Почти полное единство

Вершиной достижений Максвелла было осознание того, что скорость распространения меняющегося электромагнитного поля — это скорость света. Максвелл сумел вывести это из отношения величин электрических и магнитных сил, впервые измеренных Фарадеем. Казалось вполне логичным, что  свет по своей природе должен быть одной из форм электромагнитного возмущения, производимого ускоренно движущемся зарядом в его регулярном (повторяющемся) движении, при котором и создается регулярная волна энергии и импульса. (Это будет подробно обсуждаться далее, в следующей главе.)

Теория Максвелла, объединяющая электричество, магнетизм, и свет, стала высшей точкой развития классической физики и её последним большим триумфом. Основная работа Максвелла, “Трактат об Электричестве и Магнетизме”[29], изданная в 1873, сравнима по значению с “Принципами…” Ньютона. Как и “Принципы...”, “Трактат...” Максвелла — это итоговая работа, объединяющая усилия и мысли предшественников с новыми идеями и образующая тем самым полную и всеобъемлющую теорию.

Максвеллу, как и Ньютону, работалось лучше всего в одиночестве, поэтому он предпочитал уединенную семейную жизнь в родовом поместье в Шотландии университетской жизни Лондона.

Посмотрим теперь, как великие достижения Максвелла, которые поставили точку в истории классической физики, начавшейся с Галилея, вышли за пределы натурфилософии.

Физик конца девятнадцатого столетия вполне мог полагать, что во Вселенной нет ничего кроме осязаемой материи (вещества) и несколько таинственной субстанции, называемой электричеством. Обе они создают поля (гравитационное и электрическое соответственно), которые тоже являются реальностью, но не такой, как вполне осязаемая материя. Поля создают силы, которые действуют на материю и описываются законами Ньютона. Свойства же материи определяются свойствами атомов, из которых, по всей видимости, она и состоит. Как только свойства атомов будут уяснены (“разложены по полочкам”), то и все природные (естественные) явления будут полностью поняты.

Казалось, что на долю последующих поколений физиков остается решение всего двух ясно сформулированных задач, каждая из которых, как тогда казалось, уже находится на пути к завершению. Во-первых, нужно было завершить исследование свойств атомов, и, во- вторых, увенчать единство физики простым механическим объяснением электромагнитного поля. Сам Максвелл, кстати, полагал, что он уже фактически достиг этого объяснения в теории мирового эфира, с которой мы познакомимся в Главе 8. Многие из выдающихся мыслителей того времени советовали молодым людям не заниматься физикой, поскольку природа уже не содержит тайн в своем царстве. Человек мог, наконец, мечтать об исчерпывающем понимании законов природы на их самом фундаментальном уровне. Любопытно, что эта точка зрения сформировалась в позднюю Викторианскую эпоху[30], в тот благодатный период современной европейской истории, когда средние, да и высшие сословия Европы на время почувствовали, что они создали почти совершенное общество, которое, скорее всего, будет существовать вечно, разве что будущим реформаторам предстоит справиться с несколькими мелкими социальными проблемами.

Но, несмотря на ”порядок”, сложившийся в натурфилософии под патронажем самой Королевы и при весомой материальной поддержке буржуазии, классическая физика неуклонно двигалась к своему краху. Изучение атомов привело к необходимости исследовать их структуру, которая оказалась полна парадоксов, неразрешимых в рамках Ньютоновской механики. Это потребовало развития квантовой теории. Максвелловская теория эфира потерпела эффектную неудачу при ее экспериментальной проверке, и эта неудача вызвала необходимость пересмотра таких Фундаментальных понятий как пространство и время. Пересмотр привел к созданию теории относительности. Всё это — сюжеты для оставшейся части книги (Главы 8-15).

Эпилог: кошмар детерминизма

При описании классической механики мы уже несколько раз сталкивались с тем, что образ мыслей физиков отражает дух того времени, в котором они жили. То, что их идеи, в свою очередь, влияют на дух времени, может показаться удивительным, поскольку физика обычно рассматривается как абстрактная по своей сути наука, ограниченная областью изучения природы. Но благодаря философии, физическая мысль действительно, время от времени, проникает в общий интеллектуальный мейнстрим[31]. Будет уместно завершить обзор истории классической механики некоторыми замечаниями об её воздействии на общественную мысль.

