Пролог. Разговор с котом Нильсом

Вид материала

Подобный материал:

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Макс Борн

Вера простого, необразованного человека в существование реальности ничем принципиально не отличается от подобного убеждения ученого. Ряд философов рассматривают эту точку зрения как фактически обязательную для ученого. Она получила название эмпирического реализма. Но различные направления идеализма рассматривают ее как несостоятельную точку зрения. Мы не намерены здесь обсуждать спор между различными школами философии, а только хотим определить как можно яснее природу той реальности, которая является предметом естествознания. Эта реальность не есть реальность восприятий, ощущений, чувств, идей, или, коротко говоря, всего субъективного, а поэтому не является абсолютной реальностью переживаний. Эта реальность есть реальность предметов, объектов, которые образуют субстрат, лежащий в основе восприятий. Для нас критерием этой реальности является не какое-то одно чувственное впечатление или взятый в отдельности опыт, а только согласованность общих законов, которую мы открываем в явлениях. [8. Стр. 35]

Но одним из результатов этого завоевания явилось выдвижение на передний план нового понятия - понятия мирового эфира. Поскольку любое близкодействие требует своего носителя, среду, между частицами которой действуют силы, и так как электрические и магнитные силы могут передаваться через пустоту, где отсутствуют обычный тела, - ничего не оставалось другого, как допустить существование специально изобретенного тела. Этому способствовало, между прочим, то обстоятельство, что эфир был уже изобретен в другой области, в области оптики. Новой теории электричества оставалось только отождествить электромагнитный эфир со световым эфиром. [8. Стр. 38-39]

Мир человеческих переживаний бесконечно богат и многообразен, но хаотичен и связан с переживающим субъектом. Человек старается упорядочить свои впечатления и прийти к согласованию их с впечатлениями других. Язык и искусство с его многообразными способами выражения являются именно такими средствами связи одного разума с другим. Они в своем роде совершенны, поскольку это касается объектов чувственных переживаний, но мало пригодны для передачи точных понятий о внешнем мире. Последнее составляет задачу науки. Из всего множества видов опыта она отбирает небольшое число наиболее простых форм и посредством мышления конструирует из них объективный мир вещей. В физике весь «опыт» ограничивается деятельностью по созданию аппаратуры и расшифровки показаний приборов. Но и полученный таким путем данных вполне достаточно, чтобы воссоздать мир посредством мысли. Вначале формируются образы, на которых сильно сказывается влияние требований наглядности; постепенно представления становятся все более абстрактными; прежние понятия отбрасываются и заменяются новыми. Но как бы ни отдалился сконструированный мир вещей от наглядности, он все же прочно связан у своих истоков с восприятиями органов чувств, и нет ни одного положения даже в самой абстрактной теории, которое в конечном счете не выражало бы отношения между данными наблюдений. Вот почему каждое новое наблюдение потрясает всю структуру науки, так что кажется, будто теории возвышаются и угасают. Но именно это чарует и привлекает ученого. Произведение его ума было бы чем-то невообразимо скучным, если бы оно постоянно не умирало и не возвращалось в жизнь вновь. [8. Стр. 57]

Взгляд на эту специальную ветвь естествознания (естественная философия) как философское учение имеет свое оправдание. Оно состоит не столько в необъятности ее исследований, охватывающих весь мир от атома до космических сфер, сколько в том факте, что при изучении этих вещей в их совокупности физик на каждом шагу встречается с логическими гносеологическими трудностями; и хотя физика имеет дело с ограниченным кругом знания и исключает такие явления, как жизнь и сознание, все же решение этих логических и гносеологических проблем является глубокой потребностью нашего стремления к познанию. [8. Стр. 78]

Эта точка зрения отрицает существование априорных принципов в виде законов чистого разума и чистой интуиции; она скорее утверждает, что справедливость каждого естественнонаучного положения (включая геометрию, поскольку она применяется в природе) базируется на опыте. В этой формулировке необходимо быть очень осторожным. Ибо это, конечно, не означает, что каждое фундаментальное положение, например геометрические аксиомы Евклида, непосредственно базируются на опыте. Только целостность логически связанной области знаний является объектом опытной проверки, и, если достаточный ряд положений подтверждается экспериментом, мы можем считать это как подтверждение справедливости всей системы, включая аксиомы, которые представляют собой наиболее краткие логические выражения системы.

