаг в 1905 г. сделал Альберт Эйнштейн, который показал, что свет не только испускается, но и поглощается в форме квантов энергии. После этого такие квантованные порции электромагнитного излучения стали называть фотонами. Стало ясно, что электромагнитное излучение обладает парадоксальными свойствами: в некоторых опытах оно проявляет свои волновые свойства, в других оно напоминает поток корпускул, фотонов.
А вскоре Бройль выдвинул гипотезу, что этот дуализм корпускулярных и волновых свойств присущ не только свету, но и веществу, элементарным частицам. Через несколько лет К. Дэвидсон исследовал рассеяние пучка электронов на монокристаллической мишени и показал, что этот процесс идет в точном соответствии с формулой де Бройля, определяющей волновые свойства электронов.
Становилось все более ясно, что физические свойства элементарных частиц—наименьших порций материи — мало напоминают то, что можно сказать о них на основании классической картины мироздания. В 1927 г. Вернер Гейзенберг показал, что описание поведения элементарных частиц с помощью классических понятий координат, импульса и энергии лишь приблизительно соответствует их реальным свойствам. Соответствующее ограничение получило название соотношений неопределенности Гейзенберга.
Смысл этих формул состоит в том, что нельзя одновременно точно определить значения координаты и импульса частицы, а также энергии для данного момента времени.
В классической механике повеление материальной частицы описывается основным законом динамики F=та (второй закон Ньютона). Заметим, что Ньютон сформулировал этот закон для материальной точки, которая имеет массу, но не имеет размера. Как следует из принципа дуализма «волна—частица» и соотношений неопределенности, для описания поведения элементарных частиц этот закон очевидно неприменим. Выход из этого положения нашел Эрвин Шредингер, который воспользовался идеей де Бройля, сопоставив движение микрочастицы с комплексной функцией координат и времени, которую он назвал волновой и обозначил буквой . Решение волнового уравнения Шредингера для функции характеризует состояние микрочастицы.
Уравнение Шредингера является основным уравнением квантовой механики. Физический смысл волновой функции указал М. Борн. Квадрат модуля определяет вероятность того, что микрочастица будет обнаружена в пределах некоторого объема. Предсказания квантовой механики, таким образом, в отличие от классической механики носят вероятностно-статистический характер.
Переход к квантово-механической картине мира позволил снять противоречия, возникшие в связи с «ультрафиолетовой катастрофой». Неудача же опыта Майкельсона-Морли по поиску эфира стала понятной лишь в результате создания А. Эйнштейном теории относительности.
В 1905 г. А.Эйнштейн опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», в которой заложил основы специальной теории относительности. В основу своей теории он положил два постулата:
III. Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся равномерно и прямолинейно друг относительно друга.
IV. Во всех таких системах координат одинаковы все законы природы (принцип относительности).
Однако из этих постулатов вытекали следствия, ведущие к радикальному пересмотру классической картины мира. Во-первых, стало ясно, что законы механики и электродинамики все вместе инвариантны только относительно преобразований Лоренца. Во-вторых, согласно СТО такие свойства тел и процессов, как их протяженность и длительность, являются отнюдь не постоянными (как учила классическая механика) , а меняются в зависимости от скорости движения тел или от выбранной конкретной системы отсчета по отношению к которой они измеряются. В-третьих, оказалось, что вопреки классической механике с изменением скорости движения тела его масса также изменяется. А. Эйнштейн установил соотношение эквивалентности массы и энергии:
Е = тс2, где с — скорость света.
Стало ясно, что масса и энергия по существу сходны, это только разные выражения одного и того же свойства реальности. Эту формулу можно рассматривать как обобщенный закон сохранения энергии. Принято считать, что именно благодаря дефекту массы при реакции превращения протонов в ядра гелия в недрах звезд выделяется достаточное количество энергии, чтобы поддерживать их существование в течение миллиардов лет.
Четвертое следствие получил Г. Минковский, показав, что в рамках модели мира, соответствующей теории относительности, пространство и время — это не отдельные сущности (субстанции), лишь внешне связанные между собой, а единая физическая реальность —- четырехмерный континиум.
Оставалась проблема гравитации. Эту задачу в 1916 г. решил Эйнштейн, создав общую теорию относительности (ОТО). Если для формулирования законов классической механики Ньютону потребовался аппарат дифференциального и интегрального исчисления, то в основу ОТО была положена неевклидова геометрия Римана и тензорный анализ. Из ОТО следовало, что гравитация — это искривление пространства вблизи массивных тел.
