История физики, изложенная курам на смех
«В действительности все совершенно иначе, чем на самом деле».
Антуан де Сент-Экзюпери
С чего начинается физика, уважаемый читатель?
Это долгая и интересная история. В глубоко стародавние времена, о которых старожилы теперь уже ничего не помнят, в физике разбирались лишь жрецы. Они, в общем-то, были самыми умными и поэтому скрывали свои знания от трудового народа.
Однако, некоторые свидетельства об этих знаниях до нас дошли. Взять хотя бы египетские пирамиды, в которых ювелирно подогнаны друг к другу огромные каменные блоки. Специалисты до сих пор чешут затылки, прикидывая - сколько сот тысяч рабов потребовалось для возведения этого чуда света. А все было гораздо проще. Ставили опалубку, заливали туда специальный древне-египетский бетон (песка под рукой было до черта), а когда бетон схватывался, то опалубку разбирали, ставили рядышком следующую, и так далее - с тем расчетом, чтобы за пару-другую тысяч лет все оно как следует окаменело. И вкалывали там, кстати, отнюдь не сотни тысяч рабов, а всего одна бригада шабашников, причем - комплексным методом и в сжатые сроки.
Где же тут физика, спросите Вы. А физика понеслась, когда государственная комиссия, прежде чем перерезать красную ленточку, произвела некоторые обмеры - для того, наверное, чтобы выяснить, не пустили ли эти ударники часть бетона налево. Хеопс, когда ему доложили о результатах этих обмеров, обмер, так что пирамиду едва не пришлось сразу же использовать как усыпальницу. Дело в том, что из отношений ее линейных размеров получаются, не считая мелочей типа числа “пи”, следующие забавные штучки: расстояние от Земли до Солнца, полярный радиус Земли, массы Земли, Солнца и Луны, а также главные фундаментальные константы и периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов (перечень неполный). А ведь техническую документацию на пирамиды готовили жрецы! Вот и судите теперь, разбирались ли они в физике.
Впрочем, эти жрецы не имели обыкновения давать физическим законам имена, которые носили сами.
Умирали они от скромности.
Вот почему историю физики обычно начинают с времен античности, когда расцветала какая-нибудь Древняя Греция. Кстати, почему именно Греция, а, скажем, не Индия или не Китай? (Они ведь в древности тоже расцветали, и не один раз). Дело в том, что там с самого начала преобладал не западный, а восточный подход к жизни. То есть подход совершенно ненаучный. Судите сами, ну как это можно: уметь с двух шагов перемахивать через трехэтажные пагоды, дробить кулаками горные породы - и даже не участвовать в Олимпийских играх, или видеть с закрытыми глазами, да еще сквозь стены - и не заработать на этом ни пол-денежки? Одного такого умельца, помнится, спросили - мол, не обидно будет, что так и помрешь непризнанным. В ответ умелец невозмутимо изрек восточную мудрость, которая в переводе звучит примерно так: “Все там будем, а на дураков не обижаемся”. Ну, шут с ним, с этим загадочным Востоком; вернемся лучше в Древнюю Грецию.
Вы только подумайте: у этих древних греков на любой род занятий были боги-покровители: как на созидание - на любовь, искусства и ремесла, так и на разрушение - на пьянку, военное дело, плутовство и торговлю. И только любителям мудрости, т.е. философам, приходилось туго. Боги чегой-то там решили, что знания, мол, умножают скорбь - и вовсю бездействовали из этих гуманных соображений. Ну не скандал ли: Афина, богиня войны, числилась также богиней мудрости по совместительству, да и то - чисто номинально, чтобы заткнуть дыру в штатном расписании! Так и повелось: подлинный философ - всегда самоучка.
Деятельность этих самоучек, пущеная на самотек, при каждом удобном случае обхахатывалась до упаду. Чего стоит, например, случай, когда некто, званый на пир, ознакомил сотрапезников со своим убеждением, что “все на свете состоит из воды”. Это что же получается: и финиковая бормотуха, что ли, - чистая вода? Ну ты, дескать, парень, даешь. Впрочем, заблуждения остальных парней, считавших, что все состоит из воздуха, или же, напротив, из огня, были не столь очевидны, что давало богатейшую почву для дискуссий. И вот весь этот разгул плюрализма зарубил на корню Демокрит. Он произнес следующую историческую речь. “Слушал я вас, слушал,- начал он издалека.- И понял.- Толпа философов затаила дыхание.- Ну и чудаки же вы все! Все на свете-то состоит из атомов!”
Его сразу зауважали - не то что некоторых, типа Сократа. Этот тип умудрился защитить докторскую по философии всего лишь на своем коронном откровении “Я знаю, что ничего не знаю”. Тут, наоборот, не знаешь, знаешь ли ты хоть что-нибудь! А Сократ, видите ли, знает. Интуиция у него хорошая, не иначе.
Уму непостижимо, но античные философы - вопреки всему - умудрились сформулировать основные положения теоретической физики! Вот, вникайте: во-первых, нет ничего, кроме атомов и пустоты, во-вторых, пустоты тоже нет, потому что природа ее боится, в-третьих, атомы неделимы и неизменны и, в-четвертых, все течет и все изменяется. Конечно, они там еще много чего сформулировали, но все оно, не понятое ни современниками, ни потомками - не более чем наивные заблуждения.
Да, строг суд истории, горе-теоретики! Впрочем, попадались в античном мире и практики. Виртуозом прикладной физики был, например, Архимед. Так, очень здорово он приложил ее к короне царя Гиерона. Этот владыка не мог ни есть, ни пить, ни спать - он заподозрил, что мастер-де утаил часть золота, отпущенного на корону. “Государь,- докладывал ему радостный Архимед, - тут вот какая эврика получается. В твоей несравненной короне золота больше, чем нужно - этот плут, очевидно, добавил из своих собственных запасов”. Но Гиерон не любил подхалимов, так что мастера пришлось умертвить.
В свободное от госзаказов время Архимед увлекался изобретательской и рационализаторской деятельностью. Этот поистине греческий Кулибин сильно упрощал жизнь жителей своего города с помощью “простых механизмов” - винтов, блоков и т.п.
