Развитие атомистических воззрений в XX веке

Паули предположил, что, может быть, вместе с электронами из ядра вылетает и еще что-нибудь, отнимающее часть энергии. То, что вылетает, не может обладать зарядом, так как не меняет заряда ядра. Эти нейтральные частички должны обладать и очень малой массой, раз мы не замечаем их ударов о другие ядра. Это— нейтрино.

Если верно  то, что энергия при переходе распределяется между видимым, измеримым электроном и уходящим, незаметным для нас  нейтрино в разных пропорциях, то крайним  пределом будет тот, когда вся  энергия была бы поглощена электроном, а нейтрино получили бы ее мало или почти ничего. Но тогда наибольшая энергия, которую получает электрон, и будет всей энергией. Это те случаи, когда на долю нейтрино почти ничего не остается. Поэтому наивысшая скорость испускаемых электронов должна отвечать всей энергии, которая освобождается в ядре.

И вот недавно  Эллис очень тщательными и  чрезвычайно точными наблюдениями с несомненностью показал, что именно для этого предела, т. е. для энергии, теряемой ядром, ни малейшего отступления  от закона сохранения энергии нет.

Таким образом, закон сохранения энергии к настоящему моменту пока сохранен. Нельзя утверждать, что для этого нет другого  пути, кроме нейтрино. Это только один из возможных способов, подтверждающийся, впрочем, и другими явлениями. На основе этого представления Ферми создал теорию испускания бета-лучей, которая находится в хорошем согласии с опытом. Таким образом, нейтрино имеет пока две точки опоры. Может быть, этого недостаточно для полной устойчивости и достоверности, но некоторую возможность существования эти две точки соприкосновения с опытом ему дают.

Вместе с этим нейтрино и с твердо установленным  нейтроном в наши представления  о внешнем мире входит нечто новое  и очень существенное. В результате эволюции, которая выявилась к  моменту написания книги Ленина, у нас было сравнительно простое представление об энергии, материи, веществе и т. д. Мы представляли себе дело так, что материя есть совокупность электрических зарядов.

Эти электрические  заряды в зависимости от расстояния и их движения обладают определенной энергией. Мера энергии, которой обладает данная система электронов, есть масса, измеряемая весом данной системы. Значит, взвешивание определяет запас энергии, которой обладает электрическая материя. Материя была носителем энергии или массы тела — очень простая и удобная концепция, исходившая из того, что вся физическая материя состоит из электрических зарядов.

Это представление  теперь уже под сомнением, поскольку, кроме протонов и электронов, а  потом и позитронов, появились  еще нейтроны, а потом и нейтрино. В физической материи есть и электрическая, и неэлектрическая части. Конечно, может быть, нейтрон представляет собою систему электрических зарядов. Более спорно такое допущение по отношению к нейтрино, если он существует. Абсолютной необходимости утверждать, что существует иеэлектрическая материя, нет, но к этому нужно быть готовым. Со дня на день факты могут нас подвести к тому, что мы должны будет отказаться от универсальности электрической природы материи.

Другая область  фактов — это явления, которые носят очень странные названия: аннигиляция материи и материализация энергии и, конечно, очень легко могут послужить основанием для любой идеалистической философии, так же как в 1908 г. утверждения, что материя исчезла. Самые факты тем не менее существуют.

Опять-таки в  данный момент нельзя еще с полной уверенностью сказать, происходит ли такое  явление, что позитрон соединяется  с электроном в пустом пространстве и единственным результатом при  этом оказывается испускание двух световых квантов. Но есть основание думать, что это может происходить в природе.

Очевидно, конечно, что философская система, и в  частности система материализма, не может быть опровергнута или доказана таким опытом: если окажется, что  позитроны аннигилируют только около  ядра, то материализм правилен, а если аннигиляция имеет место вне ядра, то материализм надо отбросить. Конечно, от того или иного решения этого опыта совсем не может измениться признание существования внешнего мира, но очень сильно изменится конкретное содержание того, что мы понимаем под физической материей и ее соотношением с энергией.

Если, действительно, положительный и отрицательный  электроны, соединясь, могут создать  световой квант и наоборот, то у  нас имеется следующая альтернатива. Пользуясь прежними нашими представлениями и приспособляя их к этим новым фактам, мы могли бы продолжать считать заряд материей, но тогда материя должна быть алгебраической, а не арифметической, материя может быть положительной и отрицательной, плюс и мипус могут взаимно уничтожаться. Отсюда становится очевидным, какие трудности связаны с такого рода обобщением понятия о физической материи, с переходом от арифметики к алгебре.