Я не думаю, что эмпиризм в этой форме как-либо уязвим. Он имеет то преимущество, что свободен от закостенелости, которая присуща каждой системе априорных философий. Она высвобождает путь к совершенно неограниченному исследованию. И действительно, современная физика в полной мере использовала эту свободу. Она не только высказала сомнение в априорной правомерности евклидовой геометрии, как это делали великие математики прошлого столетия, но и реально заменила ее новыми формами геометрии; она даже объединила геометрию с физическими явлениями (гравитация), а затем таким же путем революционизировала почти все априорный категории - время, субстанцию и причинность.

Известно, какое огромное значение для развития физики имело это высвобождение от априорных идей, хотя оно уже происходило на протяжении всего последнего столетия и не оно представляет решающее различие между классической и современной физикой. Это различие лежит скорее в общем отношении к понятию объективного мира.

Классическая физика принимала как само собой разумеющееся, что имеется такой объективный мир, который не только существует независимо от наблюдателя, но и может быть изучен этим наблюдателем без нарушения его в процессе наблюдения. Конечно, каждое измерение представляет собой нарушение наблюдаемого явления; однако допускалось, что путем искусного эксперимента это нарушение может быть сведено к ничтожно малой величине. Но современная физика показала, что как раз это неправильно. А с этим связана философская проблема, трудность которой состоит в том, что нужно говорить о состоянии объективного мира, при условии, что это состояние зависит от того, что делает наблюдатель. Это ведет к критическому исследованию того, что мы понимаем под выражение "объективный мир".[8. Стр. 80-81]

Математический формализм оказывает совершенно удивительную услугу в деле описания сложных вещей. Но он нисколько не помогает в понимание реальных процессов.

Трудность возникает при обсуждении фундаментального противоречия, состоящего в том, что один и тот же процесс мы описываем то как поток частиц, то как волновое движение. Возникает вопрос: каков же он в реальности? Таким образом, вы видите, что здесь появляется вопрос о реальности, с которым тесно связаны чисто физические проблемы. [8. Стр. 87]

Здесь и возникает логическая трудность: частица с заданной скоростью является по своей природе точкой, существующей в какой-либо момент, без протяжения в пространстве. Но цуг волн по определению является тогда гармоническим, когда он заполняет все пространство и длится бесконечное время! Последнее утверждение может показаться не столь очевидным...

Бор особо подчеркнул эту логическую трудность, сказав, что планковский принцип вводит в описание природы иррациональный элемент. [8. Стр. 88]

Теперь мы напомним, именно точное знание положения и скорости в данный момент времени было в классической механике необходимым для определения движения в будущем. Квантовые законы противоречат этой предпосылке, а это означает нарушение причинности и детерминизма. Мы можем сказать, что эти утверждения не просто ошибочны, а бессодержательны, потому что предпосылка никогда не выполняется.

Познание того, что открытие квантовых законов кладет конец строгому детерминизму, который был существенной чертой классической физики, само по себе имеет огромное философское значение. [8. Стр. 90-91]

Для двух аспектов представлений - корпускулярного и волнового - Бор ввел выражение «дополнительность». Так же как все видимые цвета могут быть расположены в пары дополнительных цветов, дающих при смешивании белый цвет, так и все физические процессы могут рассматриваться с двух точек зрения: одна из них соответствует корпускулярному аспекту, а другая - волновому; оба они никогда не ведут к противоречиям, но оба необходимы, чтобы дать полное понимание процессов природы.

Такое краткое выражение для сложной и трудной ситуации оказывается очень полезным, например при ответе на наивный вопрос: что «реально» представляет собой луч света или вещество - поток частиц или волну? Всякий, кто однажды понял смысл «дополнительности», отведет этот вопрос как слишком упрощенный и бьющий мимо цели. Но этот отвод еще не решает вопроса о том, совместима ли новая теория с представлением об объективном мире, существующем независимо от наблюдателя. Трудность лежит не в двух аспектах, а в факте, что никакое явление в атомном мире не может быть описано без ссылки на наблюдателя, не только на его собственную скорость, как это имеет место в теории относительности, но на весь его образ действия при выполнении наблюдения, на установку приборов и так далее. Само наблюдение изменяет ход событий. Как в таком случае можем мы говорить об объективном мире?

