Проф. А. ФРЕНКЕЛЬ.
Мистицизм, т. е. вера в сверхъестественное, наименее уместен, казалось бы, в естественных науках. В действительности, однако, не только биология, но и физика не вполне свободны от мистических элементов.
В области физических наук очагом или средоточием мистицизма является, по нашему мнению, понятие мирового эфира. Это понятие до сих пор еще рассматривается многими учеными, как основание физического строения мира. В этом смысле роль эфира вполне сравнима с ролью божества в религиозном понимании вселенной. Можно без преувеличения сказать, что для физиков и натурфилософов старой школы эфир является тем же, чем божество — для верующих. Сравнение развития эволюции этих понятий выявляет поразительное сходство между ними, — сходство, доходящее порой до тождества.
В обоих случаях эта эволюция завершается полным отрицанием, полным упразднением, — эфира с одной стороны и божества — с другой. Однако, подобный финал оказывается неприемлемым для лиц, воспитавшихся в соответствующих традициях, и они — рассудку вопреки, наперекор фактам — пускаются одни в богоискательство, другие в эфироискательство.
Примитивному человеку, незнакомому с законами природы, было совершенно чуждо противопоставление естественного и сверхестественного, т. е. допускаемого и недопускаемого этими законами. Все явления природы мыслились им, как деятельность живых существ, непосредственно видимых — в форме людей и животных, или способных скрываться от человеческого взора; последние назывались им богами. Впрочем, невидимость богов объяснялась отнюдь не их бестелесностью; при желании, боги могли открываться людям в форме людей же (или животных), отличавшихся от прочих подобных же существ лишь большей силой или ловкостью и вообще большим развитием тех или иных свойств.
Если от этой первобытной анимистической космогонии мы обратимся к примитивной физической космогонии, которая начала формироваться, как точная наука, лишь после пробуждения человечества от средневековой спячки, то мы увидим совершенно аналогичную картину.
Как ни величественна натурфилософия Ньютона, как ни широка она по своему объему, она все же была крайне ограничена по содержанию, которое сводилось, главным образом, к движению и взаимодействию небесных тел. Природа же этих тел, природа самой материи и совершавшихся в ней процессов оставалась почти неизвестной.
Поэтому, при распространении принципов Ньютоновской механики на все физические явления, пионеры физической науки, и в том числе сам Ньютон, нисколько не поколебались присоединить к обыкновенной видимой весомой материи целый ряд невидимых или невесомых веществ с совершенно особенными свойствами. Сюда относятся, например, «световые» частицы Ньютона, тепловые частицы, образующие особое невесомое вещество — флогистон, электрические и магнитные флюиды Кулона и т. д. Все эти особенные вещества относились к обычным примерно так же, как первобытные боги к обыкновенным людям. Но, подобно тому, как по мере развития анимистического мировоззрения все эти боги были вынуждены уступить место единому богу, поглотившему или подчинившему их всех, — точно также, по мере развития физической концепции мира, различные «божественные вещества» были отчасти вытеснены, отчасти поглощены одним из них, — а именно световым эфиром Гюйгенса.
Основываясь на многочисленных аналогиях между светозыми и звуковыми явлениями, голландский физик Гюйгенс (Huyghens) предложил в начале XVIII века новую теорию света (которая до сих пор излагается в большинстве учебников, как последнее слово современной науки). В противоположность Ньютону, который предполагал, что свет зависит от частиц особой «световой» материи, «истекающей» во все стороны от светящихся тел, Гюйгенс высказал мысль, что свет представляет собою особую форму колебательного движения материальных частиц, передающегося от одного тела к другому через особую упругую среду, заполняющую пространство, которое нам кажется абсолютно пустым и которое соединяет друг с другом как отдаленнейшие небесные тела, так и соседние частицы этих тел. Новое божественное вещество, открытое (или, вернее, изобретенное) Гюйгенсом, отличалось от обыкновенных упругих тел лишь своей невидимостью и невесомостью, а также и более тонким строением, позволявшим частицам эфира внедряться в промежутки между частицами «весомой» материи.
