Страница 65 из 167
Представлению о содержании книги соответствовали замыслы, относившиеся к характеру изложения. Эйнштейн и Инфельд хотели избежать внешних эффектов, всякого рода внешних, не связанных с предметом украшений. Они не хотели поражать воображение читателя сопоставлением гигантских масштабов Вселенной, межгалактических расстояний в миллиарды световых лет и т, п. с размерами атомов. Кроме того, по мнению Эйнштейна и Инфельда, задуманная книга не должна была создавать представления о принципиальном отличии науки от простого здравого смысла. Если наука - логическое развертывание условных априорных схем, она не может иметь что-либо общее с представлениями, вырастающими из повседневного опыта. Но из гносеологиче
204
ских позиций Эйнштейна следует противоположный вывод: научная мысль идет по той же дороге, что и повседневный здравый смысл, но идет дальше, в те области, где встречаются новые закономерности, которые кажутся повседневному здравому смыслу (по крайней мере первоначально) парадоксальными.
В апреле 1938 г. "Эволюция физики" вышла в свет.
В предисловии к этой книге говорится:
"Когда мы писали книгу, мы вели длинные дискуссии о характере нашего идеализированного читателя и сильно беспокоились о нем. Мы восполняли полное отсутствие у него каких-либо конкретных сведений по физике и математике большим числом достоинств. Мы считали его заинтересованным в физических и философских идеях и были вынуждены восхищаться тем терпением, с каким он пробивался через менее интересные и более трудные страницы" [32].
32 Эйнштейн, 4, 359.
Следует сказать, что такой читатель не слишком идеализирован, он существует. "Эволюция физики" не требует специальных знаний, но она предъявляет очень высокие требования к интеллигентности, способности к абстрактному мышлению, последовательности. Прежде всего она требует глубокого интереса к идейной эволюции человечества. Очень важным знамением времени служит многочисленность реальных прообразов читателя, обладающего такими способностями и склонностями. Так много людей сейчас напряженно ищут в истории науки ответа на современные вопросы. Основной ответ - гармония и познаваемость мира - выражен в следующих строках: "Без веры в то, что возможно охватить реальность нашими теоретическими построениями, без веры во внутреннюю гармонию нашего мира не могло быть никакой науки. Эта вера есть и всегда останется основным мотивом всякого научного творчества. Во всех наших усилиях, во всякой драматической борьбе между старыми и новыми воззрениями мы узнаем вечное стремление к познанию, непоколебимую веру в гармонию нашего мира..."
Этим строкам предшествует краткая характеристика развития научной картины мира, из которой следует идея его гармонии и познаваемости.
265
Исходный пункт - понятия массы, силы и движения по инерции, не нарушающего хода событий в движущейся системе. При помощи этих понятий формируется механическая картина мира: между частицами действуют силы, зависящие только от расстояния. "Нужно было смелое научное воображение, чтобы понять, что не поведение тел, а поведение чего-то находящегося между ними, т.е. поля, может быть существенно для направления событий и для их понимания". Далее было отброшено абсолютное время, а затем было преодолено ограничение относительности движением инерциальных систем. Во всех системах события сводятся к относительным смещениям тел. События определяются не одномерным временем и трехмерным пространством, а четырехмерным пространственно-временным многообразием. Наконец, "квантовая теория раскрыла новые и существенные стороны нашей реальности. Прерывность стала на место непрерывности". На всех очерченных этапах физика ставила перед собой одну и ту же цель: найти в лабиринте наблюдаемых фактов объективную гармонию. Существование и постижимость такой гармонии - итог истории науки. "Мы желаем, чтобы наблюденные факты логически следовали из нашего понятия реальности" [33].
33 Там же, с. 542 543.
Этот итог стоял в центре научных, а следовательно, и всех жизненных интересов Эйнштейна. Рационализм, преемственно связанный с мировоззрением Спинозы, обогащенный трехвековым развитием науки и практики, приобретает наиболее общую форму: логика научной мысли в идеале приводит к совокупности эмпирически постигаемых физических соотношений.
