Страница 10 из 66
Казалось, вопрос исчерпан. Но ещё через несколько лет Ньютон добавляет к следующему изданию «Оптики» (1717) восемь вопросов по теории света. Ответить на них без помощи гипотезы эфира невозможно! В следующем издании (1721) и в последнем (1730), которые Ньютон редактировал лично, он оставил эти вопросы без изменения. Тем самым он как бы отказался от окончательного решения вопроса об эфире. Эфир для него гипотеза, а гипотезы не должны рассматриваться в экспериментальной философии. Казалось бы, всё ясно?
Но прошли века, и другой титан занялся проблемой эфира.
«Уже в 70-х годах, — пишет великий химик Д.И. Менделеев, — у меня настойчиво засел вопрос: да что же это такое эфир в химическом смысле? Сперва я полагал, что эфир есть сумма разреженнейших газов в предельном состоянии. Опыты велись мною при малых давлениях — для получения намёка на ответ».
Действуя почти так же, как Ньютон, Менделеев написал в статье «Попытка химического понимания мирового эфира»: «Мне кажется мыслимым, что мировой эфир не есть совершенно однородный газ, а смесь нескольких, близких к предельному состоянию, то есть составлен подобно нашей земной атмосфере из смеси нескольких газов».
Удивительно, насколько близко это к мыслям молодого Ньютона.
Сейчас мало кто помнит о том, что Менделеев поместил свой эфир в нулевую группу Периодической системы элементов и назвал его «ньютонием».
Выродок в семье физических субстанций
Эфир шествовал по столетиям, переходя из одной теории в другую, видоизменяясь, выполняя то одну задачу физиков, то другую. Его то временно отменяли как нелепость, то снова молились на него как на избавителя, потому что ничего другого в качестве посредника между телами учёные найти не могли… Разные умы придавали эфиру различные оттенки. Он по желанию учёных менял свой облик, словно глина в руках скульптора.
Но всегда за ним сохранялся ореол могущества и неопределённости, вездесущности и зыбкости. Недаром эфир, один из немногих научных терминов, непринуждённо перешёл в поэзию. Помните, о таинственной ночи у Пушкина: «Ночной зефир струит эфир»? О музыке Скрябина: его руками «рождены хрупкие, трепетные, прозрачные, из эфирных струй сотканные звуки».
Эфир не раз выручал физиков в безвыходных положениях и подставлял свои плечи под тяжесть новых своих обязанностей.
Так, Френелю — уже в XIX веке — он помог при создании новой волновой теории света, способной объяснить не только то, что знал Гюйгенс, но и не объяснённое им явление поляризации света. Явление непонятное, если не ввести гипотезу о том, что световые волны — не продольные волны, подобные звуковым, как считал Гюйгенс, а поперечные, больше похожие на морские волны.
Но как мог выйти из положения французский путейский инженер Френель, знавший, что поперечные волны могут распространяться только в твёрдых телах? Он и объявил эфир твёрдым телом. А расчёты немедленно подтвердили, что этот твёрдый эфир к тому же несравненно более упруг, чем сталь. По упругости он не уступает прежнему газообразному эфиру.
В качестве носителя сил тяготения и продольных световых волн Гюйгенса эфиру достаточно было быть газом, правда, газом, обладающим невероятными свойствами. Однако чтобы справиться с передачей новых, поперечных световых волн Френеля, эфир должен был превратиться в не менее фантастическое твёрдое тело! То газ, то твёрдое тело… Было от чего прийти в уныние!
Поразительно, как придирчивые физики, яростно протестующие против самой малой неточности и неясности в расчётах, экспериментах, теориях, так долго не замечали, что эфир — «выродок в семье физических субстанций», как назвал его впоследствии Эйнштейн. И они не только мирились с капризами эфира, но подлаживались под него, словно его утрата страшила их, словно они боялись лишиться его поддержки! Судите сами: Максвелл, предсказавший существование электромагнитных волн, родственных свету, не понял, что они есть самостоятельная сущность, не нуждающаяся ни в каком посреднике. Он пытался не порывать с прежним воззрением на механизм распространения световых волн. Максвелл считал электромагнитные волны особыми натяжениями эфира, аналогично тому, как раньше их считали его поперечными волнами.