Картина мира, соответствующая ОТО, содержит всего две автономные реальности — вещество и поле. Законы тяготения — это структурные законы, описывающие гравитационное поле между материальными объектами. Между материей и полем в ОТО нет качественного различия: вещество находится там, где концентрация поля максимальна, поле — там, где она мала. Эйнштейн полагал, что в перспективе всю теорию удастся свести к единственной реальности — полю. Однако эта программа столкнулась с серьезными теоретическими трудностями и до сих пор не имеет позитивного решения.
Вселенная, описываемая ОТО, была стационарной. Однако в 1922 г. А.А. Фридман, анализируя уравнения ОТО, показал, что теория содержит и нестационарные решения: Вселенная может расширяться. Впоследствии Эйнштейн признался, что, не заметив этого решения, он совершил самую большую ошибку в своей жизни.
В 1929 г. Э. Хаббл, наблюдая красное смещение в спектрах излучения далеких галактик, доказал, что Вселенная расширяется на самом деле. Зная скорость, с которой разбегаются галактики, можно было рассчитать, когда начался этот процесс. Согласно современным оценкам это произошло 13,7 млрд лет назад. Событие, которое привело к возникновению Вселенной, получило название Большой взрыв.
ИзОТО следует, что наш мир произошел не просто вследствие Большого взрыва, но произошел из вакуума. Не противоречит ли это утверждение закону сохранения массы-энергии? Полная масса замкнутой фридмановской Вселенной, а значит, и ее энергия равна нулю. Это объясняется тем, что положительная энергия (масса) Вселенной компенсируется отрицательной энергией гравитационного взаимодействия всех ее частей. Энергия вакуума тоже равна нулю, поэтому рождение из него Вселенной закону сохранения энергии не противоречит.
Однако описать этот процесс с помощью ОТО невозможно, т. к. она не учитывает квантовых эффектов, которые при планковских масштабах должны играть главную роль. Для описания свойств мира на этапе его рождения из вакуума требуется теория квантовой гравитации, которая находится пока на стадии формирования.
Большинство физиков полагает, что в наибольшей степени для моделирования этих вопросов подходит теория суперструн, самый значительный вклад в развитие которой внес Э. Виттен. Всем известно, что такое обычная струна, способная колебаться с разными частотами. Суперструна — это топологическое обобщение этого простого образа, объединяющее бесконечное число полей. Эта теория дает ответ на вопрос, откуда и каким образом возникают фундаментальные взаимодействия - гравитационные, электромагнитные и ядерные - сильные и слабые. Их источником является многомерная топология. Согласно теории, при очень больших энергиях все разновидности взаимодействий объединяются в универсальный тип — Супергравитацию. Развитие этих представлений может в дальнейшем значительно изменить современные взгляды на структуру мира.
Существуют ли прямые экспериментальные подтверждения феномена Большого взрыва, помимо численных оценок, следующих из модели Фридмана и закона Хаббла? В 1965 г. А. Пензиас и Р. Вильсон эмпирически открыли реликтовое излучение с температурой 3,5 °К, равномерно поступающее из далеких глубин Вселенной. А согласно теории Г. Гамова, температура Вселенной, которая на стадии Большого взрыва была очень высока, в результате последующего расширения должна была обусловить возникновение к настоящему времени холодного фонового излучения с температурой около 5 °К. После такого эмпирического подтверждения теория Большого взрыва стала почти общепризнанной.
Как развивалась история Вселенной на самых ранних стадиях рождения нашего мира, когда его размеры были много меньше протона? На этот вопрос отвечает весьма экзотическая теория инфляции, или раздувания, предложенная А. Гутом и А.Д. Линде. Согласно этой теории, за время порядка 10-33 с Вселенная раздувается до размеров, близких к современным, а микронеоднородности, порожденные квантовыми флуктуациями, могли послужить гравитационными зародышами, из которых позже выросли звезды и галактики. Благодаря этой теории делается более понятным и вопрос, откуда взялась энергия, необходимая на создание материи. Ее источником послужила огромная гравитационная энергия молодой Вселенной. Вот как описывает этот процесс один из авторитетных специалистов по космологии С. Хокинг: «Вселенная взяла в долг огромное количество отрицательной гравитационной энергии, которая точно уравновесила положительную энергию материи. Во время инфляции Вселенная делала огромные долги у гравитационной энергии, чтобы финансировать создание новой материи. В результате восторжествовала кейнсианская экономика: получилась сильная экспансивная Вселенная, полная материальных объектов. А долг гравитационной энергии не будет погашен до конца Вселенной».