Некоторые физики-теоретики, и среди них Дирак, отвечает на этот вопрос коротко и просто. Они говорят: все, что мы хотим иметь, это внутренне непротиворечивую математическую теорию. Она содержит в себе все, что может быть сказано об эмпирическом мире, с ее помощью мы можем предсказывать не наблюдавшиеся до сих пор явления, а это и есть все то, что мы хотим. То, что вы понимаете под объективным миром, мы не знаем, и это нас не интересует.

Против этой точки зрения нельзя ничего возразить, кроме того, что ее по необходимости придерживается лишь небольшой круг специалистов. Лично я не разделяю эту точку зрения.

Я думаю, что результаты науки должны быть истолкованы в такой форме, которая была бы доступна каждому мыслящему человеку. И это - прямая задача естественной философии. [8. Стр. 92-93]

Бор часто подчеркивал, что гносеологические трудности в физике вытекают из того, что мы вынуждены применять слова и понятия повседневной жизни, даже если мы имеем дело с более тонкими наблюдениями. [8. Стр. 97]

Тогда-то и был установлен метод индуктивного мышления, который ведет от единичного наблюдения к общим законам. Этот метод сам может стать предметом философского анализа. Ясно, что он предполагает не только фундаментальную веру в существование законов, но также в критерии для различения подлинных закономерностей от случайных и другие принципы такого же рода.

И Галилею и Ньютону был совершенно ясен индуктивный характер новой философии; теории, которые они создавали путем синтеза экспериментальных результатов, использовались для постановки новых экспериментов, и, если эти испытания были благополучны, теория считалась подтвержденной. Это - законный метод науки, сочетание дедукции и индукции, которое описывается в многочисленных учебниках. Но это не вся история.

И Галилей и Ньютон страстно желали избежать метафизических спекуляций. Но через некоторое время, когда законы механики были вполне известны, мы обнаруживаем попытки вывести их из принципов, которые своей формулировкой внушают мысль о внеопытном происхождении. Наиболее преуспевающем из этих принципов является принцип наименьшего действия. [8. Стр. 139]

Перед физикой стоит проблема: как реальные явления, наблюдаемые с помощью наших органов чувств, обогащенных инструментами, могут быть сведены к простым понятиям, подходящим для точного измерения и полезным для формулировки количественных законов. [8. Стр. 141]

Гейзенберг считал, что величины, которые не имеют непосредственной связи с экспериментом, должны быть исключены. Он хотел обосновать новую механику как можно более непосредственно на опытных данных. Если это и есть «метафизический» принцип, то, конечно, я не могу возражать; я только хочу сказать, что это именно тот фундаментальный принцип современной науки в целом, который отличает ее от схоластики и догматических систем философии. Но если под этим принципом разумеют (как это делают многие) исключение из теории всех ненаблюдаемых, то это ведет к бессмыслице. Например, волновая функция Шредингера  является такой ненаблюдаемой величиной, и, конечно, она позднее была принята Гейзенбергом как полезное понятие. [8. Стр. 149]

Эти свойства симметрии волновых функций и принцип Паули являются существенной частью квантовой механики. [8. Стр. 159]

Несмотря на блестящие достижения последнего периода, состояние теоретической физики столь же проблематично, как оно было в любое время, если мы исключает гордые времена королевы Виктории, когда верили, что все загадки уже разрешены.