К сожалению, захватническая политика Рима вынуждала Архимеда тратить свое рабочее время и на такую бестолковщину, как милитаризация науки. Он разработал несколько модификаций катапульт оперативно-тактического назначения, а также ряд других приспособлений оборонительного характера. Одно из таких приспособлений было основано на том, что римляне не знали закона Архимеда и поэтому делали свои боевые корабли из дерева. За это они и поплатились в один из погожих деньков. Архимед надоумил воинов дружно направлять на корабли солнечные зайчики от своих отполированных щитов - и сжег таким образом весь неприятельский флот к чертовой матери.
Погиб Архимед от меча наемного убийцы прямо на своем рабочем месте. Он тогда был занят расчетами примитивного лазера, который по тем временам, однако, был бы выдающимся достижением.
Своим инженерно-техническим творчеством прославился также Герон Александрийский. Он, в частности, склепал забавную игрушку, которую одни специалисты называют прообразом паровой турбины, а другие - прототипом турбореактивного двигателя. В действительности этот турбопарогенератор представлял из себя присобаченный к котлу металлический шар с двумя хитроумно изогнутыми отводными трубочками. Когда залитая в котел вода доводилась до кипения, пар со свистом выходил через трубочки, и шар вращался, ошпаривая всех, кто зазевался поблизости; так что годилась эта штука разве что на борьбу с особо тупыми тараканами.
Герон считается также пионером автоматики. Он изобрел автомат для продажи святой воды. Представляете - никакой ругани с продавцом! Опусти в щель монетку, и знай только успевай подставить посуду. Ох, чего только жаждавшие ни вытворяли, чтобы обмануть эту железяку и приобщиться к святости бесплатно. И стучали по ней кулаками (авось сработает), и бросали в щель всякую гадость, и молились всем своим богам. Все было бесполезно, ведь машина - не человек. Более того, тов. Александрийский не предусмотрел так называемой “защиты от дурака”, а именно, такого пустячка, как возврат монет. Ты, к примеру, бросаешь свой тугрик, а водичка-то - тю-тю. Ну не дурак ли ты! А защиты нет. Покупатели глухо роптали. Царь понял, что темные и невежественные народные массы еще не доросли до автоматики, и высочайше повелел “демонтировать эту фиговину на фиг”, а заодно мудро прекратил финансирование работ по созданию следующей модификации - для продажи фалернского. Так был надолго приостановлен прогресс в этой области.
Что же касается Древнего Рима, то, увы, он задыхался от роскоши и был озабочен лишь сохранением трещавшей по всем швам империи. Чего же можно было ждать от его науки? Ей не смогли причинить никакого ущерба даже варвары.
Энрико Ферми появился на свет уже гораздо позже.
Короче, был в физике долгий период застоя. За несколько столетий с великим трудом изобрели всего лишь компас да очки. Поэтому кому-то могло показаться, что Леонардо да Винчи, когда он появился на свет, ловить было нечего. У другого на его месте ручонки бы опустились. Он же, напротив, умело пустил их в ход и на острую радость кормилице бодренько посасывал молоко, глядя в будущее с неиссякаемым оптимизмом. И, знаете, этот оптимизм ему здорово помог. Что касается изобретательства, то Леонардо его буквально возродил (из-за чего было дано имя целой эпохе). Судите сами, не считая всяких усовершенствований, он изобрел: цепные и ременные передачи, кардановое соединение, различные виды сцепления, станки для производства напильников и чеканки монет, ткацкие механизмы, диковинные музыкальные инструменты, землечерпалки и землеройные машины, подшипники качения, а также целый ряд других рогулек, пикулек, мулечек и фиговинок. Среди этого целого ряда можно найти парашют, планер и винтокрылый летательный аппарат. Они, правда, так и не были испытаны, несмотря на заветное желание Леонардо - летать. Может, это и к лучшему, потому что и без этого его считали колдуном или сумасшедшим. Можете представить - этот сумасшедший, помимо занятий ботаникой, зоологией, анатомией, химией, еще и рисовал! Короче,
"Авто, мото, вело, фото -- Рисовать еще охота".
И знаете, что интересно - никакие патенты тогда еще не выдавались. Вся эта музыка началась уже при Эдисоне, который эа то и считается великим изобретателем, что изобрел "Способ получения денежек, в основе которого лежит прикарманивание изобретений (как правило, своих); патент США за номером 00001". А до той поры у изобретателя сберегалась масса полезного времени. Это было очень на руку Леонардо. Он работал так: сделает набросочек, как курица лапой, затем накорябает рядышком несколько пояснительных слов - вот тебе и готово очередное изобретение. А посмотрел бы я, изобрел бы он хотя бы свой кардан, если бы ему пришлось оформлять заявку, сочинять формулу изобретения, заполнять акт экспертизы, да еще, чего доброго, проводить патентный поиск! Да, теперь времена уже не те.
Впрочем, задолго до теперешних времен они были, что называется, еще те. Статика тогда была выхолощена и сведена к примитивным расчетам храмовых купольных сводов. Акустика прозябала в совершенствовании качества звучания храмовых органов. А, скажем, квантовой электродинамикой еще и не пахло - ведь святые отцы без нее вполне обходились. Вот в такой обстановочке и пришлось работать Галилею. Он прославился тем, что, перегнувшись через перила верхнего яруса башни в Пизе, сбрасывал в прохожих различные предметы (башня из-за этого стала постепенно крениться в сторону, с которой у него было излюбленое местечко для этих занятий, и стала "падающей"). При этом самым интересным, конечно, был выбор правильного упреждения. Вот здесь-то, обратите внимание, и можно понять, что такое мыслитель. Другой на месте Галилея поразвлекался бы, и только. А вот Галилей, разобравшись с упреждением, подарил миру, во-первых, открытие, что тела разной массы падают все-таки с одинаковым ускорением, а, во-вторых, идею о прямолинейном и равномерном движении - при отсутствии внешних воздействий. Это было таким крупным открытием, что по этому поводу благодарные потомки установили в самом низу Пизанской башни мемориальную дощечку: "Здесь покоится начало первой в мире галилеевой системы отсчета"...