Теория Гюйгенса давала возможность весьма просто объяснить явления отражения и преломления света, но оставляла совершенно открытым вопрос о характере световых колебаний и о свойствах эфира, как упругой среды, вне и внутри весомых тел. Этот вопрос старался разъяснить в первой четверти XIX века известный французский ученый Френель.
Прежде всего Френелю удалось доказать, что световые колебания, в противоположность звуковым, имеют не продольный, а поперечный характер, т.е. сводятся к упругим сдвигам, направление которых перпендикулярно к световым лучам. Подобные упругие сдвиги могут очевидно происходить лишь в твердых (в смысле несжимаемости) телах, а потому эфир пришлось рассматривать не как газ, подобный воздуху, но как твердое тело (безграничных размеров). То обстоятельство, что световые колебания имеют чисто поперечный характер, свидетельствовало о том, что эфир не способен испытывать изменения объема, т. е., что в отличие от обыкновенных твердых тел, он является абсолютно несжимаемым. Что же касается степени его твердости, то о ней можно было судить по скорости распространения света: принимая во внимание, что последняя равна 300.000 километров в секунду, т. е. примерно в сто тысяч раз больше, чем скорость распространения колебаний в обычных твердых телах, можно было заключить, что эфир обладает либо колоссальной твердостью, либо же необычайно малой плотностью. Установленные Френелем формулы в точности соответствовали экспериментальным фактам.
Таким образом, в реальном существовании светового эфира — невесомого, твердого и несжимаемого посредника между обыкновенными материальными телами и частицами — не должно было, казалось, оставаться ни малейшего сомнения.
Однако, развитие идеи эфира не остановилось на этом «световом» этапе. Из малого бога, светового Меркурия физического Олимпа, ему суждено было превратиться в великого и единого бога, не только наполняющего, но и составляющего собой материальную вселенную.
Это превращение произошло в течение второй и третьей четверти XIX века, благодаря, главным образом, работам гениальных английских физиков Фарадея (Faraday), который высказал основные идеи, положившие начало дальнейшему возвеличению эфира, и Максвелля (Maxwell), который воплотил эти идеи в точную количественную теорию.
Идеи Фарадея выросли из экспериментального изучения электромагнитных явлений. Наблюдая взаимодействие наэлектризованных и намагниченных тел, Фарадей пришел к мысли, что сила, которую каждое из этих тел оказывает на остальные, не передается непосредственно через разделяющую их пустоту, но что посредником, осуществляющим эту передачу, является тот самый световой эфир, которым так будто бы хорошо объяснялись все световые явления.
Мысль Фарадея о передаче электромагнитных действий через световой эфир оказалась необычайно плодотворной. Истинное значение ее заключается, однако, вовсе не в логической конструкции, а в физическом сближении электромагнитных явлений — с одной стороны, и световых — с другой. Отсюда вытекала, прежде всего, однородность этих явлений, считавшихся доселе совершенно различными. Передаваясь через ту же среду, что и световые колебания, электромагнитные волны должны распространяться в пространстве со скоростью света; что же касается световых колебаний, то они, очевидно, должны иметь электромагнитную природу, т. е. обусловливаться электромагнитными колебаниями.
Предчувствия Фарадея блестяще оправдались. Уточняя его основные идеи и облекая их в математическую форму, Максвелль в шестидесятых годах прошлого века пришел к своей знаменитой электромагнитной теории света, открывшей, можно сказать, новую эру в физике.
Соображения Максвелля отнюдь не являлись точными выводами из представлений Фарадея.
Расширение роли эфира в физической концепции вселенной являлось фактически победой его над другими божественными субстанциями физики и прежде всего над таинственными электрическими «флюидами» Кулона. Если электрические силы представляют собою упругие напряжения в эфире, окружающем наэлектризованные предметы, то сущность электризации должна сводиться к смещению эфира в ту или иную сторону от этих тел, напр. наружу, в случае положительной электризации, и внутрь — в случае отрицательной (или наоборот). Таким образом, с точки зрения Максвелля, электричество совершенно утрачивало свой прежний субстанциальный характер; электрические заряды превращались в центры положительного или отрицательного смещения эфира, расходящегося от них или сходящегося к ним в направлении электрических, силовых линий.
