Очевидное? Нет, еще неизведанное… - Вольдемар Смилга

По существу, он работал почти в одиночестве. Интересы большинства остальных ученых лежали в других областях. Вряд ли сейчас во всем мире найдется сотня физиков, которые смогли бы без основательной специальной подготовки передать существо работ последних лет его жизни. (Если говорить о квантовой механике, таких ученых найдется несколько тысяч.) И мне кажется, трудно в истории науки отыскать второй подобный пример интеллектуальной целеустремленности. Не нам оценивать, чего он добился за эти годы. Но даже если бы Эйнштейн не был Эйнштейном, даже если бы попутно, мимоходом за эти годы он не получил таких результатов в других областях, которые сами по себе достаточны, чтобы его имя осталось в физике, он заслуживал бы глубочайшего уважения.

Надпись, высеченная на могиле Ньютона в Вестминстерском аббатстве, заканчивается сдержанно-торжественной фразой:

«Пусть смертные радуются, что среди них существовало такое украшение рода человеческого». С еще большим основанием эти слова следует отнести к памяти Альберта Эйнштейна…

В наши дни мы убеждены и в приближенной справедливости закона Ньютона и в том, что теория тяготения Эйнштейна дает следующее приближение к истине. Правда, теория Эйнштейна еще не прошла полностью «кандальный путь» каждой физической теории — проверку экспериментом.

Нет числа опытам, подтверждающим закон Ньютона.

До самого недавнего времени общую же теорию относительности подтверждали только четыре эффекта. Это равенство инертной и тяжелой массы; движение перигелия Меркурия; отклонение лучей света в поле тяготения и изменение периода колебаний атомов в гравитационном поле (красное смещение).

Тем не менее то, что Эйнштейн объяснил и предсказал эти удивительные эффекты, убеждало всех физиков в справедливости общей теории относительности. А в самые последние годы произошло поразительное. Общая теория относительности была проверена и подтверждена на лабораторном столе. К сожалению, мы здесь ничего конкретно не скажем об этих опытах. Вероятно, читатели слышали, что проверка общей теории относительности смогла быть проведена благодаря использованию эффекта Мессбауэра. Этой фразой мы и закончим. Можно лишь добавить, что точность и изящество этих экспериментов почти невероятны.

Неизвестно, как будет развиваться и изменяться общая теория относительности, но уже сейчас ясно, что центральные проблемы физики будущего связаны с современной теорией гравитационного поля.

Глава VII,

хотя и весьма расплывчатая, но тем не менее в конце, после долгих отступлений, объясняет, почему именно гипотеза эфира стала особенно привлекательной для физиков

Я не знаю, что такое этот эфир.

НьютонСвет, эфир (Ньютон, Гюйгенс)

Рассуждения на тему, какой именно раздел физики (или любой другой науки) сыграл в ее развитии наибольшую роль, всегда условны и несколько схоластичны.

Можно только с уверенностью сказать, что во все времена свет (позднее — вообще электромагнитные явления) находился в центре внимания физиков. Можно сказать, что передовая линия фронта физики всегда в большей или меньшей степени была связана с электромагнетизмом. В результате изучения электромагнитных явлений возникли и специальная теория относительности, и квантовая механика, и (полезно помнить!) такие технические достижения, которые привели к полному изменению жизни человечества.

Прежде всего — немного истории.

Пионерами на этом пути были Ньютон (снова Ньютон!) и Ганс Христиан Гюйгенс (1629–1695).

Современник Ньютона, по своему гению, безусловно, второй физик того века, Гюйгенс («славнейший Гугениус» — как почтительно писал М. В. Ломоносов) оставил след во многих областях физики.

Помимо классических работ в области оптики, ему принадлежат великолепные труды по астрономии и особенно по механике. Ему же мы обязаны изобретением первых точных часов (часы с маятником) — открытием, которое по значению можно спокойно поставить рядом, например, с созданием реактивной авиации.

Сам Ньютон говорил о нем: «великий Гюйгенс», а президент Королевского общества и первый физик мира не был слишком щедр в своих оценках…

Поскольку разговор зашел о свете, имеет смысл хотя бы очень и очень поверхностно коснуться его истории, ибо тут можно найти неожиданные и любопытные факты.