Гораздо более серьезной является болезнь "бесконечностей". Они имеются двух видов: электростатическая энергия заряженной сферы радиуса r равна e²/r, если не считать числового фактора: при уменьшении радиуса до нуля она становится бесконечной. Следовательно, точечный заряд имеет бесконечную энергию (или массу, согласно закону Эйнштейна). Далее, энергия квантового осциллятора есть не hn (как первоначально предполагал Планк), где n-целое число, а hv(n+1/2); следовательно, существует (для n=0) нулевая энергия (1/2)h, и поэтому каждая система, которая может рассматриваться (с помощью теоремы Фурье) как суперпозиция бесконечного числа гармонических осцилляторов (например, полость, заполненная излучением), имеет бесконечную нулевую энергию. [8. Стр. 162-163]

Мы должны считаться с тем фактом, что даже в физике принципиальные убеждения сильнее разумных доводов, как и во всякой другой человеческой деятельности. [8. Стр. 173]

Кажется, его (Эйнштейна) убеждением всегда было и остается до сих пор, что наиболее глубокие законы природы причинны и детерминистичны, что вероятность необходима только для того, чтобы прикрыть наше невежество, когда нам необходимо иметь дело с большим числом частиц, и что только глубина нашего невежества выдвигает статистику на передний план. [8. Стр. 175-176]

Позвольте процитировать вам определения метафизики, взятые у двух современных философов. Согласно Вильяму Джемсу, «метафизика - это необычайно упорное стремление мыслить ясным образом». Бертран Рассел пишет: «Метафизика, или попытка охватить мир как целое посредством мышления».

Я предлагаю употреблять слово «метафизика» в более скромном значении - как в отношении метода, так и предмета, - а именно как «исследование общих черт структуры мира и наших методов проникновения в эту структуру». [8. Стр. 190]

Способность делать предсказания - это главное достоинство физики. Оно основывается на принципе причинности, который в наиболее общей форме означает признание неизменных законов природы. [8. Стр. 191]

Но последний (Эйнштейн) стоит на своих позициях, заявляя, что он лично убежден в том, что современная теория, несмотря на ее логическую последовательность, все же представляет собой неполное описание физических систем. Его главные аргументы почерпнуты не столько из соображений принципа причинности, сколько из новой точки зрения на значение физической реальности, которую этот принцип подразумевает. Я хотел бы привести его собственное высказывание: «Для меня естественней ожидать, что адекватная формулировка всеобщих законов включает в себя использование всех абстрактных понятий, которые необходимы для полного описания», а именно - естественнее, чем идеи сторонников квантовой физики. Далее он настаивает на том, что испускание, например, -частицы каким-либо радиоактивным атомом с определенной энергией должно происходить в определенный момент времени, который можно предсказать на основе теории - в противном случае, как он считает, это описание будет неполным. [8. Стр. 203-204]

Поколение, к которому принадлежим мы, Эйнштейн, Бор и я, учили, что существует объективный физический мир, который развивается по неизменным законам, существующий независимо от нас. Мы только наблюдаем этот процесс, как зрители в театре смотрят пьесу. Эйнштейн сохраняет взгляд, что таковым должно быть отношение между ученым-наблюдателем и его объектом. Между тем квантовая механика иначе истолковывает опыт атомной физики. Того, кто наблюдает какое-либо физическое явление, можно сравнить со зрителем не театральной постановки, а футбольной игры, где сам акт наблюдения, сопровождаясь криками одобрения или свистом, оказывает заметное влияние на темп и группировку игроков, а тем самым и на наблюдаемый процесс. Еще лучшим примером для сравнения может являться, в сущности, сама жизнь, где зрители и актеры - одни и те же лица. Именно действия экспериментатора, который конструирует прибор, предопределяют существенные черты наблюдения. Таким образом, нет объективно существующей ситуации, из наличия которой исходила классическая физика. Не только Эйнштейн, но и те, кто не отклоняет нашей интерпретации квантовой механики, заявляют, что при этих условиях невозможно говорить об объективно существующем внешнем мире, о резком различии между субъектом и объектом. Конечно, в этом есть некоторая доля истины, но я не нахожу такую формулировку очень удачной. [8. Стр. 204-205]

Я убежден, что того факта, что различные наблюдения электронов всегда дают одни и те же значения заряда, массы покоя и спина, вполне достаточно, чтобы говорить об электронах как о реальных частицах. [8. Стр. 205]

Теорию относительности справедливо можно рассматривать как кульминационный пункт физики 19-ого столетия. Но она является также главной движущей силой современной физики, так как отвергает традиционные метафизические аксиомы, предложенные Ньютоном о природе пространства и времени, и утверждает право ученого строить свои идеи, включая философские концепции, согласно эмпирической ситуации. [8. Стр. 210]