Характерно отношение Эйнштейна к вышедшей книге. Подготовка "Эволюции физики" очень увлекла его, но как только рукопись была закончена, он потерял к ней всякий интерес, не взглянул ни на корректуру, ни на вышедшие экземпляры. Чтобы не обидеть издателей, Инфельд отвечал на их вопросы, что Эйнштейну понравилось оформление книги. В действительности он и не раскрывал книгу.
Трагедия атомной бомбы
Атом - это скупой богач, который при жизни вовсе не тратит денег (энергии). Но в завещании он оставляет свое состояние двум сыновьям М' и М" с условием, что они отдадут обществу небольшую часть - меньше одной тысячной - состояния (энергии или массы). Состояние, получаемое сыновьями, таким образом, несколько меньше, чем состояние, которым владел отец (сумма масс М'+М" несколько меньше, чем масса М делящегося атома). Но часть, отдаваемая обществу, относительно небольшая, все же настолько громадна (рассматриваемая как кинетическая энергия), что она несет с собой для общества угрозу несчастья. Отвратить эту угрозу - стало самой настоятельной проблемой нашего времени.
Эйнштейн
С самого начала цивилизации вплоть до середины нашего века энергетической основой производства были процессы перегруппировки атомов химические реакции горения, освобождающие количества энергии, несопоставимо малые по сравнению с внутренней энергией тел. Начиная с первых атомных установок используются процессы, в которых выделяются количества энергии, сопоставимые с массами тел, умноженными на квадрат скорости света. Речь идет об установках мирного значения. Когда был сконструирован тепловой двигатель, в котором поршень уже с первым тактом навсегда покидал цилиндр, т.е. когда было изготовлено огнестрельное оружие, - новая эра в энергетике не началась. Она началась с первых тепловых двигателей, в которых расширение газа или пара приводило к вращению валов рабочих машин. Соответственно и атомная эра открылась не первой атомной бомбой, а первой атомной электростанцией.
Освобождение атомной энергии основано на закономерностях, открытых благодаря применению теории относительности в физике атомного ядра. В последней экспериментальные исследования показали, что масса ядра атома меньше суммы масс всех входящих в это ядро
267
частиц - протонов и нейтронов. Такая недостаточность массы ядра по сравнению с суммой масс ядерных частиц получила объяснение в атомной физике на основе найденного Эйнштейном соотношения массы и энергии. В различных ядрах частицы как бы упакованы с различной компактностью; для отрыва частицы от остальных требуется различная энергия. Энергия связи частиц в ядре меняется при переходе от одного элемента периодической системы к другому. Согласно соотношению Эйнштейна, различиям в энергии соответствуют различия в массе; масса ядра отступает в той или иной мере от точного значения суммы масс частиц, образующих ядро.
Превращения одних ядер в другие - деление тяжелых ядер или соединение легких ядер в более тяжелые - приводят к изменению "компактности" упаковки. При подобных реакциях масса получившихся ядер может быть меньше, чем масса исходных. Это уменьшение массы соответствует освобождению энергии: освободившаяся энергия равна уменьшению массы, помноженному на квадрат скорости света.
Расчеты, основанные на указанных выводах теории относительности, позволяют утверждать, что освобождение энергии происходит при ядерных реакциях в наиболее тяжелых ядрах, а также при реакциях, в которых участвуют самые легкие ядра.
Ядра наиболее тяжелых элементов (элементов с наибольшими атомными весами), стоящих в конце периодической системы Менделеева, обладают меньшей "компактностью", чем ядра средних элементов. Поэтому при переходе от тяжелых ядер к средним, иначе говоря, при делении тяжелых ядер, состоящих из большого числа протонов и нейтронов, на меньшие, энергия освобождается. Эти соотношения и описаны во взятых в качестве эпиграфа к этой главе строках Эйнштейна, посвященных скупому богачу, делящему свое состояние между сыновьями.