Ничто, Пустота, из которой родились Вселенная, — это не тот вакуум, который в 1644 г. был открыт учениками Галилея Э. Торричелли и В. Вивиани. Это был совсем другой пласт реальности — физический, или квантовый, вакуум, открытый в 1928г. П.А.М. Дираком. Ему удалось обобщить уравнения квантовой механики на случаи скоростей, близких к скорости света. Из его теории следовало, что электрон, как и все остальные элементарные частицы, может обладать не только положительной, но также и отрицательной энергией. Понять физический смысл этого предсказания теории было непросто. Чтобы разобраться в этом вопросе, Дирак воспользовался тем обстоятельством, что помимо массы и заряда электрон обладает и третьей столь же фундаментальной характеристикой — спином. Спин, что по-английски означает «кручение», «волчок», — это квантовое число, равное собственному моменту количества движения частицы. Для подобных частиц с полуцелым спином известен принцип запрета, сформулированный В. Паули: в квантовой системе на одном энергетическом уровне могут находиться лишь две частицы с противоположно направленными спинами. Дирак воспользовался этим правилом и предположил, что в области отрицательной энергии заняты все уровни, а потому находящиеся на них электроны представляют собой квантовый вакуум. Этот феномен получил название «вакуумного моря» Дирака. Однако, если на это «море» направить мощный импульс гамма-излучения, то получивший его электрон приобретет положительную энергию и перейдет в реальный мир. В «море» остается «дырка», во всем похожая на электрон, только заряд у нее будет положительным — это следствие закона сохранения заряда.
В 1932 г. К. Андерсон, исследуя космические лучи, открыл эту «дырку» и назвал ее позитроном. Андерсон получил за свое открытие Нобелевскую премию, а Дирак — подтверждение своей теории о квантовом вакууме.
Рассмотрим энергетические свойства квантового вакуума. Из соотношения неопределенности и закона сохранения массы-энергии можно рассчитать промежуток времени, соответствующий массе электрона: t = 10-21 с. Смысл этих расчетов с точки зрения классической механики кажется безумным: в течение столь малых промежутков времени энергия вакуума испытывает достаточно большие колебания, чтобы за это время из него рождались электроны и все прочие элементарные частицы.
Такие частицы назвали виртуальными. Индивидуально они никак не проявляют себя, но как системный ансамбль вполне заметно влияют на различные свойства материи (магнитный момент электрона, спектральные характеристики атомов и др.). Таким образом, этот вакуумный виртуальный «туман» вполне реальный феномен.
Флуктуации энергии квантового вакуума, имеют бесконечно широкий диапазон частот. Если взять интеграл по всем частотам, то получим бесконечно большую величину энергии. Не находя этому факту объяснения, теоретики предложили принимать ее за нулевой уровень энергии квантового вакуума.
Поэтому есть основания думать, что именно сложные структуры квантового вакуума — та первооснова, которая определяет фундаментальные свойства нашего мира в целом. Используя эту идею, Дж. Уилер оценил минимальную величину флуктуации энергии квантового вакуума. Чтобы провести этот несложный расчет, он воспользовался численными значениями планковских масштабов и получил умопомрачительную величину:
Е= 10116эрг/см3.
Эти экстремальные оценки позволили Уилеру утверждать, что окружающий нас мир вещества, заполняющего Вселенную во всех его формах, буквально погружен в океан вакуума, насыщенный энергией. Все события, которые мы наблюдаем в нашем мире, не более чем рябь на поверхности океана.
Классическая картина мира
Натурфилософская система Аристотеля оставалась основой общепризнанной картины мира на протяжении почти двух тысяч лет, до XVI века. Лишь в эпоху Возрождения началась её систематическая критика, которая со временем привела к её краху и одновременно возникновению новой научной картины мира, теоретическую основу которой составит классическая механика И. Ньютона. Однако первый серьёзный вызов аристотелевской физике и натурфилософии был сделан в области астрономии. Он начался с критики птолемеевской геоцентрической модели Вселенной и разработки гелиоцентрической системы мира. У истоков этого процесса стоял великий польский астроном и священник Н. Коперник. В своей книге «Об обращении небесных сфер» он решительно отстаивал истинность гелиоцентрической системы мира, правда, апеллируя при этом к Богу. «В таком великолепнейшем храме, - писал он, - кто мог бы поместить этот светильник в другом лучшем месте, как не в том, откуда он может одновременно всё освещать. Конечно, именно так Солнце, как бы восседая на царском троне, правит обходящей вокруг него семьёй светил». Сформулированные Коперником постулаты о движении небесных светил вокруг Солнца потребовали внести серьёзные изменения в физику Аристотеля, где признавалась потенциальная бесконечность (бесконечная делимость), но была неприемлема бесконечность актуальная («бесконечность большого тела»). «Великий круг», орбита Земли, писал Коперник, по отношению к звёздной сфере подобен точке. «До каких пор распространяется эта необъяснимость, неизвестно», - уточнял свой вывод Коперник.
