Страница 118 из 167
481
где нет вещества, не может существовать и поля. Однако в первой четверти девятнадцатого столетия было показано, что явления интерференции и распространения света могут быть объяснены с изумительной ясностью, если свет рассматривать как волновое поле, совершенно аналогичное полю механических колебаний в некотором упругом твердом теле. Таким образом, возникла необходимость ввести поле, которое могло бы существовать в пустом пространстве, в отсутствие весомой материи" [3].
Тем самым было предрешено освобождение концепции поля от прямой связи с механическими моделями. Такая прямая связь состояла в кинетических моделях движений некоторых тел, причем непрерывно распределенные в пространстве физические величины обозначают состояние этих тел, их поведение в пространстве и во времени Но существовала другая связь континуального поля с механикой - с континуальными механическими представлениями, с гипотезой некоторого заполняющего все пространство тела, т.е. с эфиром. Механика эфира могла заключаться либо в смещениях одних частей эфира относительно других частей (концепция увлечения эфира движущимися телами), либо в смещениях тел относительно неподвижного эфира; в этом случае эфир рассматривается как привилегированное тело отсчета, к которому отнесено движение тела (концепция Лоренца).
Концепция эфира сохранялась в течение второй половины XIX в., несмотря на то, что электродинамика Максвелла уже содержала в зародыше новую концепцию поля. Создание электромагнитной теории света в сущности уже продемонстрировало возможность объяснить явления без механических моделей. "Один психологический эффект этого огромного успеха состоял в том, что концепция поля в противоположность механической картине классической физики постепенно приобретала все большую самостоятельность" [4].
3 Эйнштейн 2, 751.
4 Ibid.
Но континуальное, по существу также механическое, представление сохранялось. Идея эфира как общего не-подвижпого тела отсчета для весомых тел либо как тела отсчета для самих частей, увлекаемых движущимися телами, сохранялась. Когда оказалось, что обе концепции эфира противоречат результатам эксперимента, теория поля потеряла связь и с этой континуальной классической картиной.
482
Теперь, познакомившись с некоторыми особенностями эволюции представлений о поле, можно вернуться к Фарадею и отчетливее увидеть, что в его творчестве было вопросом, адресованным современной науке. Прежде всего это мысль об атомах как о центрах физических объектов, охватывающих все пространство, в котором распространяются силовые поля. Атом Фарадея непротяженный точечный центр, который не существует, если нет исходящих из него силовых линий. Фарадей обозначает через а непротяженный центр сил, а через т - поле. Атом - это не нечто независимо существующее, а конец силовых трубок. "Поэтому, - пишет Фарадей, - для меня а, или ядро, исчезает, а вещество состоит из сил, или m; в самом деле, какое представление мы можем составить себе о ядре независимо от его сил? Все наши наблюдения и знания об атоме, самое наше воображение ограничиваются представлениями о его силах: на какую же мысль можно еще опереть наше представление о некоем а, независящем от признанных сил? Мозг, только что приступивший к этому вопросу, возможно, найдет затруднительным думать о силах материи, независимых от чего-то отдельного, что должно называться материей, но, конечно, гораздо труднее и даже невозможно думать или воображать эту материю независящей от сил. Но силы нам известны, и мы узнаем их в каждом явлении Вселенной, а отвлеченную материю - ни в одном; зачем же тогда предполагать существование того, чего мы не знаем, чего мы не можем себе представить и для чего нет никакой научной необходимости?" [5]
5 Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству, т. II. М. - Л., 1951, с. 400.