Если же исходить из того, что материей может быть только то, что сохраняется, причем сохраняется арифметически, т. е. буквально, а не в расширенном алгебраическом смысле, то можно считать материей энергию, единственную сейчас величину, которая не исчезает и не создается нигде. И этот выход не лишен новых больших трудностей. Хорошо было представить себе, что материей является заряд, а эта электрическая материя является носителем энергии. Если сама энергия и есть физическая материя, то представление о материи как носителе этой энергии и об энергии как одном из свойств этого носителя отпадает — сама энергия становится тогда материей.

Я хотел этими  примерами только указать на новые, по-моему, очень серьезные проблемы, которые ставятся современной физикой. И мне кажется, что активная методология  и философия физики должны уже  сейчас анализировать эти передовые  вопросы физики, подготовляя почву для. творческой работы. Марксистская философия должна идти в ногу с современной физикой, ставя и освещая передовые ее проблемы не только тогда, когда идеалисты начинают толковать и наводить туман вокруг новых фактов. Еще в ходе исследования, когда эти факты выясняются и изучаются, нужно давать им правильную, методологически четкую интерпретацию и ясный анализ всех вытекающих возможностей.

25 лет развития  атомной физики дали столько  наглядных подтверждений марксистской  философии, что они должны были бы вдумывающегося в ход этого развития физика привести к единственно возможной методологической позиции, к позиции диалектического материализма.

И на самом деле многие физики отчетливо поняли,, что  это единственный путь для правильного  понимания истории физики. В 1933 г. на физико-химическом конгрессе Ланжевен высказался в том смысле, что хотим мы или не хотим марксизма, но другого выхода нет — вся история ведет нас к нему, как к единственно возможной теории. На еще более отчетливой марксистской позиции стоит другой крупный ученый современности — Блеккет, один из ведущих физиков в области учения о ядре, и целый ряд других. Если разобраться во взглядах Бора, то непрерывно им применяемое слово «диалектика» на самом деле означает, что он совсем не так далек от диалектического понимания физики.

Позволю себе напомнить  те черты в истории физики, которые  особенно убедительны в этом отношении. Прежде всего, замечу, что хотя вышедшая в 1909 г. книга Ленина была посвящена  борьбе с махизмом, в самой физике махизм, собственно говоря, уже потерял корни, что Ленин и показал. Махизм был запоздалым философским отражением научной системы, существовавшей до Маха, в 1855— 1895 гг., когда развилась феноменологическая физика на основании уравнений термодинамики, теории сплошности, теории упругости и уравнений Максвелла. Это чистая теория сплошности и термодинамика действительно являлись областью, где феноменологический метод одно время

,был основным  методом физического исследования. Но XX в. с самого начала характеризуется отказом от феноменологической физики. С 1900 по 1925 г. мы всегда искали механизм явлении, а не формальные законы. Весь смысл этой эпохи физики заключался в признании реальности внешнего мира, в раскрытии внутреннего механизма явлений природы. Так что в то время, когда взгляды Маха стали проникать в философию и получили здесь настолько широкое развитие, что сделались орудием реакции, политически опасным явлением, в это время они уже не соответствовали содержанию самой физики. Среди физиков махизм и не встречал особого сочувствия, потому что он тормозил творческую работу. Для физики это была реакционная философия. Последним ее успехом было самоубийство Больцмана в 1906 г. С 1905 г. атомизм победил.

В эту эпоху  с необычайной яркостью проявилась теснейшая связь между наукой и производительными силами, в частности техникой.

Появление авиации  и быстро вращающихся машин потребовало  совершенно иного подхода к изучению материалов. Явление усталости сделалось  лимитирующим свойством материала. Здесь феноменологическая теория сплошности оказалась совершенно недостаточной, потребовалась и в связи с этим очень широко развилась целая система изучения структуры кристаллов и других тел. Радиотехника и высоковольтная техника, которая сейчас уже достигла 200 000 В, настоятельно потребовали изучения механизма электрических явлений; под их влиянием развилась вся электронная физика. Развитие новых источников света точно так же стимулировало и непосредственно двигало развитие учения об излучении. Автоматизация, которая играет все большую и большую роль по мере укрепления производств и объединения заводов в большие технические комбинаты, вместе с радио активно содействовала изучению фотоэффекта, полупроводников как узловой проблемы физики, появлению электронного микроскопа. Все это — большие области физики, созданные благодаря развитию соответственной техники. Наконец, необходимость использования бедных руд привела к учению о флотации, к учению об адсорбции.