Что касается магнитных субстанций, то они еще в начале XIX в. (т. е. до Фарадея и Максвелля) превратились в математическую фикцию. Магнитные действия электрических токов, изученные французским физиком Алтером, давали возможность рассматривать магнетизм, как следствие вращательного движения электрических зарядов в отдельных частицах железа и других магнитных веществ, а магнитные силы — как дополнительные «электрокинетические силы» между движущимися зарядами (отсутствующие в случае их покоя).
С дематериализацией электрических зарядов и перенесением центра тяжести электрических явлений в эфир, последний сделался также средоточием магнитных явлений, которые сводились Максвеллем к особого рода вихревым движениям в эфире.
Поскольку все электрические и магнитные свойства обыкновенных («весомых») материальных тел определялись свойствами заполняющего их эфира, все эти тела можно было рассматривать, как эфир, измененный определённым образом в отношении своей плотности или упругих свойств. При этом в соответствии с атомистической теорией необходимо было трактовать отдельные атомы, как центры особых вихревых возмущений в эфире («вихревые атомы» лорда Кельвина). Так или иначе, превратившись из передатчика световых явлений в средоточие явлений электромагнитных, поглотив электрические и магнитные субстанции, а вслед за ними и обыкновенную материю, эфир становился тем самым единственной материальной основой вселенной. «Пространством бесконечный и течением времени предвечный», мировой эфир получил все аттрибуты единого бога, который «все собою заполняет, объемлет, зиждет, составляет» и которого, кстати сказать, «никто постичь не мог». Ибо, как мы сейчас увидим, новые свойства эфира, вытекающие из его электромагнитных функций, совершенно не поддавались последовательной механической интерпретации. Установив культ мирового эфира, как материального вседержителя, физика превратилась в учение об эфире1), в своего рода теологию, которая обратила все свои усилия к согласованию и взаимному примирению различных свойств этого особого божества.
Нам нет надобности рассматривать те внутренние противоречия, которые таятся в понятии того единого, всемогущего, вездесущего и проч. бога, который является завершением развития религиозного мировоззрения. Одно из них, общее всем монотеистическим учениям, заключается в несовместимости божественного произвола и естественного закона, открываемого изучением явлений природы. Пытаясь устранить это коренное противоречие без ущерба для «верховного существа», религиозно настроенные умы просвещенного человечества вынуждены были установить «принцип невмешательства», как основу божественной политики, в земных делах. «Создавший все единым словом» единый бог «просвещенных» религиозных мыслителей дал материальному миру определённый свод законов, предоставив ему в дальнейшем жить совершенно самостоятельно на основании этой конституции и раз навсегда отказавшись от каких-либо «интервенций». Таким образом, роль бога в материальном мире была сведена к сотворению последнего; после этого творческого акта бог «удалился на покой», превратившись из ваятеля в зрителя — и притом совершенно бесстрастного.
Совершенно очевидно, что этот пассивный бог просвещенных теистов не имеет ничего общего — кроме названия — с живым и человекообразным богом иудейства, христианства и всех прочих примитивных монотеистических учений. Утратив живую связь с человечеством, отказавшись от всякого влияния на его дальнейшие судьбы, а равно и на судьбы материального мира вообще, этот «нейтральный» бог теперь сделался совершенно неуязвимым для придирчивой критики, — но вместе с тем и никому ненужным, — кроме «просвещенных мистиков», для которых самый туманный, и в полной мере бессодержательный теизм представляется все же более приемлемым, чем полное отрицание бога, т. е. атеизм.
Механические свойства эфира, которые были необходимы для обоснования электромагнитной теории Максвелля, являлись не только совершенно непонятными, но и находились в непримиримом противоречии друг с другом. Одно из этих противоречий заключается в невозможности вихревых движений, необходимых для объяснения магнетизма в твердом теле, которым должен являться эфир (в виде поперечности световых колебаний): подобные вихревые движения возможны лишь в жидкостях. Не останавливаясь на других менее очевидных, но не менее разительных противоречиях, заметим, что многочисленные попытки их разрешения, несмотря на усилия самого Максвелля и других физиков, потерпели полную неудачу. Таким образом, эфир оказался неспособным к выполнению той мировой роли, к которой он был призван Фарадеем и Максвеллом. Превратившись в сплетение несовместимых друг с другом свойств, он, подобно единому богу религиозных учений, оказался под угрозой полного упразднения.