Кстати, о системах отсчета. Окончательно разобрались с ними лишь относительно недавно. Значит, так: есть системы отсчета хорошие. В них если уж какое тело разгоняется али тормозится, так это потому, что сила на него действует. Гравитационная, там, или электромагнитная. То есть, все чин чинарем. А есть системы отсчета плохие. Это те, которые сами маленько в разгоне. Или, наоборот, тормознутые. Вот в них-то все тела, скажем, разгоняются - и не пойми, с чего. Как раз для того, чтобы это понятно было, и ввели в обиход силы инерции - из-за них, мол, все эти чудеса. Надо ли говорить, что если силы инерции действуют только в плохих системах отсчета, то хорошего от них ждать нечего. И точно! Прежде всего, остается загадкою их природа. Черт-те что просто - ни в гравитацию, ни в электромагнетизм. А чтобы никто не усумнился в их реальности, то на этот счет в учебниках все строго: "Силы инерции вполне реальны, так как они могут приводить к увечьям пассажиров", или еще лучше: "Увечья пассажиров, т.е. вполне осязаемый результат, могут служить убедительным доказательством реального существования сил инерции", и т.п. Впрочем, такой подход, по-моему, неоправданно заужен - как будто увечья только у пассажиров бывают! Пусть, например, сосед заехал Вам поленом по башке - при рассмотрении Вашего дела в суде возможны варианты. Если на момент получения увечья Вы находились в хорошей системе отсчета, то сосед виноват и заслуживает наказания. А если в плохой - то пеняйте на "вполне реальные силы инерции", а у соседа железное алиби: его рука с поленом была все время неподвижной! Так что сами соображайте, стоит ли связываться с плохими системами отсчета...
Но вернемся же к Галилею. Все эти знаки признательности, включая мемориальную дощечку, были еще ой как далеко. А сначала-то пострадавшие прохожие, однозначно истолковав занятия Галилея, нажаловались на него в специально для этого учрежденную организацию - инквизицию. Там отреагировали - погрозили Галилею перстом и поставили его на учет, так как осудить его было формально не за что. Дело в том, что в Священном Писании не было предусмотрено "умышленное роняние предметов с памятников архитектуры в богохульских или еретических целях". Строгость же церковных канонов позволяла внести в Писание такую формулировочку только на очередном Вселенском Соборе, так что пришлось инквизиторам вооружиться терпением. Увидев, как оскоромились эти душегубы, Галилей вообще разошелся. Мало того, что, прослышав об изобретении голландцами подзорной трубы, он соорудил свой ее вариантец, добился тысячекратного увеличения, и, поглазев сквозь нее туда-сюда, подготовил доклад на тему "Есть ли жизнь на Марсе". Этот шалун опубликовал еще "Диалог о двух системах мира - птолемеевой и коперниковой". Вторая из этих систем была жуткой ересью, поскольку в ней, в частности, утверждалось, что Земля вращается вокруг Солнца - вопреки очевидному опыту. За это уже можно было поплатиться жизнью, как Джордано Бруно. Поэтому для того, чтобы и народ смутить, и себя обезопасить, хитроумный Галилей пустился на следующий маневр. В предисловии к "Диалогу" он отметил, что - ничего подобного, он вовсе не разделяет взглядов Коперника, а просто, так сказать, приводит их в дискуссионном порядке, чтобы, дескать, широкая публика узнала обо всей этой гнусной ереси, для чего, собствено, он и написал книгу не на мудреном латинском, а на популярном итальянском языке... Однако, даже у тупого итальянца, прочитавшего книгу, мелькала догадка, что автор далеко не такой уж дурачок, каким он изо всех сил старается прикинуться.
"Теперь можно поговорить с ним по душам",- подумал Великий инквизитор и пригласил ученого на аудиенцию. Вот как это было. "Чего Вы добиваетесь, синьор Галилей? Золота и брильянтов? Усадьбу в пригороде Пизы? Дочку выдать за принца Миланского? Говорите, мы все устроим".- "Спасибо, Ваше Преосвященство, но я добиваюсь истины".- "О, боже мой!.. то есть, Святая дева Мария! Истины он добивается! Думаете, один Вы такой умный? Думаете, я не уважаю Коперника? Да Вы почитайте мои манускрипты - упадете! Я, может быть, подзорную трубу изобрел раньше голландцев! У меня, может быть, в темнице вообще электронный микроскоп ржавеет! Но я - знаю и помалкиваю в мантию! Потому что скажи это нашим варварам - что будет-то? Народ нас не поймет! Короче, так. Я вношу Вашу книгу в список запрещенных, это только подогреет интерес к ней у любителей истины. А Вы, синьор, публично отрекитесь". На суде инквизиции Галилей признался, что, увлекшись, он способствовал распространению учения Коперника. Грязное судилище приговорило его к ссылке во Флоренцию (!), где он, водя за нос надзор инквизиции, работал до конца своих дней.
Но что это мы все про Италию да про Италию? Французы, поди, уже обижаются. А чего обижаться-то? Небось, своего мыслителя, Декарта-то, из отечества вытурили - месье исскитался по всей Европе, пока его не приютила шведская королева; правда, уже совсем ненадолго. Это тоже был большой любитель сочинять запрещенные книжки. Мало того, как только он добирался до очередного пристанища, унеся ноги с предыдущего, - так хлебом его не корми, а дай только выступить с публичными лекциями. Как будто там своих просветителей не хватало. Местному духовенству было, елки-палки, обидно даже. Пытаясь унизить ученого, науськанные хамы пренебрежительно обращались к нему: "Как там тебя, философ, в натуре!" Или: "Ну ты, в натуре, философ!.." Так и приклеилось к нему словечко "внатуре-философ", а вскоре "натурфилософами" стали называть всех любителей естественно-научной тематики. Декарта, впрочем, мало трогали эти улюлюканья. Он медленно, но верно делал свое дело - громил схоластику. Вы знаете, что такое схоластика? Схоласты положили во главу своей жизни тезис о том, что истина рождается в споре. Поэтому спорили они до посинения. Вот, например, популярная тема ихних диспутов, имеющая прямое отношение к физике: "Чем удерживается свинья, которую ведут на рынок - человеком, или веревкой, надетой на шею?" Уважающий себя схоласт должен был уметь минимум десятью различными способами отстоять любой из двух ответов на этот вопрос. Причем если бы ему сказали: "Да Вы, батенька, схоласт!"- он бы ответил: "Да, я схоласт, и горжусь этим!" Так что если сейчас подобное заявление могут воспринять как личное оскорбление, то в этом - заслуга Декарта.