Физика, свободная от метафизических гипотез, невозможна. Но я убежден, что гипотезы должны извлекаться из самой физики и непрерывно приспосабливаться к реальной опытной ситуации. [8. Стр. 226]

Я приветствую нападение Шредингера на удовлетворенное равнодушие многих физиков, которые принимают современную интерпретацию просто потому, что она работает, не беспокоясь о точности обоснований. Однако я не думаю, что статья Шредингера внесла положительный вклад в решение философских трудностей. Мне нелегко критиковать философию друга, которым я глубоко восхищаюсь как большим ученым и глубоким мыслителем. [8. Стр.265]

Все великие открытия в экспериментальной физике обязаны интуиции людей, откровенно использовавших модели, которые для них были не продуктом их фантазии, а представителями реальных вещей. Как мог бы работать экспериментатор и как мог бы он общаться со своими сотрудниками и современниками, если бы он не использовал модели, которые составляются из частиц (электронов, фотонов, нуклонов, нейтронов), полей и волн - понятий, которые теперь осуждаются как несущественные и бесполезные? [8. Стр. 269]

Сам Планк принадлежал к скептикам до конца своей жизни. Эйнштейн, де Бройль и Шредингер не прекратили подчеркивать неудовлетворительные стороны квантовой механики, требовать возврата к концепциям классической ньютоновской физики и предлагать пути, которыми этого можно было бы достигнуть, не противореча экспериментальным фактам. [8. Стр. 301]

Он (Гейзенберг) разрубил гордиев узел философским принципом и заменил угадывание математическим правилом. Принцип утверждает, что понятия и представления, которые не соответствуют физически наблюдаемым фактам, не должны использоваться в теоретическом описании. [8. Стр. 304]

Из письма Эйнштейна Борну от 12.12.1926.

«Квантовая механика - теория, внушающая большое уважение. Но внутренний голос говорит мне, что это еще не настоящий Иаков. Эта теория дает много, но едва ли она подводит нас ближе к тайне предков. Во всяком случае я убежден, что никто не играет в кости...» [8. Стр. 334]

Сам Эйнштейн не устает подчеркивать, что не существует однозначного логического пути от фактов опыта к теоретическим системам физики; последние, по его мнению, суть дети свободной фантазии. И все же несомненно, что ценность теории тем выше, наше доверие к ней тем больше, чем меньше в ней свободы выбора, чем больше ее логическая принудительность. [8. Стр. 365]

И все же для меня, как и для многих других, работы Эйнштейна были откровением, потому что только благодаря им был раскрыт глубокий смысл преобразований Лоренца и в физику был введен новый философский метод рассмотрения. Эта философия учит, что утверждения, которые принципиально недоступны экспериментам, должны расцениваться как сомнительные и по возможности из физики удаляться. [8. Стр. 384]

Речь идет о том, что средний человек - это наивный реалист. То есть, он воспринимает свои чувственные впечатления как непосредственную информацию о реальности, подобно животному. К тому же он еще и убежден, что все другие люди придерживаются того же, воспринимая такую же информацию. Средний человек не осознает, что нет никакого способа удостовериться, является ли его личное представление ( о том, что дерево зелено и т. п.) таким же, как представление ( об этом дереве) у другого человека, и что даже само слово «такое же» не имеет здесь никакого смысла. Индивидуальный чувственный опыт не имеет объективного и подтверждающего значения, смысла, который можно сообщить другим. Сущность же науки состоит в установлении объективных соотношений между результатами двух или более отдельных чувственных опытов, а особенно соотношений равенства. Такие соотношения можно сообщить, и их могут проверить различные экспериментаторы. Если же намеренно ограничиться употреблением только таких (научных) утверждений, то получается объективная, хотя и бесцветно-холодная, картина мира. Именно в этом заключается характеристика научного метода. [9. Стр. 41-42]

Каково же мнение физиков или вообще ученых о проблеме реальности?