Последнее, о  чем я в этой связи хочу упомянуть, заключается в следующем. Любопытно, что и учение об атомном ядре в своем развитии теснейшим образом связано с прогрессом техники. Когда техника высоковольтных передач стала перед задачей перехода на постоянное напряжение и перед задачей выпрямления переменного тока, когда были созданы первые выпрямители на полмиллиона вольт, при помощи которых удалось разрушить атом лития, а затем целый ряд других, начался новый этап развития учения о ядре.

Очень любопытно, что выросшее на основе техники исследование атомного ядра в свою очередь уже начинает воздействовать на нее. Для изучения ядра необходимо перейти к миллионам вольт; создаются новые пути сверхвысоковольтной техники, которые поднимают ее на более высокую ступень. Таким образом, па этом примере мы ясно видим взаимообусловленность техники и научного исследования.

Перейду к ряду других наглядных подтверждений  диалектического хода развития физики. Совершенно ясно виден переход количества в качество на определенном этапе  количественных изменений. Переход  от макроскопических величин к молекулярной теории выдвинул статистическую физику как совершенно новую форму закономерностей, проявившуюся в этой именно области. Переход к строению атомов вызвал появление новой квантовой механики. Дальнейший переход от атома к атомному ядру ведет к релятивистской квантовой механике, лишь неясные очертания которой уже виднеются, которой мы еще не знаем.

Точно так же не вызывает сомнений развитие в сторону  синтеза противоположностей. Прерывность  и непрерывность в современной  картине синтезированы с некоторой высшей точки зрения, а не соединены как частицы и волны, электромагнитное поле и заряд.

Затем диалектически  неизбежно непрерывное обобщение  наших частных познаний о природе  в более общую картину. Старое соединение теплоты и работы в  понятие об энергии, обобщение этой энергии с массой в одно уже более общее понятие об энергии, включающее массу, объединение этой энергии с количеством движения в один тензор, объединение пространства и времени в четырехмерной картине и т. д.

Типичная черта  диалектического описания явлений — это замена двух крайностей, «да» и «нет», целой непрерывной цепью промежуточных ступеней. Возьмем поня1ие о степени свободы, которая в начале этою периода рассматривалась чисто арифметически: степень свободы либо присутствует, либо ее совсем нет. Как известно, сейчас это понятие заменено непрерывным включением данной степени свободы, от полного ее отсутствия вплоть до полного ее появления.

Нас интересовали металлы и изоляторы. Сейчас мы концентрируем  свое внимание на полупроводниках, которые дают непрерывный мост между этими двумя крайностями. Только изучение полупроводников и позволяет ио-пять два крайних случая: проводника и изолятора, которыми занималась физика прежних десятилетий. Пропасть между кристаллом и жидкостью также заполнилась «богатым разнообразным содержанием — аморфными телами.

Наконец, последняя  черта диалектического материализма, которую подчеркивает и Ленин  в своей книге, — это неисчерпаемость  материи. Материя, которая сначала  составлялась из отдельных молекул, потом молекулы — из атомов, атомы — из ядра и системы электронов, ядра — из протонов и нейтронов, потом появились позитроны, нейтрино и т. д., развивается как неисчерпаемое богатство и разнообразие материи, а не как некоторая детская система камешков, из которых все построено.

Именно в этом же смысле я понимаю развитие статистических закономерностей, выражающих необычайную, необозримую сложность механики, переход от статистических закономерностей  макрокосмоса к статистическим же закономерностям  в микроскопическом мире атомов.

В такой же степени, как диалектический материализм, оправдывается  и исторический материализм, может  быть, политически наиболее важный: связь развития науки с развитием  социальных отношений, связь не только с техникой в узком смысле слова, но и с состоянием производительных сил вообще, с социальными отношениями и с социальными условиями. К большому сожалению, наша марксистская критика в этом направлении почти ничего не сделала. А я думаю, что это один из важнейших вопросов. Например, не затронута такая задача, как выявление специфических черт развития науки в наших советских условиях. Исторически впервые наука поставлена в совершенно иные социальные условия, совершенно иные производственные отношения, наряду и во взаимодействии с наукой капиталистической. Мне не известно ни одного исследования, ни одной попытки разобраться в том, как изменение социальных отношений сказалось на развитии науки. Мне кажется, что эта задача чрезвычайно благодарная п чрезвычайно важная.