Страница 22 из 33
Альберт Эйнштейн в 1921 году.
В атомной теории не только утверждалось существование внешнего мира, что отражало рассуждения Маха, но также предполагалось существование другого рода сущностей, еще более эфирных, атомов, которые были полностью оторваны от чувственного опыта. Под влиянием Маха родилась область физики, которая пыталась реализовать на практике принципы его философии. Она была предложена, среди прочих, большим другом Больцмана, Вильгельмом Оствальдом. Новая область получила название "энергетики" и была популярна в конце XIX века, однако потом ее забыли, когда существование атомов оказалось неоспоримо.
Вильгельм Оствальд считается одним из основоположников физической химии. Он внес значительный вклад в изучение катализа (ускорения химической реакции с помощью дополнительного соединения), химического равновесия и скорости реакции, за что получил Нобелевскую премию по химии в 1909 году. Помимо научной работы Оствальд занимался живописью и создавал собственные краски, также он поддерживал движение за внедрение международного языка, что привело его к изучению эсперанто. Он был сторонником социального дарвинизма, а также евгеники и эвтаназии.
В энергетике постулировалось, что все процессы Вселенной можно описать в виде энергетического взаимообмена. Сохранение энергии было известно уже с тех пор, как в середине XIX века о нем объявил Гельмгольц, и использовалось в качестве отправной точки Оствальдом и Георгом Фердинандом Гельмом (1851-1923) для создания новой теории. Энергетики утверждали, что масса и энергия — величины, которые сохраняются с течением времени, и предполагали, что эту дихотомию также удастся превзойти, так что в итоге останется только энергия. Преодоление различия между массой и энергией приведет, говорили они, к преодолению различия между духом и материей, поскольку оба могут быть поняты на основе одной и той же сущности. Единственное, что нужно было сделать, — это переформулировать всю механику таким образом, чтобы речь шла только об отношениях между энергией.
Эта одержимость энергией может показаться немного странной для того, кто, как Мах, скептически относился собственно к существованию мира. Разве энергия — не более призрачное понятие, чем понятие атома? Однако энергетики говорили, что все, что воспринимает человек, — это на самом деле энергетические взаимообмены: мы смотрим на картину, наши глаза обмениваются энергией с окружающим миром; когда мы говорим, что что-то теплое, наши руки получают информацию о температуре также в виде взаимообмена энергией.
Позицию Маха можно связать с эпистемологической деятельностью, аналогичной для некоторых членов современного научного сообщества, которые утверждают, что наука должна ограничиваться прогнозами о результатах экспериментов и что присутствие или отсутствие в основе реальности не является значимым вопросом. Так, когда человек поражается особенностям квантовой механики и ее кажущимся парадоксам, обычно ему отвечают, что образ, который лежит в основе теории, имеет наименьшее значение: все, что делает квантовая механика,— это предсказывает, что при некотором эксперименте будет получен определенный результат. Объекты теории (электроны, поля, фотоны) — математические уловки для нахождения правильного ответа, и их существование — вопрос веры.
Взгляды Больцмана несущественно отличались от взглядов Маха по этому вопросу. Несмотря на то что обычно его считают реалистом, он не возражал против того, что его атомы — это всего-навсего математическое средство, если только соперник признает, что речь идет о математическом средстве, подходящем для получения правильного ответа. Хотя эта уступка скорее объясняется его последней попыткой выиграть у сторонников Маха, чем его собственными взглядами на атомы.
Конфликт Больцмана с энергетиками заключался в том, что они, по его мнению, не способствовали "правильному" развитию науки: своими предположениями они не могли добиться более глубоких объяснений с меньшим количеством допущений, чем те, что проистекали из атомной гипотезы. Как утверждал он сам, энергетики даже не были способны описать динамику материальной точки, не говоря уже об огромном количестве результатов (в электромагнетизме и термодинамике), которые полностью ускользали от них. Однако их совсем не разочаровывали эти неудачи, скорее наоборот, они без смущения объявляли все остальное научное сообщество (включая Больцмана) устаревшим. Действительно, Мах обычно говорил о Больцмане как о "последнем столпе атомизма".
В конце 1890-х годов положение стало невыносимым для Больцмана, который чувствовал, что назревает битва, в которой он вполне мог понести поражение. Он опасался, что то, что он сам называл "варварством энергетизма" разрушит эффективность работы его жизни и подавит всю атомную теорию на долгое время. Так, в 1895 году Больцман попытался положить конец энергетике, участвуя в дебатах в Любеке, организации которых он сам способствовал. Оствальд представил свои идеи по теме в статье под названием "Преодоление материализма" и столкнулся с яростной атакой со стороны своего друга и коллеги. В этот момент возник жаркий спор между Оствальдом и Гельмом, с одной стороны, и Больцманом и Феликсом Клейном (1849-1925), с другой. Об этой дискуссии потом рассказывал немецкий физик Арнольд Зоммерфельд (1868-1951):
"Защитником энергетики был Гельм; за ним стоял Оствальд, а за ними обоими — философия Эрнста Маха (который не присутствовал). Оппонентом был Больцман, а его секундантом — Феликс Клейн. Битва между Больцманом и Оствальдом напоминала дуэль быка и ловкого тореадора. Однако на этот раз бык победил тореадора, несмотря на всю ловкость последнего. Аргументы Больцмана попали в цель. Мы все, молодые математики, были на стороне Больцмана; для нас было ясно, что невозможно, чтобы с помощью только одного уравнения для энергии можно было вывести уравнения движения или даже материальной точки, не говоря уже о системе с произвольным числом степеней свободы.
В защиту Оствальда я должен привести комментарий из его книги "Великие люди", в которой он называет Больцмана "человеком, чья наука превзошла нас по проницательности и ясности".
Стоит отметить, что Больцман, несмотря на его дискуссии с энергетиками, продолжал поддерживать связь со многими из них. Он дружил с Оствальдом, пригласившим его занять кафедру в Лейпциге, и у него были теплые отношения с Махом. Последний послал ему экземпляр своей последней книги 1905 года, на что Больцман ответил благодарственным письмом. Что касается студентов Венского университета, источники того времени уверяют, что те не были разделены на два лагеря, а почитали обоих учителей одинаково, считая себя одновременно последователями Маха и Больцмана.
Проблема энергетики все еще занимала значительную часть его времени, но в 1896 году в адрес Больцмана поступило намного более серьезное с научной точки зрения возражение; даже сегодня не до конца ясно, кто выиграл спор, хотя в научной практике нет сомнений в том, что это был Больцман. Новым соперником оказался Эрнст Цермело (1871-1953), позже ставший известным своей ролью в развитии теории множеств, в то время работавший ассистентом Планка.
Возражение, которое сформулировал Цермело, сегодня известно как "парадокс рекурсивности" и основывается на самом деле на теореме, провозглашенной Анри Пуанкаре (1854-1912) шестью годами ранее. Однако за открытие этой идеи следует воздать должное Фридриху Ницше (1844-1900), который за десять лет до того пришел к тем же выводам другими средствами. Немецкий философ верил в то, что стали называть "вечным возвращением", в идею, согласно которой Вселенная проходит через одно и то же состояние снова и снова, так что вся история существования точно повторяется бесконечное число раз.