Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга) - Гернек Фридрих (читать бесплатно полные книги .TXT) 📗
Макс Планк, обнаружив пробел в классической физике, впоследствии искал возможность согласовать свое открытие с классической картиной мира. Даже десять лет спустя он советовал применять квант действия в теории "по возможности консервативно" и производить в существующем до сих пор здании теории только те изменения, которые совершенно необходимы. На закате жизни в работе "К истории физического кванта действия" он признал, что много лет подряд пытался снова и снова "как-нибудь встроить квант действия в систему классической физики", однако это ему не удалось.
Элементарный квант действия упорно сопротивлялся всем попыткам ввести его в обиход физики при сохранении существующих научных положений. Он взрывал традиционные представления о природных процессах. Он выступал, по словам Луи де Бройля, как "возмутитель спокойствия". Он принуждал физиков радикально переосмыслить основные вопросы их науки.
Сам Планк, по выражению Шрёдингера, квантовую теорию "исторг из души в тяжелой интеллектуальной борьбе" и ступал по новому пути очень осторожно. Его целью была единая, замкнутая в себе физическая картина мира. Теперь он почти с ужасом обнаруживал, что его собственное открытие угрожает как раз этому единству и гармонии в самой их основе.
Отклик на открытие Планка, великое значение которого спустя 20 лет было отмечено присуждением Нобелевской премии, был поначалу очень слаб. Несмотря на то что квантовая гипотеза гораздо глубже и основательней подрывала естественнонаучную картину мира, чем открытие Герца или Рентгена, публикации Планка не сразу и не везде привлекли внимание специалистов.
Примером может служить "Справочник по истории естествознания и техники" Людвига Дармштедтера. В вышедшем в 1908 году втором издании этого обширного справочника, где подробно перечислены 120 открытий и находок во всем мире за 1900 год, имя Планка вообще не упоминается.
Хотя физики начала столетия в известной мере интересовались представлением Планка о квантах, они встречали его с глубоким недоверием. В лучшем случае его считали рабочей гипотезой. На первом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в 1911 году, где Планк делал доклад "Законы теплового излучения и гипотеза элементарного кванта действия", Анри Пуанкаре весьма отрицательно высказался об идеях Планка. То, что Арнольд Зоммерфельд, который вскоре после этого стал одним из создателей классической квантовой теории, держал себя "по меньшей мере нейтрально", как сказал Макс Планк в застольной речи на праздновании своего 80-летия, было исключением, и Планк воспринял этот нейтралитет как "определенную поддержку".
Первым физиком, который восторженно принял открытие элементарного кванта действия и творчески развил его, был Альберт Эйнштейн, тогда еще эксперт Патентного бюро в Берне.
Эйнштейн в 1905 году перенес гениальную идею квантованного поглощения и отдачи энергии при тепловом излучении на излучение вообще и таким образом обосновал новое учение о свете. В квантовой теории света классическая волновая теория и классическая корпускулярная теория света были в диалектическом смысле "сняты" и на более высокой ступени развития слились воедино.
Представление о свете как о дожде быстро движущихся квантов было чрезвычайно смелым, почти дерзким шагом, в правильность которого вначале поверили лишь немногие. И прежде всего с расширением квантовой гипотезы до квантовой теории света был не согласен сам Планк. Но именно квантовая теория света позволила простейшим образом объяснить ряд физических явлений, считавшихся загадочными, например фотоэлектрический эффект. Эйнштейн расчистил дорогу квантовому представлению Планка.
Вместе с тем Планк был одним из первых физиков, которые сразу же признали теорию относительности Эйнштейна гениальным скачком вперед и выступили в ее защиту.
Работа Планка "Принцип относительности и основные уравнения механики" была его вкладом в создание релятивистской механики. Особенно он восхищался тем, что теория относительности преодолела ньютоновское понятие времени. Эйнштейновское представление о времени, сказал он в 1909 году в лекции, прочитанной в Нью-Йорке, превосходит по смелости, "вероятно, все, что до сих пор было достигнуто в теоретическом естествознании и Даже в философской теории познания". Такие высокие оценки у Планка очень редки.
В плане истории науки примечательно, что Планк настойчивее Эйнштейна стремился проследить и выявить в положениях теории относительности абсолютное. Прежде всего он видел его в скорости света, величине постоянной, которая в классической физике обладала лишь ограниченным и подчиненным значением. В теории относительности Эйнштейна она получила абсолютный смысл: как верхняя граница скорости распространения любого действия. "Как квант действия в квантовой теории, - писал Планк в автобиографии, - так и скорость света в теории относительности являются абсолютными центральными пунктами".
Еще раньше Планк, который всегда и везде искал абсолютное, обращал внимание на то, что теория относительности не устраняет из мира абсолютное, но только переносит его дальше назад: в ограниченность четырехмерного пространственно-временного континуума, возникающего из того, что посредством скорости света пространство и время сливаются в единое целое. Эта ограниченность должна быть "чем-то самостоятельным, независимым от какого бы то ни было произвола и потому абсолютным".
В своем подходе к учению Эйнштейна о пространстве и времени как к абсолютной теории Планк является предшественником того толкования специальной теории относительности, которое в последние годы разрабатывается некоторыми советскими математиками и физиками.
Через десять лет после открытия элементарного кванта действия Планк обновил свою квантовую гипотезу в работе "Теория теплового излучения". В этой второй редакции он ее существенно ограничил. Чтобы обеспечить неприкосновенность основных положений максвелловской электродинамики, которые сохранялись и при точнейших оптических измерениях, он предложил рассматривать как квантовый процесс только испускание тепловых лучей, а их поглощение, напротив, как совершенно непрерывный процесс, протекающий по законам классической динамики.
Это был упорядоченный отход на среднюю линию, уступка старой физике, вслед за которой Планк допустил еще одну, значительно большую. Эти уступки отражали сомнения, не покидавшие создателя квантовой теории даже через десять лет после ее выдвижения. Сомнения в реальности кванта действия исчезли лишь после экспериментов Джеймса Франка и Густава Герца (1913) с образованием света в процессе захвата электронов, когда стало возможным непосредственно измерить квант действия. Начался победный путь атомной модели Бора. Таким образом, сомнения Планка относительно первой редакции его квантовой гипотезы стали беспредметными и все ограничения оказались ненужными.
Еще до возобновления споров вокруг квантовой теории Планк начал свою вторую великую научную битву. Пятнадцать лет назад он ожесточенно боролся против энергетического представления о природе, провозглашенного главным образом Оствальдом. Теперь он с той же непримиримостью выступил против позитивистской гносеологии, которая обрела своего глашатая в лице Эрнста Маха.
Критика теории познания Маха содержится в двух работах: в докладе, который Планк сделал в конце 1908 года в Лейденском университете на тему "Единство физической картины мира", и в статье "К маховской теории физического познания", написанной в 1910 году в ответ на статью Маха, в которой делалась попытка отвести упреки Планка.
В докладе для голландского университета, состоявшемся по инициативе Лоренца, Планк впервые подошел к рассмотрению основных философских проблем. От предыдущих десятилетий его научной деятельности не осталось каких-либо высказываний по теории познания.
Энергетическая дискуссия 1895 года была со стороны Планка главным образом спором специалиста-физика о методе. Лишь со вступлением в философский возраст - так Платон называет период после 50 лет - великий физик в своих работах начал уделять внимание и мировоззренческим вопросам. До конца своей жизни он вновь и вновь возвращался к этой области.