Для освобождения эфира от внутренних противоречий основоположник современной электрической теории голландский физик Лоренц (H. A. Lorentz) был вынужден преобразовать это понятие в духе, совершенно аналогичном вышеупомянутым теистическим теориям. Для этого ему пришлось, прежде всего, восстановить материальность электричества в соответствии с новыми фактами, открытие которых относится к концу прошлого века. Оказалось, что нейтральные атомы содержат более мелкие частицы, обладающие определенными, неизменными электрическими зарядами. При известных условиях эти частицы могут отделяться от атомов и, таким образом, подвергаться непосредственному исследованию. Подробное исследование показало, что отрицательно наэлектризованные частицы совершенно одинаковы, из каких бы атомов они ни происходили, и что при этом они в 2000 раз легче атомов водорода. Эти частицы, которые можно рассматривать, как атомы отрицательного электричества, были названы электронами. Наряду с ними в атомах находятся более массивные и прочно связанные частицы с положительными зарядами и массой, равной массе водородных атомов — так называемые положительные электроны или протоны.
Нейтральный атом водорода представляет собою не что иное, как комбинацию одного протона и одного электрона. Все прочие атомы точно также состоят из тех же самых протонов и электронов, находящихся, однако, в более или менее прочном соединении друг с другом. Такова сущность современных представлений о строении материи. В начале девяностых годов прошлого века, т. е. в момент появления теории Лоренца они находились еще в зачаточном состоянии. Тем более существенным является первый шаг, выразившийся в признании материальной природы и атомистического строения электричества — или, вернее, первичности и неизменности электрического заряда, как свойства элементарных частиц материи — электронов.
Не пытаясь рассматривать электроны, как центры упругих деформаций эфира, Лоренц предположил, что эфир существует сам по себе, как динамический посредник между ними, совершенно, однако, не участвуя в их движении, т. е. оставаясь абсолютно неподвижным. Никаких деформаций или вихрей в эфире, которые соответствовали бы электрическим или магнитным силовым линиям, теория Лоренца не предполагает. Подвижность является основным свойством материи. Представляя себе эфир, как нечто абсолютно неподвижное, теория Лоренца, очевидно, отнимала у него все свойства (кроме неподвижности) и в том числе материальность (которая возвращалась электричеству в форме электронов).
Нематериальный и неподвижный эфир Лоренца, за который ухватились физики в чаянии спасти «верховное божество» от окончательной гибели, не имеет, очевидно, ничего общего с материальным и упругим эфиром Гюйгенса и Френеля, Фарадея и Максвелля, кроме, разве, названия. Но — такова власть слова над понятиями — слово «эфир» было сохранено — и все, казалось, обстоит, если не совсем по старому, то, во всяком случае, вполне благополучно. И, подобно просвещенным теистам нашего времени, отвергнувшим живого бога своих предков и погруженным в мистическое созерцание нового «нейтрального» бога, которому до них нет никакого дела и до которого, в сущности говоря, им также нет никакого дела, — современные физики заменили конкретный и вещественный эфир мифической туманностью, ничем, по существу, не отличающейся от неподвижного пустого пространства, которым в свое время оперировал Ньютон.
