Дж. М. Робертс, О.А. Уэстад. Мировая история. Перевод Л.Е. Черкасского.
Материал предоставлен
в ознакомительных и образовательных целях
В очередной раз нам приходится иметь дело со сложным и глубоким историческим контекстом. Уже к 1914 году стало ясно, что границы между отдельными науками, которые определялись понятными и полезными пределами конкретной области исследований с 1600-х годов, начинают размываться, а затем просто исчезать. Последствия этого процесса, однако, появились в полной мере только в самое последнее время. При всех достижениях великих химиков и биологов XVIII и XIX столетий именно физики внесли львиную долю изменений в научную картину XX века. Первый преподаватель экспериментальной физики в Кембриджском колледже Джеймс Клерк Максвелл в 1870-х годах издал труд, посвященный электромагнитным явлениям, с которым он впервые решительно вторгся в области, оставленные не тронутыми последователями Ньютоновой физики. Своей теоретической работой и экспериментальными исследованиями Дж. Максвелл поколебал незыблемые на тот момент представления о том, что Вселенная подчиняется естественным, постоянным и поддающимся наблюдению законам механического рода и что состоит она по существу из непроницаемой материи в различных ее комбинациях и вариантах расположения в телах. В эту картину теперь предстояло втиснуть вновь открытые электромагнитные поля, технические возможности которых сразу произвели на обывателей и ученых одинаково неизгладимое впечатление.
Решающий вклад в основание современной теории физической науки внесли между 1895 и 1914 годами Вильгельм Конрад Рентген, открывший рентгеновское излучение, Антуан-Генри Беккерель, обнаруживший радиоактивность, Джон Томсон, выделивший электрон, супруги Кюри, открывшие радиоактивные элементы полоний и радий, и Эрнест Резерфорд, исследовавший структуру атома. Они позволили по-новому взглянуть на материальный мир. Вселенную ученые начали представлять не в виде кусков материи, а как скопление атомов, которые представляют собой крошечные солнечные системы, состоящие из частиц, удерживаемых электрическими силами на орбитах в различных последовательностях. Эти частицы внешне ведут себя таким манером, что трудно определить различие между материей и электромагнитными полями. Кроме того, обнаруженное расположение частиц подвержено изменениям, поскольку по своей природе одно расположение способно уступать место другому и тем самым одни химические элементы превращаются в совсем другие элементы. Решающая роль принадлежит одному конкретному труду Э. Резерфорда, ведь в нем он поведал о том, что атомы обладают способностью к дроблению, так как их структура включает целую систему частиц. Такой вывод означал, что материя, даже на своем фундаментальном уровне, подвержена изменению. В скором времени ученые обнаружили две такие частицы – протон и электрон; остальные удалось выделить уже после 1932 года, когда Джеймс Чедвик открыл нейтрон. Ученый мир теперь обладал экспериментально подтвержденной картиной структуры атома в виде системы частиц. Но уже в 1935 году Э. Резерфорд заявил, что ядерная физика не будет иметь никакого практического применения, – и никто не поспешил его опровергнуть.
Ученые, занимавшиеся тогда радикально важной экспериментальной работой, не позаботились о том, чтобы сразу же внедрить новую теоретическую структуру взамен Ньютоновой системы. Она пришла только с затянувшейся революцией в теории, начавшейся в последних годах XIX века и достигшей кульминации в 1920-х годах. Дело касалось в основном двух различных комплексов проблем, которые дали начало работе, обозначенной терминами «теория относительности» и «квантовая теория». Пионерами в данной области считается Макс Планк и, несомненно, величайший ученый XX века Альберт Эйнштейн. К 1905 году они представили экспериментальное и математическое доказательство того, что ньютоновские законы движения бессильны объяснить факт, не подлежащий больше сомнению: то есть передача энергии в материальном мире происходит не равномерным потоком, а дискретными скачками – квантами, как их стали называть. М. Планк показал, что инфракрасное излучение (от, например, Солнца) испускается не по правилам физики Ньютона или непрерывно; он утверждал, что его вывод распространяется на передачу всех видов энергии. А. Эйнштейн утверждал, что свет распространяется не непрерывно, а импульсами. При всей огромной важности работы, проведенной за последующие 20 лет, вклад М. Планка считается наиболее заметным, но все равно оставалось множество открытых тем. Воззрения Ньютона объявили ущербными, но заменить их было нечем.