Чем мир держится?

Впрочем, и для Ньютона «личное вмешательство» высших сил в механизм тяготения тоже не могло быть в конечном счете обязательным и серьезным. Еще до первого издания «Начал» он искал решения проблемы и, как ему на время показалось, нашел. В 1679 году в письме Роберту Бойлю, тогдашнему президенту Лондонского Королевского общества, было впервые выдвинуто предположение об эфире, некоем вездесущем тонком веществе, имеющем разную плотность. Чем ближе то или иное тело к центру тяготения, тем более «тонкие» частицы эфира заполняют поры тела, вытесняя частицы более грубые. Насыщение частицами эфира и есть механизм, заставляющий тело падать на Землю.

В первое издание «Начал» эти предположения не попали. Но они появились во втором издании другой работы Ньютона — «Оптики».

А последний абзац «Начал» в их окончательной форме гласит: «Теперь следовало бы кое-что добавить о некотором тончайшем эфире, проникающем во все сплошные тела и в них содержащемся, коего силою и действиями частицы тел при весьма малых расстояниях взаимно притягиваются, а при соприкосновении сцепляются, наэлектризованные тела действуют на большие расстояния, как отталкивая, так и притягивая близкие малые тела, свет испускается, отражается, преломляется, уклоняется и нагревает тела, возбуждается всякое чувствование, заставляющее члены животных двигаться по желанию, передаваясь именно колебаниями этого эфира от внешних органов чувств мозгу и от мозга мускулам. Но это не может быть изложено вкратце, к тому же нет и достаточного запаса опытов, коими действия этого эфира были бы точно определены и показаны».

Массу вещей объясняет здесь Ньютон «силою и действиями» эфира. Но в этом списке нет… тяготения! Для тяготения Ньютон теперь отказался искать причину в действиях эфира.

Несколькими строчками раньше он просто констатировал, что «эта сила происходит от некоторой причины, которая проникает до центра Солнца и планет без уменьшения своей способности…»; далее, напомнив свойства силы тяготения, написал свое знаменитое: «Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю». И… тут же, в приведенном выше последнем абзаце «Начал», изложил самую настоящую гипотезу о роли эфира в веществе и живых организмах. Словом, придумав эфир для объяснения гравитации, Ньютон затем использовал эту идею для чего угодно — только не для первоначальной своей цели.

Последователи Ньютона, в отличие от него, не делали при придумывании гипотез исключения для силы тяготения. Тем более, что идея дальнодействия противоречила самой материалистической сути физики, и мучительные сомнения Ньютона составили только первый акт «трагедии дальнодействия».

Заблуждение становится заблуждением, когда оно рождается как истина.

В XVIII–XIX веках появляются, как грибы после дождя, все новые и новые предположения ученых разных стран, долженствовавшие объяснить причину тяготения.

Пожалуй, можно выделить тут гипотезы двух сортов: вихревые и корпускулярные — от слова «корпускула», то есть «частица».

Если оставить в стороне атомистику, то, пожалуй, можно сказать, что ни с одним вопросом физики не было связано столько спекуляций, сколько с вопросом о причинах силы тяжести. Тем, что мы действительно об этом знаем, мы обязаны людям, которые ограничивались вопросом: как она действует?

По мнению швейцарского математика Иоганна Бернулли, некое бесконечно тонкое вещество выбрасывается во все стороны из центров вихрей космических (где, между прочим, образуются солнца), затем оно сгущается в капли и возвращается обратно к центрам вихрей. По пути это «тонкое вещество» проникает — опять-таки — в поры всех обычных тел и увлекает эти тела в своем центростремительном движении.

Французский физик XVIII века Лесаж тоже прибег к помощи «сверхтонкой материи», ультрамалых частиц, которые носятся в пространстве во всех направлениях, «толкая» встречающиеся на их путл обычные тела. Два тела притягиваются друг к другу постольку, поскольку они защищают друг друга от части этих толчков; каждое тело получает меньше ударов с той стороны, которой оно обращено к другому, вот так и возникает сила тяготения.