Падение эфира, точно также, как и падение божества, не могло, конечно, остановиться на этой ступени. В мыслящей части человеческого общества теизм давно уже начинает сменяться атеизмом — полным отрицанием бога. Аналогичным образом заканчивается и эволюция понятия об эфире. Последний удар этому понятию был нанесен теорией относительности Эйнштейна, отнявшей у Лоренцовского эфира существенное его свойство — неподвижность. Из этой неподвижности вытекала возможность фактического измерения «абсолютной скорости» различных тел, т. е. скорости их по отношению к эфиру. Так напр., совершенно ясно, что распространение света может происходить с одной и той же скоростью по всем направлениям лишь в том случае, если источник света и материальное тело, на котором исследуется его распространение, неподвижны по отношению к эфиру. Таким образом, измеряя скорость распространения света в различных направлениях вдоль земной поверхности, можно было бы установить «истинное» движение земли (совпадающее с тем направлением, в котором световые волны, догоняя земной шар, распространяются по отношению к последнему с наименьшей скоростью). Подобного рода опыты, поставленные с необыкновенной тщательностью американским физиком Майкельсоном, дали отрицательный результат: не только «абсолютное» движение земли, но даже движение ее вокруг солнца ни в малейшей степени не отражаются на распространении световых колебаний, исходящих от земных источников {по отношению к земной поверхности). Наоборот, в случае света, испускаемого внешним источником, движение земли легко обнаруживается в периодическом смещении кажущегося положения звезд на небесном своде (т. н. аберрация света). Таким образом течение физических явлений зависит не от «абсолютного», а от относительного движения, т. е. движения материальных тел по отношению к той системе, с которой связан наблюдатель. При таких условиях неподвижный эфир Лоренца совершенно утрачивает всякий физический смысл и вместе с тем всякое право на дальнейшее существование. Из «всего», каким он представлялся в эпоху расцвета теории Максвелля, он катастрофическим образом — и вместе с тем почти незаметно, благодаря неизменности своего названия — превратился в «ничто», в синоним пустого пространства.
Кризис эфира в конце XIX в. представлялся кризисом всего механического мировоззрения, которое, казалось, базировалось на нем, как на фундаменте. В действительности, однако, эфир оказался не фундаментом величественного здания современного электро-механического мировоззрения, а теми лесами, которые были необходимы при его возведении, и которые убираются долой по окончании постройки. Аналогичную роль в развитии сначала физических, а затем этических и социальных понятий человечества играло и продолжает играть понятие божества. Выполнив свою историческую миссию, оно точно так же, как и понятие эфира, должно уйти со сцены.
Но старые привычки мышления имеют необычайную силу над человеческими умами; эти привычки оказываются сплошь и рядом сильнее логики и даже фактов, препятствуя не только правильному истолкованию, но и простому уяснению последних. Крушение эфира поставило многих — если не большинство — физиков в положение верующих, которых убеждают стать атеистами и перестроить свое мировоззрение на позитивных началах, но которые, подобно верующим наших дней, бьются в последних попытках сохранить и логически обосновать любимые заблуждения привычного мировоззрения.
Начинается настоящий мистический культ мирового эфира, своеобразное эфироискательство, схожее, как две капли воды, с не менее распространенным в верхушках недавнего — как русского, так и западно-европейского общества — богоискательством и богостроительством.
Некоторые физики, закрывая глаза перед очевидными фактами, пытаются вернуться к привычным представлениям об эфире времен Фарадея и Максвелля, восстановить настоящего живого бога, каким эфир являлся в доброе старое время. К этой группе принадлежит, между прочим, маститый английский физик О. Лодж, который, кстати сказать, тесно связывает эфир с материализацией духов (будучи убежденным спиритом). Другие с фанатическим рвением пытаются построить новый эфир, состоящий не из материальных атомов, а из атомов энергии («квантов»). Такова, между прочим, теория известного немецкого физика Ленарда, который, не ограничиваясь, так сказать, ординарным эфиром, изобретает два эфира, проникающих друг друга — первичный и происходящий из него — вторичный. Замечательно, что соответствующая книга Ленарда «Aether und Uraether», вышедшая впервые в 1919 г., уже успела выдержать несколько изданий (она переведена и на русский язык). Таким образом, излагаемый в ней миф о происхождении обыкновенного эфира из первичного (весьма напоминающий древне-греческий миф о рождении богов Хроносом) встречает, очевидно, если не сочувствие, то, во всяком случае, интерес в широких кругах немецких физиков.
Было бы бесполезно перечислять другие примеры. Изложенного достаточно для доказательства того положения, что физики еще не вполне освободились от мистического тумана в области своей науки и что неспособность значительной части просвещенного человечества перейти к атеизму, а значительной части современных физиков отказаться от эфироискательства — имеют один и тот же корень — в традициях и инертности приемов человеческого мышления.
1) Так, напр., известный курс физики выдающегося немецкого ученого Друде, выпущенный в свет в конце прошлого века, носит название "Физика эфира". (Die Physik des Aethers).