В расхождении с физикой Аристотеля современники увидели слабость системы мира Коперника. Позже эта слабость обернулась силой, т.к. послужила одной из предпосылок смены физической картины мира. В мировоззренческом смысле системы Коперника знаменовала собой освобождение науки от теологии.
Развитие идей Коперника о бесконечности Вселенной продолжили Николай Кузанский и Джордано Бруно. У Вселенной нет центра, писал Кузанский, она потенциально бесконечна. Дж. Бруно сделал следующий шаг и заявил, что Вселенная бесконечна актуально, а мир и Бог - это одно и то же. Не нужна, согласно Бруно, и гипотеза Аристотеля о различии материи и формы - это также одно и то же. Но прославила Бруно на века другая идея – концепция множественности обитаемым миров.
Учёный мир долго не мог принять систему Коперника. Тихо де Браге придумал собственную систему мира, поместив в центре Вселенной Землю и заставив крутиться вокруг неё Луну и Солнце, вокруг которого вращались все остальные планеты. Стремясь опровергнуть Коперника, Браге полжизни потратил на то, чтобы составить новые звёздные таблицы, более точные, чем у Птолемея. Уже после его смерти И.Кеплер, используя эти таблицы, открыл свои законы движения планет вокруг Солнца. Это было торжество идей Коперника.
Галилео Галилей был первым учёным, который посмотрел на небо через телескоп, или perspicilium, подзорную трубу, как он его называл. Это позволило ему сделать много открытий, обогативших астрономию: спутники Юпитера, горы на Луне, пятна на Солнце, кольца Сатурна. Млечный Путь оказался множеством звёзд. В 1572г. Галилей наблюдал вспышку сверхновой и тем самым доказал, что звёзды не вечны.
Окончательное и необратимое формирование новой, классической картины мира произошло благоларя работам великого физика Нового времени И. Ньютона. В своей главной книге «Philosophia Naturalis Principia Mathematica» («Математические начала натуральной философии»), опубликованной в 1686г., Ньютон провозгласил: «Hypoteses non fingo» («Гипотез не измышляю»). Его научный метод- это физика принципов, или аксиом, которые хотя и не могут быть получены логическим путём из опыта, но обосновываются непосредственным опытом. Основу космологии Ньютона составил закон всемирного тяготения.
Используя математический аппарат созданный им новой физической теории- классической механики, Ньютон вывел из неё законы Кеплера, разработал теорию движения Луны и комет, объяснил механику возникновения приливов, предложил теорию искусственного спутника Земли, предсказал приплюснутую форму Земли. Механика Ньютона стала основой новой физической картины мира - картина мира классической науки.
Окончательное оформление эта картина мира получила к концу XVIII в. в результате трудов блестящей плеяды французских и немецких учёных А. Клеро, М.Эйлера, Ж.Лагранжа, П.Лапласа. И.Кант и Лаплас внесли существенные усовершенствования в классическую картину мира, создав динамическую модель мироздания.
К рубежу XVIII и XIXвв. учёное сообщество считало, что механика Ньютона практически полностью сняла все проблемы научной картины мира. Казалось, начали оправдываться слова, сказанные о великом Ньютоне: « Ньютон был не только величайшим, но и счастливейшим из смертных, ибо систему мира можно создать только один раз». В частности, явления переноса теплоты объяснили с помощью механической субстанции – теплорода, были придуманы и другие такие жидкости – электрические и магнитные субстанции.
Однако положение стало меняться в связи с развитием термодинамики. В середине XIX в. Р. Майер, Дж. Джоуль и Г. Гельмгольц открыли закон сохранения энергии. Используя этот закон, А. Эддингтон предложил первую научную теорию, объясняющую, в частности, почему горят звёзды. Согласно его теории, источник энергии звёзд – превращение в тепло энергии гравитационного сжатия. В XX в. стало ясно, что этот механизм недостаточен, необходимо учитывать поступление в недрах звёзд энергии, выделяющейся при термоядерной реакции превращения протонов в ядра гелия.
