Кризис в физике на рубеже веков

С XVII в. в физике и механистической философии массу понимали , как количество материи в теле и рассматривали как основной при­знак материальности. Открытие зависимости массы электрона от его скорости, гипотеза о чисто электромагнитной природе массы как будто лишали тела материальности. Возник вопрос об исчезновении массы и материи вообще, поскольку масса понималась как основной признак материальности тела. Некоторые физики и философы вы­сказывали мнение о том, что «материя исчезла», что само развитие науки заставляет отказаться от признания существования материи и справедливости общих важнейших физических законов (закона сохранения массы, закона сохранения количества движения и др.). Ситуация усугублялась с открытием радиоактивности. Ведь не было ответа на вопрос об источнике энергии, которую несет с собой радиоактивное излучение. В связи с этим наряду с отрицанием всеобщнос­ти закона сохранения количества движения высказывалось сомне­ние и во всеобщности закона сохранения энергии.

В таких условиях в физике складывается атмосфера разочарова­ния в возможностях научного познания истины, начинается «броже­ние умов», распространяются идеи релятивизма и агностицизма. Си­туацию, сложившуюся в физической науке на рубеже XIX—XX вв., А. Пуанкаре назвал кризисом физики *. «Признаки серьезного кризи­са» физики он в первую очередь связывал с возможностью отказа от фундаментальных принципов физического познания. «Перед нами «руины» старых принципов, всеобщий «разгром» таких принци­пов», — утверждал он. Закон сохранения массы, закон сохранения количества движения, закон сохранения энергии — все эти фундамен­тальные принципы, которые долгое время считались незыблемыми, теперь подвергают сомнению.

* См.: Пуанкаре А. О науке. М., 1990.

Многие ученые, пытаясь осмыслить состояние физики, приходи­ли к выводу о том, что само развитие науки показывает ее неспособ­ность дать объективное представление о природе, что истины науки носят относительный характер, не содержат ничего абсолютного, что не может быть и речи ни о какой объективной реальности, суще­ствующей независимо от сознания людей. Так, Пуанкаре, например, считал, что необходимо изменить взгляд на ценность науки, на харак­тер истин, добываемых наукой. Если прежде их рассматривали как отражение действительных свойств мира, как объективное отраже­ние природы, то новейшее развитие физики, по мнению Пуанкаре, заставляет отказаться от такого взгляда. Наука не способна откры­вать сущность вещей. Ничто не в силах открыть эту сущность. Науч­ные истины носят конвенциональный характер, они лишь результат соглашений ученых между собой о том, как удобнее выразить то или другое относительное знание. Некоторые физики (Э. Мах, Р.Авенарриус и др.) шли еще дальше и полностью переходили на позиции субъективного идеализма. Они исходили из того, что «материя исчез­ла» потому, что не природа дает нам законы, а мы устанавливаем их, и, вообще, всякий закон есть не что иное, как упорядочение наших субъективных ощущений, и т.д. Так, многие физики скатились на позиции «физического идеализма», т.е. отказа от основной посылки физического знания — признания материальности объекта физичес­кого познания.

На самом же деле проблема состояла в том, что к концу XIX в. методологические установки классической физики уже исчерпали себя и необходимо было изменять теоретико-методологический кар­кас естественно-научного познания. Возникла необходимость расши­рить и углубить понимание и самой природы, и процесса ее познания. Не существует такой абсолютной субстанции бытия, с познанием которой завершается прогресс науки. Как бесконечна, многообразна и неисчерпаема сама природа, так бесконечен, многообразен и неис­черпаем процесс ее познания естественными науками. Электрон так же неисчерпаем, как и атом. Каждая естественно-научная картина мира относительна и преходяща. Процесс научного познания необ­ходимо связан с периодической крутой ломкой старых понятий, теорий, картин мира, методологических установок, способов познания. А «физический идеализм» является просто следствием непонимания необходимости периодической смены философско-методологических оснований естествознания *.

* В России анализ революции в естествознании на рубеже XIX—XX вв. был осуществлен В.И. Лениным в работе «Материализм и эмпириокритицизм», вышед­шей в свет в 1909 г.

К концу XIX в. механистическая, метафизическая, предметоцентрическая методология себя исчерпала. Естествознание стремилось к новой диалектической, системоцентрической методологии. Поиски новой методологии были не простыми, были сопряжены с борьбой мнений, школ, взглядов, философской и мировоззренческой полемикой. В конце концов в первой четверти XX в. естествознание нашло свои новые методологические ориентиры, разрешив кризис рубежа веков.

Астрономия

8.2.1. Триумф ньютоновской астрономии и... первая брешь в ней

Открытие в 1846 г. восьмой большой планеты Солнечной системы можно назвать триумфом ньютоновской теории и картины мира. Открытие было осуществлено буквально «на кончике пера». И нали­чие этой планеты, и ее положение на небе в определенное время было математически вычислено по возмущениям, которые она вызы­вала в движении планеты Уран. Загадочные отклонения заметили еще в конце XVIII в. Их пытались объяснить по-разному: катастрофи­ческим столкновением Урана с кометой; попытками изменить сам закон тяготения; и наконец, высказывалась гипотеза о влиянии более далекой планеты.

Эту труднейшую задачу решили независимо и почти одновре­менно два математика-астронома Дж. Адаме и У. Леверье. Летом 1846 г. Леверье сообщил свои расчеты берлинскому астроному Г. Галле, который и обнаружил 23 сентября 1846 г. всего в 52" от расчетного места новую планету. Название этой планеты традици­онно было взято из древнегреческой мифологии — Нептун. Орбита Нептуна, удаленная от Солнца в среднем на 4,5 млрд км, значительно расширяла и границы Солнечной системы, и пределы познания ее человеком.

Блестящее, исключительно точное предсказание было величай­шим достижением классической механики и, казалось, навеки ук­репило ньютоновскую астрономическую картину мира, тем более что оно дополнялось точными расчетами орбит других объектов Солнечной системы — комет, метеорных потоков, а также уточне­нием теории «векового» ускорения Луны и т.п. Вместе с тем по­вышение точности расчетов в теории движения Солнца и планет привело к открытию нового эффекта, которое имело далеко идущие последствия.

Исследуя в течение многих лет движение Меркурия У. Леверье в 1859 г. установил, что скорость, с которой перигелий (точка орбиты планеты; ближайшая к Солнцу) его орбиты обращается вокруг Солнца, несколько больше теоретически предсказываемой, а именно на 38" (по современным данным, на 43") в столетие. Такая высокая ско­рость перигелия Меркурия не могла быть объяснена классической теорией. Для ее объяснения выдвигались разные гипотезы: наличие между Солнцем и Меркурием гипотетической планеты Вулкан, зоди­акального света, который излучают разреженные массы вблизи Со­лнца, и др. Все они не подтвердились.

И только в XX в. объяснение было найдено, но на основе не ньютоновской механики, а общей теории относительности (см. 9.2.2). Поэтому можно сказать, что открытие аномалий в движе­нии перигелия Меркурия было первой брешью в ньютоновской аст­рономической картине мира, первым в астрономии предвестником грядущей революции в естествознании.