Таким образом, Фарадей переходит от чисто кинетической концепции материи Декарта к динамическому представлению: атом - это нечто связанное с другими атомами силовыми линиями, и именно в этих линиях - бытие атома. Материя, не обладающая динамическими свойствами, лишена в принципе сенсуальной постижимости: "Все наши наблюдения и знания об атоме ограничиваются представлениями о его силах". Здесь еще раз
483
видна сенсуальная, эмпирическая компонента рационализма. Заполнение пространства материей, лишенной иных свойств, кроме пространственных, лишенной индивидуализации тел, - это чисто мысленная операция, здесь нечего делать экспериментатору. Следует обратить внимание на эту в общем ускользавшую от внимания связь экспериментального гения и экспериментального темперамента Фарадея с произведенным его "Экспериментальными исследованиями по электричеству" переворотом в представлениях о физической субстанции. Субстанция, обладающая сенсуально постижимыми и экспериментально регистрируемыми свойствами, - это для Фарадея совокупность силовых линий.
Форма атома, продолжает Фарадей, обозначает только относительную интенсивность направленных в разные стороны сил.
"Если сила направлена от данного центра единообразно во все стороны, тогда поверхность равной интенсивности силы будет сферой. Если же эти силы убывают с расстоянием по-разному в разных направлениях, тогда поверхность равной интенсивности, соответствующая форме атома, может быть поверхностью сфероида или любого другого геометрического тела. Отсюда вытекает взаимная проницаемость материи. Границы каждого атома простираются по крайней мере до границ Солнечной системы.
Высказанный здесь взгляд на строение материи, по-видимому, неизбежно влечет за собой вывод, что материя заполняет все пространство, на которое распространяется тяготение (включая Солнце и его систему), ибо тяготение есть свойство материи, зависящее от некоторой силы, и именно из этой силы состоит материя. В этом смысле материя не просто взаимно проницаема, но каждый атом простирается, так сказать, на всю Солнечную систему, сохраняя свой центр сил" [6].
6 Там же, с. 403.
Этот взгляд отнюдь не однозначная и позитивная физическая концепция. Это программа, адресованная будущему. Конкретная физическая схема магнитных сил с продольным натяжением и поперечным распором не реализовала указанной программы. Только сейчас мы подходим к представлению об элементарных частицах, бытие
484
которых обусловлено их взаимодействием. Разумеется, то, что в наше время говорят об элементарных частицах, очень далеко от фарадеевой концепции динамических центров. Но сейчас, по-видимому, придется оставить представление о "голой" частице, которая существует в отсутствие других частиц, в отсутствие полей. В своем отличии от простой кинетической схемы: в пустоте движутся независимые в своем бытии частицы - концепция Фарадея была обращена в будущее.
Она и сейчас обращена в будущее. В будущее теории относительности и квантовой механики. Их будущее, как мы знаем, в синтезе, контуры которого сейчас еще неясны. Сравнительно ясной представляется связь между статистическими, вероятностными, квантовыми закономерностями микромира и динамическими, точными, релятивистскими закономерностями макромира. Менее ясен характер ультрамикросконических закономерностей. В пространственно-временных областях атомного масштаба мы встречаем совершенно новое, неизвестное классической науке соотношение между: 1) полем - преображенным, обретшим физическое бытие демокритовым "небытием" и 2) демокритовым бытием - частицами. Волновое поле - это поле вероятностей: простая функция амплитуд его колебаний представляет собой вероятность пребывания частицы в данной точке в данный момент. Это кажется поворотом от фарадеевой концепции поля к старой, формальной. Поворотом от фарадеевой концепции пространства, ставшего физической реальностью, к старому "небытию", где распределены сенсуально нерегистрируемые математические, а не физические значения поля. Таким было поле в физике до Фарадея. Теперь можно рассматривать поле как распределенные в пространстве и во времени значения вероятности пребывания частицы, как некоторое формальное построение. Так смотрели на волны де Бройля сторонники чисто корпускулярного представления. С другой стороны, существовала континуально-волновая картина, в которой волновое поле уподоблялось классическому волновому процессу в некоторой среде. Принцип дополнительности Бора приводит к совершенно новой концепции поля: и корпускулярный и волновой аспекты - это компоненты физической реальности. Поле вероятностей реально участвует в физических процессах, волны де Бройля дифра