Захватывающий взлет физики в течении двух столетий, предшествовавших Викторианской эпохе, вызывал в широких кругах думающей общественности (интеллигенции) всё возрастающее доверие к её возможностям. Казалось, что физическая теория вполне заслуженно претендует на универсальность. Провозглашаемый классической физикой "взгляд на Мир" (физическая Картина Мира) предполагает, что все, что случается во Вселенной, является не более чем проявлением движения и взаимодействия атомов, составляющих материю. Движением и взаимодействием атомов управляют полностью детерминистические[32] законы. Французский математик Лаплас[33] полагал, что если бы существовала возможность в некоторый момент времени зафиксировать положение каждого атома во Вселенной, и узнать его скорость, то и в будущем и в прошлом не было бы тайн[34]. Иными словами: вся История, вплоть до мельчайших деталей, была предопределена в тот момент, когда Вселенная была приведена её Творцом в движение. Возвышение и падение империй, неудачи давно забытых любовных историй и интрижек — всё это не более, чем результат неотвратимой работы законов физики. Вселенная — это гигантский часовой механизм!

Где же тогда место для Свободной Воли человека, для Добра и Зла, для Спасения и Проклятия, для Любви и Ненависти, если самый пустяковый поступок человека был предопределен 10 миллиардов лет назад? Этот вопрос давал мыслителям девятнадцатого столетия, занимавшихся проблемами этики, обильную пищу для размышлений. По общему признанию, было непостижимо, как можно реально достичь того “всеведения”, о котором рассуждал Лаплас. Но сам факт, что это было в принципе возможно, рассматривался материалистически ориентированными философами как подлинный кошмар.

Далее мы увидим, что современная физика, по крайней мере частично, решила эту дилемму, введя элемент случайности в само сердце “адского часового механизма”, и сделав в самой основе современной физической теории различие между тем, что может быть известно в принципе и тем, что фактически известно, то есть определено посредством наблюдений. Мы ещё вернемся к обсуждению этого в контексте квантовой механики.

Но даже те мыслители, которых особо не беспокоил общепризнанный кошмар механического детерминизма, почувствовали на себе воздействие физической мысли. Действительно, впервые все детали огромного массива природных явлений были поняты с помощью удивительно небольшого количества базовых принципов. Классическая физика надолго стала образцом того, каким должно быть человеческое знание. Многие из социальных мыслителей девятнадцатого столетия пытались имитировать универсальность и точность физической теории. Они тоже искали самые общие (базовые) законы для того, чтобы объяснить с их помощью историю и человеческое поведение. Загляните, например, в труды Карла Маркса[35]. Рассмотрите также усилия Фрейда[36] объяснить такие аспекты общества как религия и мифология в терминах его картины человеческого разума.

Такой социальный детерминизм нашел яркое отражение в тактике знаменитого адвоката Кларенса Дэрроу[37]. Защищая клиентов, заведомо виновных в совершении тяжких преступлений, Дэрроу нередко призывал Суд рассматривать своих подзащитных, как пленников своей собственной наследственности, помещенных к тому же в среду, которую они не сами для себя выбрали. При таких обстоятельствах, вытекающих из цепи причин, уходящих в незапамятные времена, – обычно продолжал Дэрроу,— что может означать "ответственность за свои действия?" И, вообще, как общество, само и создавшее эту ситуацию, может допускать наказание человека за его действия в сложившейся ситуации, если он столь же бессилен изменить свою судьбу, как стрелки часов бессильны отказаться поворачиваться?

Но, как мы вскоре увидим, двадцатое столетие преподало физикам урок: при переходе в исследовании природы с одного уровня окружающей нас действительности к другому законы и понятия сами должны меняться. Хотя законы, описывающие свойства и поведение атомов, могут служить (по крайней мере, в принципе), основой для описания поведения больших (макроскопических) объектов, практически это будет неудобно, а подчас и невозможно. На основе этого урока физик наверняка сообразит, что, даже если бы психология, например, стала когда-нибудь совершенно точной наукой, то это имело бы небольшую ценность для  понимания общества. Большинство проблем человеческого знания должно решаться на их собственном, "естественном" уровне. Смотреть на "более глубокий" уровень проблемы может быть поучительно само по себе, но редко помогает решить ту проблему, ради которой начиналось само исследование.