Я склонен думать, что большинство из них наивные реалисты, которые не станут ломать голову над философскими тонкостями. Они довольствуются наблюдением явлений, измерением и описанием его на характерном языке научных идиом. Поскольку им приходится иметь дело с измерительными инструментами и установками, они пользуются обычным языком, расцвеченным специфическими терминами, как водится в любом ремесле.

Однако стоит им начать теоретизировать, то есть интерпретировать свои наблюдения, как они используют другие средства коммуникации. Уже в ньютонианской механике - первой физической теории в современном понимании - появляются понятия вроде силы, массы, энергии, которые не соответствуют обычным вещам. С развитием исследований такая тенденция становится все более отчетливой, В максвелловской теории электромагнетизма была развита концепция поля, совершенно чуждая миру непосредственно ощущаемых вещей. В науке становится все более превалирующими количественные законы в виде математических формул типа уравнений Максвелла. Именно так случилось в теории относительности, в атомной физике, в новейшей химии. В конце концов в квантовой механике математический формализм получил довольно полное и успешное развитие еще до того, как была найдена какая-то словесная интерпретация этой теории на обычном языке, причем и поныне идут нескончаемые споры о такой интерпретации. [9. Стр. 114-115]

Явления природы нет необходимости сводить к моделям, доступным нашему воображению и объяснимым на языке механики. Явления имеют свою собственную математическую структуру, непосредственно выводимую из опыта. [9. Стр. 122]

И когда это развитие физики увенчалось установлением законов квантовой механики, наступил конец эпохе механических моделей, а вместе с тем - конец причинному описанию в духе классической физики.

Таким образом, физика обрела свободу, необходимую для усвоения всевозрастающего количества наблюдений и измерений. Теперь физики пытаются найти математическое описание, подходящее к некоторой области экспериментирования, исследовать структуру этого описания, считая ее представляющей физическую реальность, причем неважно, сообразуется ли эта структура с привычными вещами. [9. Стр. 123]

Я убежден, что такая идея, как абсолютная определенность, абсолютная точность, конечная и неизменная истина и т.п., являются призраками, которые должны быть изгнаны из науки. [9. Стр. 124]

Все же мы, ученые, должны всегда помнить, что весь опыт базируется на чувствах. Теоретик, погрязший в своих формулах, забывший о явлениях, которые он собирается объяснить, - это уже не настоящий ученый - физик или химик; а если своими книгами он загораживается от красоты и разнообразия природы, то для меня он жалкий глупец. [9. Стр. 128]

Этот принцип утверждает, что понятия и утверждения, недоступные эмпирической проверке, не должны иметь место в физической теории. [10. Стр. 13]

На этом пути абсолютное пространство Ньютона теряет значительную часть своего таинственного существования. Пространство, в котором не существует ни одного места, которое могло бы быть фиксировано при помощи каких бы то ни было физических средств, представляет по крайней мере смутной и абстрактной идеей, а не просто ящиком, наполненным материальными объектами.

Существует бесконечное число эквивалентных систем, называемых инерциальными и совершающих поступательное движение (равномерное и прямолинейное) относительно друг друга, в которых законы механики выполняются в своей простой классической форме. [10. Стр. 73]

По мнению Ньютона, существование инерциальных сил в ускоренных системах подтверждает существование абсолютного пространства или, скорее, избранный характер инерциальных систем. Инерциальные силы особенно отчетливо заметны во вращающихся системах отсчета в виде центробежных сил. Именно в них Ньютон видел главное подтверждение своего постулата абсолютного пространства.

Тот факт, что ряд физических влияний распространяется в астрономическом пространстве, много лет назад привел к гипотезе, согласно которой это пространство не пусто, а наполнено чрезвычайно тонким невесомым веществом - эфиром, который и служить переносчиком влияний. В той мере, в какой это понятие используется в наши дни, оно не означает ничего, кроме определенных состояний, или «полей», в пустом пространстве, Если принять это абстрактное понятие с самого начала, то большая часть проблем, которые исторически связаны с представлением об эфире, останется неясной. Раньше эфир, конечно, считался реальным веществом, не только связанным с физическим состоянием, но и способным к движению. [10. Стр. 87]

После того как поперечность световых волн была обнаружена и подтверждена многочисленными экспериментами, в уме Френеля родилась идея будущей динамической теории света, которая должна была быть построена в полном соответствии с принципами механики и характером оптических явлений на основе свойств эфира и свойств действующих на него сил. Эфир с необходимостью представлялся упругим твердым телом, поскольку лишь в таких веществах могут существовать поперечные механические волны. [10. Стр. 108]

Итак, какие свойства следует приписать этому упругому эфиру? Прежде всего невероятная скорость распространения с требует, чтобы либо константа упругости была очень велика, либо плотность очень мала, либо эти два условия выполнялись одновременно.