Но заслуги - заслугами, а ведь были у Декарта и ошибочки, знаете. Так, самой серьезной ошибочкой был его, с позволения сказать, научный метод: за критерий истинности он признавал лишь ясность и полную очевидность. Действительно, одного взгляда на современную физику достаточно для безоговорочного убеждения в том, что метод Декарта совершенно антинаучен. Правда, владел он этим методом довольно-таки изощренно. Сводя все к ударам и вихревым движениям, а также пользуясь несколькими основными принципами типа закона инерции, Декарт построил модель Вселенной и ее эволюции, объяснил тяготение, свет и его цвета, магнетизм, химические явления, и даже физиологию животных и человека. Одним словом, он дал для своего времени полную антинаучную картину мира. Трагедия этого мыслителя заключалась в том, что он возомнил, будто наука, вместо того, чтобы искать ответы на вопросы - "как происходят явления", должна отвечать на вопросы - "почему они так происходят". Конечно, борьбу между сторонниками "описательного" и "объяснительного" подходов можно проследить на протяжении всей истории физики. Однако так получалось, что "описатели" всегда были добропорядочными гражданами, почтенными отцами семейств, людьми благородными и вообще исполненными всяческой добродетели. "Объяснители" же, напротив, сплошь и рядом оказывались картежниками, пьяницами, развратниками и злостными неплательщиками алиментов. Так что сейчас "какающие" физики помнят о Декарте лишь как об изобретателе своей системы координат. Этого, конечно, у него не отнимешь.
А в семнадцатом веке, можете себе представить, у него было значительное количество последователей - картезианцев. Особенно картезианцы прославились в связи с долгой и бурной "полемикой о живой силе", где они насмерть стояли за то, что при столкновениях тел сохраняется не абы что, а количество движения. Ихние супротивники, предводительствуемые Лейбницем, настаивали на сохранении кинетической энергии, а не чего-нибудь там еще, извините за выражение. Поскольку уступать никто не хотел, словесные баталии частенько переходили в экспериментальные проверки, в ходе которых тела сталкивались со страшной "живой силой". Наконец Даламбера осенило: чтобы не было обидно ни тем, ни другим - нехай сохраняется и количество движения, и кинетическая энергия; не жалко, мол. Услышав об этом, соперники тут же пожали руки и разошлись, приговаривая: "До чего конструктивный ум!"
А задолго до этого мирного соглашения активизировались работы еще в одном направлении. Дело в том, что вот уже много столетий философы, да и натурфилософы жили в ужасе перед пустотой - ведь, как завещал Аристотель, пустоты боится даже природа (кстати, именно на почве этого ужаса родилось недоброе пожелание "чтоб тебе пусто было"). И вот нашлась, наконец, лихая головушка, хозяином которой, к счастью, оказался Торричелли. Этот смельчак разработал изящный метод опустошения. Он рассудил, что если взять пробирку, заполненную ртутью, перевернуть ее в чашечку со ртутью же и убрать пальчик, прикрывающий отверстие, то ртуть из пробирки вытечет. Не желая мелочиться, Торричелли взял длинную, с метр, пробирку - чтобы уж получилось побольше пустоты; такой потребительский подход и привел, как это ни странно, к некоторому успеху. Когда пальчик был убран, ртуть и в самом деле потекла, но не вытекла вся, а издевательски остановилась на высоте "локтя с четвертью и еще одного пальца" над уровнем в чашечке. Тем не менее, "торричеллиева пустота" - вот она, а у экспериментатора не отнялись руки-ноги, и не отсох язык! "Хм,- пожал плечами Торричелли.- Тоже мне, природа. Нашла чего бояться. Ни капельки не страшно же!" Узнав об этом прорыве, Паскаль тоже осмелел и, собравшись с духом, повторил опыт Торричелли. И тоже удачно, без особо тяжелых последствий. Из последствий же средней тяжести можно отметить визит к Паскалю одного священника, имя которого, к сожалению, история умалчивает. Этот служитель культа свято руководствовался догматом о невозможности образования пустоты. Поэтому для объяснения явления Торричелли он выдвинул интересную гипотезу: ртуть-де является жидкостью "ненастоящей", не знающей, куда ей идти - вверх или вниз. "Хорошо, святой отец,- подыграл ему Паскаль и задал вопрос "на засыпку".- Какую же жидкость Вы считаете настоящей?" В ответ на это святой отец, не продумав все до конца, рубанул: "Самая настоящая - это вино!" При таких речах священника на Паскаля нашел приступ хохота, который едва не свел его в могилу. Как следует отдышавшись, он, ладно уж, решил проделать опыт с "самой настоящей жидкостью". К тому времени последний флорентийский водопроводчик уже знал, что всасывающие насосы не могут поднять воду выше, чем на двадцать локтей; так что пришлось Паскалю для реализации своей задумки заказать пробирочку длиной этак метров в одиннадцать с половиной. Стеклодувы, выслушав заказ, обменялись многозначительными взглядами, перемигнулись и на всякий случай потребовали деньги вперед. Пробирочка была еще теплой, когда Паскаль начал заолнять ее вином. Между стеклодувами, случившимися присутствовать на этом антиалкогольном мероприятии, произошел следующий разговор. "Я сразу понял, что у него не все дома,- шепнул один мастеровой,- но, главное - уплочено". - "Чаво?!- взъерепенился другой.- Это не ты, а я сразу понял, а ты - уже опосля меня!" Ну, слово за слово, сами понимаете; приоритет - дело серьезное. Поговорили, в общем. Глядя на их разукрашенные физиономии, Паскаль вдруг особенно остро осознал, что природа никогда не отдает свои тайны без боя.
Вот так постепенно натурфилософы поняли, что атмосфера давит. Потом они догадались, как нужно отвечать на издевательский вопрос: "Почему же мы не чувствуем этого давления?" Вот как нужно отвечать: "Потому что привыкли". А тем временем инженеры уже раскидывали мозгами - нельзя ли извлечь из такого потрясного открытия какую-нибудь практическую пользу. Ведь мало наизобретать всяких насосов, надо ж еще сообразить - что бы этакое с их помощью накачать или, наоборот, откачать. Самым шустро соображающим по этой части оказался Герике, бургомистр Магдебурга, который подарил миру знаменитые магдебургские полушария. Когда напустили в эти полушария вакуум, их не смогли растащить восемь пар лошадей, хотя для чистоты эксперимента этих бедняг захлестали до полусмерти. Опыт Герике впоследствии повторяли неоднократно, добившись отменной воспроизводимости результатов, но тупые бюргеры, равно как и подопытные животные, так и не поняли - за что.