Герц, первым из людей экспериментально обнаруживший реальное существование электромагнитных волн, тоже боялся расстаться с эфиром. Наконец, в науке появился отважный Лоренц — он объявил, что электромагнитное действие осуществляют электроны. Он представил себе, что электромагнитные волны взаимодействуют с электронами, входящими в состав материальных тел. При этом волны вызывают движение электронов, а движения электронов в свою очередь вызывают электромагнитные волны.
Наконец-то наука обошлась без эфира! Однако… Лоренц не решился выбросить эфир за борт своей теории. Правда, он оставил за ним лишь одно качество — неподвижность.
Самое странное в этой истории то, что, хотя все учёные единогласно считали эфир вездесущей субстанцией, его никто, никогда, ни в одном эксперименте не обнаруживал! Он никому не давался в руки. Ни одному учёному. Ни в одном опыте.
Своей неуловимостью эфир напоминал теплород, невесомое вещество, которое долго занимало трон в науке о теплоте, пока учёные не изгнали его, обнаружив, что король гол…
А опыты по обнаружению эфира между тем предлагались, ставились, и были среди них такие, которые, казалось, не могли не обнаружить его, если он действительно существует.
Один из самых знаменитых опытов ставил своей целью поймать «эфирный ветер». Мысль была такой: если эфир наполняет собой всё космическое пространство, а Земля, как корабль, движется сквозь этот океан, значит, можно попытаться определить её скорость относительно эфира.
Логично? И Майкельсон, искуснейший экспериментатор XIX века, потратил на тщательные опыты не один год.
Эфир ничем не выдал себя.
И даже это не отрезвило учёных. Казалось, они готовы простить эфиру все причуды, лишь бы он не покидал науку. Если он не проявляет себя в этом опыте, значит, решили учёные, он не вполне неподвижен, как уверял Лоренц. Значит, Земля в своем движении увлекает эфир за собой — вот почему невозможно заметить её движение. При таком предположении эфир из твёрдого тела превращался в какое-то желе, студень!
Пошли разговоры об эфирных хвостах, которые якобы все небесные тела тянут за собой при движении через эфирный студень: большие тела тащат большие хвосты; за малыми тянутся маленькие хвостики. Наверно, и в этом случае можно было бы придумать какой-то эксперимент по поимке эфира… Но такие опыты показались ненужными, ибо внимание физиков привлекла более чем странная гипотеза Фицджеральда — все тела при движении через эфир деформируются, меняя свои размеры, в том числе измерительные линейки, часы и приборы.
Из этой теории следовало, что движение тел через эфир нельзя обнаружить принципиально.
Учёные так привыкли к непостижимому характеру эфира, что эта гипотеза некоторым показалась не только правдоподобной, но даже доказывающей существование эфира. Раз эфир не допускает обнаружение движения тел сквозь себя, значит, он тем самым заявляет о себе! Такая уж это необычайная субстанция…
Историю с эфиром можно причислить к великим ошибкам. Он лихорадил воображение многих поколений учёных и вызвал к жизни новые, более правильные взгляды на мир.
То, что учёные мирились с явной нелепицей — средой с заведомо нереальными свойствами, только подчеркивает их человеческую беспомощность. Эта ситуация намекает на возможность компромиссов даже в такой строго логической области человеческой деятельности, как наука.
Выродок продолжает жить?
Казалось бы, после появления теории относительности Эйнштейна, которая без помощи эфира рассказала людям о космосе всё, что интересовало их в первой половине XX века, физики наших дней больше не вспомнят о нём. Каково же было мое удивление, когда недавно я вновь услышала об эфире, и не от неопытного в науке новичка, не от прожектёра, а от одного из серьёзных, интересных и дальновидных учёных, который создал ряд убедительных, бесспорных, новаторских работ.