Сведения об изучении света у греков и римлян, которыми мы располагаем, крайне отрывочны, но тем не менее достаточно интересны.

Оптики античности.

То, что греческие, а за ними римские философы умели создавать весьма сложные и тонкие умозрительные теории, общеизвестно. Однако обычно считают, что едва ли не основная особенность античной науки — сознательное пренебрежение экспериментом. И очевидно, это утверждение довольно справедливо.

Природа отплатила за это древним полной мерой. Можно только поражаться, насколько низок был уровень развития физики по сравнению с математикой.

Но в оптике положение, по-видимому, было несколько иное. Существовало большое число самых различных теорий, которые в высшей степени гипотетичны. Кстати, и атомистическая теория света Демокрита и Эпикура не являет исключения. Все теоретические построения абстрактны, умозрительны и не основаны на эксперименте.

Но есть данные, заставляющие серьезно задуматься над тем: действительно ли греки так уж полностью пренебрегали экспериментальной физикой?

В трактате по оптике Птолемея вдруг можно обнаружить углы преломления световых лучей на границе воздух — вода. Причем значения этих углов с высокой степенью точности совпадают с истинными. Очевидно, Птолемей экспериментировал.

Римские историки сообщают, что близорукий император Нерон использовал для улучшения зрения отшлифованный изумруд. Следовательно, принцип очков — прибора совершенно уникального значения — был известен в древности.

Надеюсь, по крайней мере у близоруких читателей не вызовет возражений такая оценка роли очков в истории человечества.

Наконец, знаменитая легенда об Архимеде, который будто бы зажег при помощи зеркала римские корабли, осаждавшие Сиракузы, тоже свидетельствует об экспериментальной работе в области оптики.

Вероятнее всего, сама история целиком вымышлена. Но появиться она могла только в том случае, если хорошо известно фокусирующее действие вогнутых зеркал.

Есть еще десятки сообщений, которые заставляют предполагать, что многие чисто опытные данные в области оптики (особенно геометрической) были хорошо известны эллинам.

Все эти факты внушают сильные подозрений в том, что мы хорошо осведомлены о состоянии науки в древнем мире. Однако… по современным данным, в античном мире физики как науки экспериментальной не существовало.

С начала эпохи Возрождения возобновляется интерес к оптике. Изобретают (или вновь открывают?) очки.

Леонардо да Винчи в своих разбросанных записях высказывает иногда совершенно блестящие идеи. Появляются интересные работы и других ученых. Но все это только отдельные разрозненные мысли.

Перелом наступает в начале XVII столетия. И связан он все с тем же именем — Галилео Галилей!

Галилей в оптике.

Дело не в том, что Галилей создал новую стройную теорию световых явлений. Нет, этого не было. Он считал, что свет — это поток мельчайших неделимых частиц, и был в этом не нов.

Галилей построил совершенные оптические приборы. Но их делали и до него.

У Галилея есть любопытнейшие наблюдения по различным вопросам физической оптики (например, фосфоресценция). Но они отрывочны, разбросаны и сами по себе не сыграли значительной роли в истории развития науки о свете.

Но в оптике, как и в механике, Галилей первый последовательно применил новый метод исследования.

В оптике, как и вообще в физике, он всегда и прежде всего экспериментирует.

И подобная, совершенно новая для того времени постановка научных проблем наталкивает его на поразительный вопрос: «С какой скоростью распространяется свет?»

Собственно, сам-то вопрос не так уж неожидан. Удивительно то, как он сформулирован. Галилей не плавает в бесконечных рассуждениях: почему и отчего свет должен распространяться с конечной или бесконечной скоростью? Заниматься подобными домыслами он предоставляет современникам. Сам же он мыслит конкретно: «Можно ли придумать опыт, позволяющий определить скорость света?»

Эта проблема обсуждается знакомыми нам Сальвиати, Сагредо и Симпличио на страницах «Бесед» — последней и самой замечательной работы Галилея.

Симпличио пробует заметить, что повседневный опыт убеждает в мгновенном распространении света.