Одно из очевидных возражений против гипотезы упругого эфира заключается в необходимости приписать ему огромную жесткость, для того чтобы объяснить высокую скорость распространения волн. Такое вещество с необходимостью оказывало бы сопротивление движению небесных тел, в частности движению планет. Астрономия никогда не обнаруживала никаких отклонений от ньютоновские законов движения, которые указывали бы на существование такого сопротивления. [10. Стр. 116]

Пространство в механике считается пустым постольку, поскольку в нем не присутствуют материальные тела. Пространство в оптике заполнено эфиром. Эфир рассматривают как некоторого рода материю, имеющую определенную массу, плотность и упругость. В соответствии с этим мы можем непосредственно применить ньютоновские представления о пространстве и времени к Вселенной, заполненной таким эфиром. Эта Вселенная, таким образом, уже не состоит из изолированных масс, разделенных пустыми пространствами, а целиком заполнена тонкой, но жесткой массой эфира, в которой плавают грубые массы материальных тел. Эфир и материя действуют друг на друга посредством механических сил и движутся в соответствии с законами Ньютона. В этом состоит логический путь применения ньютоновских воззрений в оптике. Вопрос состоит лишь в том, согласуются ли с этими воззрениями наблюдаемые факты. [10. Стр. 117]

Фарадеевой теории близкодействия не свойственно подобное различие между полем в эфире и полем в материальном изоляторе. И тот и другой - диэлектрики. Для эфира диэлектрическая постоянная равна единице, для других изоляторов она отлична от единицы. Если графическая картина электрического смещения верна для материи, она должна быть верна и для эфира. Эта идея играет огромную роль в теории Максвелла, представляющей собой, по сути дела, перевод Фарадеевой идей силовых линий на точный язык математики. Максвелл предполагает, что в эфире создание электрического или магнитного поля также сопровождается «смещением» жидкостей. Для этого нет нужды предполагать, что эфир имеет атомистическую структуру. [10. Стр. 167-168]

Были обнаружены и дальнейшие свидетельства того, что между светом и электромагнитными явлениями существует глубокая взаимосвязь. Наиболее поразительным доказательством этого послужило открытие Фарадея (1834г.): он обнаружил, что поляризованный луч света, проходя через намагниченное прозрачное вещество, испытывает воздействие этого вещества. Когда луч параллелен магнитным силовым линиям, плоскость его поляризации оказывается повернутой. Сам Фарадей отсюда сделал вывод, что светоносный эфир и носитель электромагнитных силовых линий должно быть одно и то же. [10. Стр. 180]

Лоренц выдвинул чрезвычайно смелый лозунг, который до тех пор никогда не высказывался с такой решительностью:

Эфир покоится в абсолютном пространстве!

В принципе это - отождествление эфира с абсолютным пространством. Абсолютное пространство оказывается не вакуумом, но чем-то имеющим определенные свойства. [10. Стр. 200]

Следовательно, мы становимся в ту же позицию по отношению к эфиру, в какую нас ставил принцип относительности к абсолютному пространству Ньютона. В случае ньютоновского принципа мы должны были признать, что бессмысленно рассматривать какое-либо конкретное место в абсолютном пространстве как нечто действительное в смысле физики, ибо не существовало физическое средств конкретизировать положение в абсолютном пространстве или пытаться воспроизвести это положение повторно. В точности таким же образом мы должны признать, что конкретное положение в эфире не представляет ничего действительного в физическом смысле; ввиду этого эфир сам по себе полностью теряет свойства реального вещества. В самом деле, мы можем сказать: если каждый из двух наблюдателей, движущихся относительно друг друга, может с равным правом утверждать, что именно он покоится в эфире, то эфир не должен существовать.