Между тем натурфилософия - бочком-бочком - да и подобралась к эпохальному событию в своей истории. Собственно, пока-то натурфилософии как таковой и не было, а были лишь отдельно взятые натурфилософы, которые оповещали друг друга о своих достижениях в частной переписке или личных беседах. В общем, келейность процветала. Если же, как исключение, кто-то из натурфилософов издавал книгу, то она, можете себе представить этот ужас, не проходила никакой предварительной научной цензуры, судя по отсутствию в этих книгах штампа "Одобрено Министерством просвещения". Свобода, как известно, обязывает ею пользоваться, так что в условиях этой вопиющей бесконтрольности каждый автор выдрючивался на свой лад. В итоге боком выходило широкому кругу читателей, пытавшихся заниматься самообразованием с помощью подобной литературы. Ознакомившись с трудами другого-третьего автора, такой читатель не мог выбрать, кому же из них верить, и процесс самообразования бесславно заканчивался. Характерно, что такое событие, как правило, сопровождалось всякими обидными для натурфилософов ремарками, типа: "Сначала, трах-тарарах, между собой договоритесь, а потом народу мозги пудрите!" В конце концов глас народа был услышан теми, кто несение света знаний в этот самый народ считали своим долгом. Пришлось этим светочам прислушаться к просьбам трудящихся и, "трах-тарарах, договориться между собой". Вот когда пустила корешки подлинная наука! Ведь что они учудили: они учредили Академии! Это были уже бесспорно научные заведения. Судите сами - если кто-нибудь желал опубликоваться, то он должен был отослать свой опус в Академию (в трех экземплярах, почерк красивый, исправления не допускаются), и вот там-то самые компетентные, как их стали называть, академики принимали решение - стоит это публиковать или же, извините, не стоит. Без дураков, в общем, т.е. строго научно. Причем одними из первых завели этот порядок англичане, издавна славившиеся своей консервативностью; французы раскачивались дольше. Так наконец-то на смену анархии, царившей в публикациях, пришла демократия - потому что должности академиков были выборные. Правда, на первый раз просто собиралась инициативная группа, да и объявляла себя академиками, чего уж там. Но зато дальше, вплоть до наших дней, все было сугубейшим образом демократично - ну, сами знаете.
Первые из этих демократов - земля им пухом! - быстренько провели в жизнь то, что называется неписаными законами науки. Главный из них - объективность и еще раз объективность, а что сверх того, то от лукавого. Поясню, что такое объективность. Выходят двое из трактира. "Смотри,- говорит один,- две луны!"- "Что ты,- возражает другой,- не две луны, а два месяца!"- "А, черт с ними. Ты меня уважаешь?"- "Уважаю."- "И я себя уважаю! Стало быть, я - уважаемый!" На этом типичном примере легко видеть, что спорное высказывание никогда не бывает объективным, тогда как бесспорное всегда характеризует объективный факт. Но настоящему ученому мало придерживаться объективности, т.е. бесспорности. Еще от него требуется логичность мышления. Это совсем просто. Всего-то и делов, чтобы каждое твое последующее умозаключение железно вытекало из предыдущего. Правда, раскручивая эту цепочку в обратном порядке, доберешься до самого первого умозаключения, которое, естественно, ниоткуда не вытекает. Сразу возникнет глупый вопрос - как же так, братцы-логики? Отвечаем: расслабьтесь, такой вариант тоже был продуман - самые первые умозаключения называются вовсе не умозаключениями, а аксиомами, после чего запросто принимаются без доказательств, т.е. на веру, что тоже вполне логично. Дерзайте дальше!
...После этаких событий собиралась было наступить эпоха полного процветания, но Ферма из принципа все испортил. Он нашел, тоже мне, к чему прицепиться - к модели, с помощью которой Декарт объяснял хорошо известное преломление света - и, обрадовавшись, впиякался в эту модель, как клещ. Строго говоря, это было по делу: Декарт считал скорость света бесконечной, а для объяснения преломления, вот тебе на, манипулировал продольной и поперечной составляющими этой скорости."Уж бесконечной, так бесконечной", - настаивал Ферма. Из принципа. Хотя преломление при этом и не собиралось объясняться. Но Ферма любил преодолевать трудности, и вот как лихо он выкрутился. Он весьма кстати познакомился с идейкой, согласно которой природа всегда действует по кратчайшему пути. Ферма смекнул, что эта идейка, что бы там ни говорили, справедлива и для случая преломления, если под "кратчайшестью" здесь понимать максимальную легкость, т.е. наименьшее сопротивление. Пришлось Ферма вот так, "через пень - колода", критически переосмыслить бесконечность скорости света, что и позволило ему сформулировать свой принцип: свет, сачок, из всех возможных путей идет по пути, проходимому в кратчайшее время. Добавив сюда гипотезу о том, что скорость света в среде постоянна и уменьшается с увеличением плотности среды, Ферма вывел закон преломления и остолбенел: его формула совпадала с формулой Декарта! Радостный, он сразу же помчался к картезианцам и на одном дыхании все им вывалил. Но те, вместо того, чтобы тоже подпрыгнуть от радости, процедили: "А-а, критик нашего Декарта,- и перешли к делу.- А позвольте Вам, промежду прочим, заметить, что принцип, по которому природа-матушка действует наиболее простым путем, не является физическим принципом, ибо он подразумевает, что эта бестолочь ведет себя сознательно. В самом деле, луч света, попавший на границу раздела сред, должен заранее знать, что, преломляясь определенным образом, он затратит наименьшее время! Ну, что Вы на это скажете?" Ошеломленный Ферма ничего на это не сказал и поплелся восвояси, хотя эти деловые люди заслуживали следующего ответа: "Вот что я на это скажу, слушайте же. По крайней мере до конца двадцатого века физика не будет знать ответа на такое возражение. Умники, понимаешь!" Впрочем умники побрюзжали-побрюзжали, да и успокоились - за неимением лучшего. И вскоре принцип Ферма стал в физике вполне житейским делом.