В 1824г. Сади Карно открыл второе начало термодинамики, т.е. закон возрастания энтропии – меры неупорядоченности систем – во всех необратимых процессах.
Используя этот закон, А. Эддингтон сформулировал критерий, определяющий направление времени во Вселенной: стрела времени есть свойство энтропии и только её одной.
Другое следствие из второго начала термодинамики сформулировал Р. Клаузиус, выдвинув гипотезу «тепловой смерти» Вселенной: история мира завершится, когда вследствие непрерывно продолжающегося роста энтропии он достигнет состояния термодинамического равновесия, т.е. абсолютного покоя. И когда стрелка на часах времени упадёт – добавил к этому Эддингтон.
Однако возникал естественный вопрос, почему этого уже не случилось. Л. Больцман – один из основоположников статистической физики – попытался снять этот парадокс, предположив, что наш мир – это не более чем гигантская флуктуация в необъятной Вселенной, которая в целом давно уже мертва. Правда, действительное решение этой проблемы удалось получить много позже, используя идеи теории самоорганизующихся систем.
Все отмеченные выше открытия существенно обогатили классическую картину мира. По словам Гельмгольца, научное познание мира будет завершено «по мере того, как будет выполнено сведение явлений природы к простым силам и будет доказано, что это единственно возможное сведение, которое допускают явления».
Не изменилась эта точка зрения и после того, как Джеймс Кларк Максвелл, обобщая открытия А. Ампера, К. Эрстеда и М. Фарадея, сформулировал законы электромагнетизма. Из уравнений Максвелла следовало важное предсказание: в пустоте должны распространяться электромагнитные волны. В 1888г., спустя 20 лет после опубликования теории Максвелла, Г. Герц экспериментально доказал существование этого фундаментального физического явления.
При этом возник вопрос, что является носителем электромагнитного поля. Сам Максвелл считал, что эту функцию выполняет эфир. «Не может быть сомнений, - писал он, - что межпланетное и межзвёздное пространство не является пустым, а заполнено некоторой материальной субстанцией или телом, несомненно наиболее крупным и , возможно, самым однородным из всех других тел».
Однако эта загадочная субстанция – эфирное море – должна была обладать парадоксальными свойствами: она должна быть почти абсолютно твёрдой, т.к. скорость света очень велика, но одновременно не должна оказывать никакого сопротивления движению небесных тел. Передавая свет и другие электромагнитные волны, она в то же время должна быть абсолютно прозрачной. Всё это изрядно запутывало физическую картину мира. Мы не знаем источник механических процессов, писал Гельмгольц, в нашем расположении лишь символы, лишь названия переменных, входящих в уравнения.
Чтобы внести ясность в эти вопросы, надо было опытным путём решить вопрос о существовании эфира. Решить эту задачу можно было, воспользовавшись тем обстоятельством, что уравнения Максвелла в отличие от законов механики Ньютона неинвариантны относительно системы отсчёта. Эту идею использовали А. Майкельсон и Э. Морли, осуществившие в 1887г. интерферометрическое сравнение пучков света, распространявшихся поперёк движения Земли и вдоль него. Итог опытов сформулирован Майкельсоном в следующих словах: «Было продемонстрировано, что результат, предсказываемый теорией неподвижного эфира, не наблюдается, откуда с необходимостью следует вывод об ошибочности данной гипотезы».
Х. Лоренц и Дж. Фицджеральд предположили гипотезу сокращения длины тел, в том числе и интерферометра, вдоль направления.
На этом проблемы классической картины мира не закончились. Из термодинамики и законов электромагнетизма следовало, что максимальная интенсивность излучения чёрного тела должна приходиться на коротковолновую область спектра. Эксперимент дал прямо противоположный результат: в этой области наблюдался минимум излучения. Столь резкое расположение теории с экспериментом получило название «ультрафиолетовой катастрофы».
Однако все эти неудачи теории, тем не менее, мало повлияли на веру большинства учёных во всесилие классической картины мира.
Известный физик лорд Кельвин (У. Томсон), встречая новый XX в., произнёс тост за успехи теоретической физики, на ясном небосводе которой осталось лишь два облачка – «ультрафиолетовая катастрофа» и неудача опыта Майкельсона – Морли.
Произнося эти слова, сэр Уильям показал себя не только неисправимым оптимистом, но и неожиданно провидцем: из первого упомянутого им «облачка» очень скоро родилась квантовая механика, а из второго – теория относительности. Обе эти теории составят основу новой, неклассической картины мира.