Есть немало способов опровергнуть эту гипотезу. Вот только один из них. Любая планета, в том числе и Земля, должна бомбардироваться со всех сторон корпускулами Лесажа. Поскольку она движется в пространстве вокруг центрального светила, то количество встреч с гипотетическими частицами больше у той части планеты, что обращена в сторону движения. Поэтому столкновений, которые тормозят планету, больше, чем таких, которые ее подгоняют. Должно происходить постоянное замедление движения планет. Земля, к примеру, давно должна была, как показывают расчеты, остановиться и, следовательно, упасть на Солнце. Но этого нет и как будто не предвидится. И тем не менее в разных вариантах и модификациях идея Лесажа умирала и воскресала на протяжении и XIX и даже XX века. Таился в ней некий соблазн, связанный с тем, очевидно, что такая модель тяготения была наглядна, ее легко себе представить. Но не всегда, увы, верно то, что легче понять. Почти все гении физики — от Ломоносова до Эйнштейна, и очень многие «просто» талантливые ученые любили говорить о простоте природы, понимая эту простоту по-своему. Не случайно многие современные физики полагают, что теория относительности проще Ньютоновой теории тяготения потому, в частности, что она не нуждается ни в дальнодействии, ни в эфире.

С учением Ньютона кое в чем повторилось, пусть в других временных масштабах, то же, что когда-то произошло с учением Аристотеля. Ньютонова физика стала претендовать (примеры этого приводились выше) на объяснение явлений, которые не имели к ней никакого отношения. А ее философские основы, к середине XIX века уже абсолютно устаревшие, сдерживали развитие физического знания далеко за пределами механики и теории тяготения. Завет Ньютона свести всю физику к механике, прогрессивный в XVII веке, уже при исследовании электромагнитных явлений в XVIII веке стал препятствием, которое надо было преодолевать.

Мои последователи должны опережать меня, противоречить мне, даже разрушать мой труд, в то же время продолжая его. Только из такой последовательно разрушаемой работы и создается прогресс.

Джон Бернал писал: «Успехи Ньютона таили в себе и соответствующие опасности для будущего. Его дарование было так велико, система его казалась столь совершенной, что все это положительно обескуражило научный прогресс в следующем веке или допустило его только в тех областях, которых Ньютон не затронул… Влияние Ньютона пережило даже его систему, и весь тот тон, который он задал науке, принимался как нечто до такой степени само собой разумеющееся, что вызванные им жесткие ограничения, вытекавшие в значительной степени из его теологических предубеждений, не были осознаны до эпохи Эйнштейна, да даже и сейчас осознаны еще неполностью».

Двести пятьдесят лет физики, как они ни восхищались Ньютоном, только «сжав зубы», терпели дальнодействие. Даже не терпели, а боролись с ним — и отступали. Мешали им и оставленное в наследство Ньютоном представление об абсолютном времени, противоречившее галилей-ньютоновскому принципу относительности, и эфир, и многое другое. Слишком сильно все это противостояло тем принципам экспериментальной физики, которые завещал сам же Ньютон продолжателям своего дела.

А развитие физики все решительнее требовало пересмотра положений мировой механики Ньютона. Теория Максвелла для электромагнетизма уже по-новому рассматривала пространство, в котором происходят описываемые ею явления. Эфир для нее был не нужен, зато здесь детально разработано физическое понятие поля. Представление о поле стало самым большим достижением физики со времен Ньютона. Эйнштейн и Инфельд в книге «Эволюция физики» подчеркивают важность понятия поля для возникновения теории относительности. И не просто важность: «Теория относительности возникает из проблемы поля. Противоречие и непоследовательность старых теорий вынуждают нас принимать новые свойства пространства и времени»[7].

7

О том, как возникло и формировалось понятие физического поля, подробно рассказано в кн: В. Рыдник, Поле. М., «Знание», 1976 (Жизнь замечательных идей).