Кстати, тут же появились астрономические данные в пользу конечности скорости света. Сначала отличился Олаф Ремер. Удивительно, но в литературе существует не одна и не две версии того, как это ему удалось. Больше всего поражает своей проницательностью версия авторов советского учебника по физике для средней школы, конца 70-х годов. Вот как, по их мнению, это было: Ремер, наблюдая затмения спутника Юпитера, заметил, что при вхождении в тень спутник казался слегка красным, а при появлении из тени - слегка фиолетовым. Дальше, дескать, Ремеру осталось совсем плевое дело - понять, что это буйство красок вызывается конечностью скорости света, и сообразить, как эту скорость рассчитать - все это, по замыслу авторов, пустяк даже для последнего советского двоечника. Поэтому весьма странно, что такая элементарщина встретила поначалу жуткое неприятие в научных кругах: даже Кассини, который инициировал наблюдения спутников Юпитера, публично снял с себя ответственность за выводы Ремера. И если бы не Галлей (не путайте с Галилеем, который пишется через "и"), вступившийся за Ремера в промежутке между наблюдениями своей кометы, то еще неизвестно, как бы оно все повернулось. К сожалению, бедняга Кассини немного не дожил до дня, когда востроглазый Брэдли открыл, что скорость света, идущего от звезд, векторно складывается с орбитальной скоростью Земли (это назвали астрономической аберрацией). Такое поведение скорости света совершенно недопустимо для величины, называющей себя бесконечной, так что картезианцам уже можно было заявлять о самороспуске.
Но всерьез они засуетились, когда с британских берегов грянул гимн "Боже, короля храни!"- это началась эпоха Ньютона. Наконец-то Европа узнала, как сказал поэт,
Что может собственных Невтонов
Земля английская рождать.
Кстати, такое отставание с весомым вкладом англичан в науку объяснялось довольно просто. Дело в том, что английские пэры, используя выгоды географического положения страны (приводившие к некоторой ее труднодоступности для всяких там комиссий по правам человека), широко практиковали телесные наказания в начальных и средних учебных заведениях. Причем это дело было обязательное; перемены между уроками так и назывались: малая порка, большая порка, - и посещаемость этих перемен строго контролировалась. Бедные великобританские ребятишки переживали, нервничали и отставали в развитии от своих континентальных сверстников.
Пройдя сквозь эти мытарства подросткового периода, Ньютон сказал себе: "Вот что, сэр. Все, что Вы будете писать, Вы будете писать на века, учтите это". Представляете, как самодисциплинируют такие речи! Но вот беда: когда пишешь на века, то почему-то остро воспринимаешь критику по поводу этой писанины. Ох, как же остро воспринимал критику Ньютон! Не дай бог каждому. Поэтому физики, познакомившиеся с его трудами, словно сговорившись, срывались с цепи: каждый норовил если уж не раскритиковать Ньютона, так хотя бы оспорить его приоритет. Это был настоящий кошмар; сколько раз Ньютон зарекался: "...либо не следует сообщать ничего нового, либо придется тратить все силы на защиту своего открытия", столько же раз он упорно брался за свое, не щадя всех сил. И каждый раз его опять чуть не доводили до конвульсий. Особенно старались Гук, одно время бывший секретарем Королевского общества, да Гюйгенс. Не успеет Ньютон доложиться о своих наблюдениях на темы корпускулярной оптики, как эта парочка проходимцев тут же лезет со своими волновыми теориями, совершенно не желая понять, что их время еще не пришло. А едва Ньютон пришлет в Королевское общество рукопись с изложением закона всемирного тяготения, так сразу Гук возьмет да и вспомнит некстати, что именно о, этом он в свое время и писал в письме Ньютону. Из-за этого-то Королевские общественники задержали публикацию знаменитых ньютоновских "Математических начал натуральной философии", сославшись, смешно сказать, на напряженку с финансами! "Знаем мы вашу напряженку,- плевался Ньютон.- Это все, небось, Гук там напрягается! Ах, впрочем, гипотез же я не измышляю..." В общем, неизвестно, пробил бы талант себе дорогу, но все тот же Галлей, само собой, и на этот раз не мог остаться безучастным. Он опять выкроил время между наблюдениями своей кометы, и первое издание "Начал", назло всем бюрократам, вышло на его средства.
Тут-то притихшая Европа и поняла, что шуточки закончились, и началась классическая физика. Причем до физиков, естественно, это дошло не сразу, и паузу моментально заполнили поставщики "опиума народа". Например, некто Бентли выбрал темой одной из своих ежегодных антиатеистических проповедей учение Ньютона о всемирном тяготении, а его духовный братец Котс в предисловии ко второму изданию "Начал" вообще чуть не захлебнулся от восторга: "...превосходнейшее сочинение Ньютона представляет вернейшую защиту против нападок безбожников и нигде не найти лучшего оружия против нечестивой шайки, как в этом колчане". Гм, увлекся немного братец Котс - даже позабыл про Священное Писание. После, наверное, раскаивался. Ну да ладно, Бог простит.
Что же касается "нечестивой шайки безбожников", то они долго не могли переварить гениальности ньютоновского метода: для того, чтобы писать на века, надо всего лишь описывать явления и ни в коем случае не пытаться их объяснять с помощью каких-нибудь там физических моделей. Особенно по этому поводу картезианцы колбасились. "Да как же это!- причитали они.- Да что же это такое! Выходит, наше дело - описать, а остальное - от Бога? Да разве это по-физически? И вообще: как бы ты ни стерилизовал свои описания, изначальные модели и гипотезы всегда были и будут! Ведь это получается неувязочка, не правда ли?" И так далее. Тогда еще, к сожалению, некому было растолковать этим ретроградам, что не надо мучиться и пытаться понять все это, а просто нужно тихо к этому привыкнуть. Подумать только, сегодня широко бытует мнение, что, дескать, заниматься привыканием физикам пришлось где-то начиная с относительности и квантов. Отнюдь; то привыкание было уже вполне привычным делом.