Итак, завершающий этап развития теории эфира привел к развенчанию роли эфира как фундаментального понятия. Однако потребовались большие усилия, чтобы признать провал идеи эфира. Даже Лоренц, гениальные предположения и напряженные усилия которого сыграли столь большую роль в приближении этого кризиса теории эфира, долгое время колебался, прежде чем сделать этот шаг. Эфир был порожден для того, чтобы служить переносчиком световых колебаний или, с более общей точки зрения, переносчиком электромагнитных сил в пустом пространстве. Колебания без какого-то «нечто», которое колеблется, кажутся немыслимыми. С другой стороны, утверждение о том, что в пустом пространстве существуют наблюдаемые колебания, выходит за рамки всякого возможного опыта. Свет или электромагнитные силы не могут быть наблюдаемыми никогда иначе, как в связи с другими телами. Пустое пространство, свободное от всякой материи, не представляет собой объекта для наблюдения вообще. Все, что можно утверждать, это то, что действие вызывается одним материальным телом и достигает другого материального тела по прошествии некоторого периода времени. Все, что происходит в промежутке между этими двумя событиями, является чисто гипотетическим, или, более точно, вопросом подходящих предположений. Теоретики могут пользоваться своими суждениями, приписывая определенные свойства вакууму, но лишь при одном ограничении: эти свойства должны согласовываться с действительными изменениями материальных объектов.

Это воззрение представляет собой шаг в направлении к более высокой абстракции, освобождающей нас от идей, которые ранее считались необходимыми составляющими нашего мировоззрения. В то же время этот шаг приближает нас к идеальному положению, когда лишь то, что непосредственно следует из опыта, признается как правомерное в качестве составляющего элемента физической картины мира, а все поверхностные картины и аналогии, вытекающие из более примитивных и несовершенных следствий опыта, исключаются из общей картины.

Начиная с этого момента и навсегда эфир как вещество исчезает из теории. На его место становится электромагнитное поле как математическая категория, позволяющая удобно описывать процессы, происходящие в веществе, и соотношения между их характеристиками. (Примечание М. Борна: В последние годы Эйнштейн предложил называть пустое пространство, заполненное гравитационным и электромагнитным полями, «эфиром»; в этом случае, однако, слово «эфир» отнюдь не означает вещество, имеющее традиционные свойства. Таким образом, в «эфире» не должно быть идентифицируемых точек и говорить о движении относительно «эфира» бессмысленно. Такое использование слова «эфир», конечно, допустимо и - коль скоро подобное значение его признано, - возможно, вполне удобно.) [10. Стр. 218-219]

Повторим еще раз гипотезы кинематики Эйнштейна:

1. Принцип относительности. Существует бесконечное число систем отсчета (инерциальных систем), движущихся равномерно и прямолинейно относительно друг друга, в которых все физические законы имеют простейший вид (первоначально выведенный на основе понятия абсолютного пространства или неподвижного эфира).

2. Принцип постоянства скорости света. Во всех инерциальных системах скорость света имеет одно и тоже значение, если ее измерять при помощи линеек и часов одного и того же типа. [10. Стр. 227]

Понятие пространства в качестве причины не удовлетворяет требованиям логики с точки зрения представления о причинности. Ведь поскольку мы не располагаем никакими другими указаниями на его существование, кроме центробежных сил, в поддержку гипотезы абсолютного пространства можно привести лишь тот единственный факт, для объяснения которого она и была выдвинута. Трезвый критический подход с позиции общей теории познания отказывается принимать такие «подогнанные» гипотезы. Они слишком надуманны и не в ладу с основной целью научного исследования - выработать критерии, позволяющие отличить научные выводы от плодов воображения.[10.Стр.301]

Не существует логического пути от факта к теории. Здесь источником творческих достижений, как и везде, являются одновременно и сила воображения, и интуиция, и фантазия, а критерием правильности служит способность предсказывать явления, которые еще не исследованы или не открыты. [10. Стр. 324]

Blog

Пролог. Разговор с котом Нильсом

Макс Борн