...А ведь в свое время Ньютону привиделся сам Блаженный Августин, который, естественно, заблажил: "Юноша, Вы больно честолюбивы и как бы дров не наломали. В моих Откровениях есть кое-что о Пространстве, Времени и Тяготении. Храни Вас Господь от того, чтобы писать об этих тайнах всуе, то есть без понятия, забавляясь с голой математикой! Ибо после Вас эти забавы могут зайти так далеко, что не обрести Вам успокоения даже под могильной плитой в Вестминстерском Аббатстве!" Но вмешался доктор, добрейший человек: определил "легкое переутомление" и присоветовал холодные примочки...
Резюмируя, отметим, что Ньютон "почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов. Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал. Прилежный, мудрый и верный истолко-ватель природы, древности и св. писания, он утверждал своей философией величие всемогущего бога, а нравом выражал евангельскую простоту. Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого".
Одним из первых обрадовался такому украшению Эйлер, порешивший механику изложить на языке математического анализа, "благодаря чему только и можно достигнуть полного понимания вещей", дескать. Но одному ему пришлось туговато, и, откуда ни возьмись, подоспела подмога в лицах Лагранжа и Гамильтона. "Тот, кто любит мат.анализ,- подбивал бабки Лагранж,- с удовольствием увидит, что механика становится новым разделом анализа, и будет мне благодарен..." Короче, так как Лагранж и Гамильтон были математиками, а не физиками, то ничего путного из их затеи не вышло. Подход к делу у этих помощников оказался уже настолько формальным, что их творческое наследие называют не иначе как лагранжев формализм и гамильтонов формализм - воистину, шила в мешке не утаишь!
Кстати, о названиях творческих наследий. Окрестить новое явление - дело тонкое, неосторожный подход здесь может привести, как говорят некоторые, "к чреватым последствиям"! Так, наиболее дальновидные физики ограничиваются словом "эффект". Но иные, гоняясь за неповторимостью, дают повод для всяческих кривотолков. Возьмет обыватель учебник, и что же он там увидит? Что Зееман и Штарк - расщепились, Допплер - уширился, Раман, Рэлей, а также Мандельштам на пару с Бриллюэном - рассеялись, Ландау - держите меня, затух, ну а Лэмб исхитрился не только сдвинуться, но и провалиться.
Что же касается Лапласа, то с этой стороны у него был полный ажур, ведь он имел потрясающий аналитический ум. Вы только представьте: к учению Ньютона - да приложить такой аналитический ум! Ой, что будет! И ведь так оно все и вышло. Успехи в небесной механике и астрономии были просто грандиозны. Поэтому неудивительна нетерпимость Лапласа к путающимся под ногами лженаукам, особенно к астрологии - наиболее ему близкой. Почти в каждом своем печатном труде (не говоря уже про непечатные) Лаплас прохаживался по ее адресу, причем в выражениях, весьма сильных по меркам той романтической эпохи. Как-то раз группа астрологов, не стерпев очередной его выходки, пришла к одному из самых уважаемых своих корифеев. "Уж больно Лаплас допекает,- пожаловались они.- Обзывает всяко-разно... Невмоготу уже! Скажи, Учитель, что нам делать?"- И сказал тот: "У Лапласа свой Путь, а у вас - свой. Но рано или поздно все Пути сходятся. Вы спрашиваете, что вам делать - делайте свое дело и не отвлекайтесь на ерунду." С тем и ушли они... А Пути, о которых шла речь, сошлись вроде не так уж и поздно - когда Лаплас, доведя до логического завершения свои аналитические построения, сформулировал то, что впоследствии назвали его детерминизмом: для разума, который "для какого-нибудь данного момента знал бы все силы, действующие в природе, и относительное расположение ее составных частей, ...будущее, как и прошлое, было бы... перед глазами". "Елки-палки,- изумились наши астрологи,- так и мы о том же талдычим! О, как же прав был наш Учитель!"
Эх, если уж говорить, так говорить все. Как это ни прискорбно, но встречались среди ученых и перерожденцы. Взять хотя бы случай Сведенборга. Ведь как он хорошо начинал! С детства одаренный блестящими способностями, он получил всеобщее признание своими трудами по физике, химии, астрономии, минералогии, кораблестроению, математике. Ему было пожаловано дворянское звание; Стокгольмская академия наук и другие научные общества Европы избрали его своим членом, а Санкт-Петербургская академия - даже членом-корреспондентом. У него, как говорится, было все - а он упорно стремился к чему-то там большему. Он это так формулировал:
"1. Часто читать Слово Божие и размышлять о нем.
2. Покорять себя во всем воле Божественного промысла.
3. Соблюдать во всех поступках истинное приличие и хранить всегда безукоризненную совесть..."
Стремился он этак, стремился - ну и достремился. Видите ли... в общем, он приболел чуток. Что-то такое в нем замкнулось или, наоборот, разомкнулось, но результат вышел - прямо из ряда вон. Больной приобрел редкую способность не только лицезреть, но и беседовать с ангелами, духами, демонами, и т.д., причем общался он с ними довольно плотно на протяжении лет тринадцати. Конечно, речь там у них шла в основном о высоких материях. Но кое-что перепало и науке: "...передо мною были представлены два пути: один, называемый путем мудрости, другой - путем безумства; ...ученые были собраны числом до трехсот и им было предоставлено избрать путь; ...260 вошли на путь безумства и только 40 на путь мудрости... Мне было сказано затем, что теперь столько же таких безумных ученых, находящихся в свете природном, относительно к числу ученых мудрых, находящихся в свете духовном, и что свет духовный существует для любящих понимать, истина ли то, что говорит другой, тогда как свет природный для любящих только подтверждать сказанное другими." Комментируя эту цитату с научной точки зрения, нельзя не отметить, что приведенных в ней цифр явно недостаточно для статистической обоснованности вывода, имеющего такой фундаментальный характер. Для большей надежности следовало бы, во-первых, собрать более представительную выборку ученых, а, во-вторых, немного изменить методику: пускай бы каждый, положа руку на сердце, сам громко говорил, идет он по пути мудрости или безумства. Да-да, чтобы все слышали, пожалуйста. А то мало ли чего там небожители нашепчут.
Ну, да ладно. Кстати, чуть не забыл про газовые законы, которые время от времени нет-нет, да и открывались. Первый закон является ровесником первых Академий. Бойль и, независимо от него, Мариотт были очень важными персонами. Для пущей важности они имели обыкновение надувать щеки. Отсюда до открытия уже рукой подать. Вернее, двумя руками. В самом деле, попробуйте, надув как следует щеки, резко надавить на них кончиками указательных пальцев. Не правда ли, чем меньше объем, занимаемый некоторым количеством газа, тем больше давление этого газа? И ведь кажется - совсем просто, а поди додумайся до этого в конце ХVII века.
Не прошло и 130 лет, как Шарль открыл следующий закон, гласящий, что чем выше температура газа при постоянном объеме, тем больше давление этого газа. Сегодня каждый может повторить опыт Шарля. Для этого неоткупоренную бутылку шампанского следует поставить на медленный огонь, после чего желательно укрыться понадежней.
Ну, и третий закон, описывающий поведение газа при постоянном давлении, был открыт известным в свое время воздухоплавателем Гей-Люссаком. Вообще-то говоря, он всплыл на семикилометровую высоту не для того, чтобы открыть свой закон, а - так, по мелочи: проверить на всякий случай, можно ли там ориентироваться по компасу, а заодно и воздуха тамошнего набрать для последующего химического анализа. Очень уж был он дотошный, этот Гей-Люссак - все хотел выяснить, дышат ли ангелы такой же смесью, как и мы, грешные. Однако, наверху ему стало не до ангелов. Задавшись целью поддерживать постоянное давление в баллоне, он так уморительно боролся с солнцем, ветром и водой - нашими лучшими друзьями, кажется - что едва не дошел до умопомрачения. При этом закон Гей-Люссака открылся сам собой.
Но мы забежали вперед с этим воздухоплаванием. Вернемся же назад, причем в Россию, где Ломоносову было совсем не до воздушных шаров. Он все отчетливее понимал, что в любимом отечестве ему не получить настоящего образования. Цари-батюшки да царицы-матушки не очень-то жаловали народное просвещение, а те жалкие крохи, которые выделялись на это дело из казны, оседали в кошелях у мафии иностранных проходимцев, выдававших себя за крупных специалистов. Ломоносову захотелось в Марбург. "Поезжай-поезжай, милок",- напутствовали его проходимцы. Ну, известно, каково нашему брату приходится за границей. На зарубежную деньгу ему, кстати, не обменяли вообще ни копейки. Суточные выдавали - в аккурат, чтобы не помер с голоду. Хорошо еще, он взял с собой, как водится, копченой колбасы и сливочного масла в банке с водой - на первое время хватило, а дальше уже как-то втянулся, привык. В стране, где все продавалось и покупалось, носа на улицу лучше было не высовывать. Токмо и оставалось, что дни и ночи напролет грызть гранит науки. Чем Ломоносов и доводил профессоров до крайней степени изумления. "Ну ты, Михаэль, даешь! - с трудом подбирали они русские слова. И уже на своем языке добавляли: Нет, не понять нам русскую душу".
Итогом всех этих издевательств явилось то, что Ломоносов стал понимать природу лучше, чем любой теперешний академик. Сомневаетесь? Да поищите в его трудах поставленные вопросы, до которых у него руки так и не дошли. Если найдется академик, который на них всех с ходу ответит, то с радостью возьму свои слова обратно.
Научное творчество Ломоносова очень не нравилось умникам - как отечественным, так и импортным. Умничанье вообще-то является характерной чертой тупиковых времен, когда работы пишутся так, чтобы они были "понятны только специалистам". При этом специалистом считается тот, кто делает вид, что они ему понятны. Так вот, Ломоносов не мудрствовал лукаво. "Природа весьма проста,- приговаривал он,- что этому противоречит, должно быть отвергнуто". И его слова не расходились с делом: он обнажал неувязочки умников, а также излагал свое разумение буквально "на пальцах". Вот так, по-деревенски, он доехал до того, что свет не может быть потоком частиц, а является процессом передачи колебательного движения частичек материи посредством волн в эфире. Однако, видите ли, авторитет Ньютона был дюже велик. Поэтому Юнг да Френель подхватили крамолу Ломоносова о волновой теории света лишь спустя полвека, ну и спустя еще столько же она стала господствующей. Но не зная, что все оно так выйдет, Ломоносов-простота разгромил еще и концепцию теплорода и показал, что количество теплоты в теле определяется интенсивностью вращательного движения составляющих его частиц - а, следовательно, должна существовать "крайняя степень холода". И, знаете, опять же спустя столетие целая плеяда блистательных физиков - Кельвин, Больцман, Клаузиус, Максвелл (простите, если кого не назвал) - пришла к аналогичным выводам.
К чему это я? Да к тому, что сегодня редко кто скажет, что же сделал Ломоносов как великий физик. А потому что сам виноват - не хрен было опережать развитие официальной науки на сотню лет.
Впрочем, официальная наука тоже хороша. Не ударив пальцем о палец, она позволила буквально заполонить Европу бродячим фокусникам, жанр которых совершенно не требовал традиционной ловкости рук. Вот чем покоряли публику эти шарлатаны: возьмут кусок янтаря, прошепчут замогильным голосом заклинания "айн, цвай, драй", натирая янтарь об собственный парик, и - пожалуйста, мелкие бумажки замечутся между столом и этим камешком. Я, дескать, Великий Маг, Повелитель бумажек! Публика-дура верила и, трепеща, охотно расставалась со своими сбережениями. Ну, коронованных особ, понятное дело, такой дешевкой было уже не удивить. Для развлечения этих тунеядцев изобретали механизмы, позволявшие увеличить силу магии - типа стеклянного шара, который при вращении натирался о кожаные подушечки. Первая придворная дама, временно наделенная магической силой с помощью такого механизма, осторожно протягивала свою белу ручку к чаше с легковоспламеняющейся жидкостью, и магические искры, вылетавшие из белы ручки, эту жидкость легко воспламеняли. При этом дама получала массу новых интересных ощущений и инстинктивно ахала от восторга. Затем стали применять стеклянные диски, трущиеся о мех, что дало возможность подстраивать мелкие сюрпризы. Какой-нибудь гость двора дотрагивался до безобидной с виду вещицы, и - трах!- получал легкий шок. Пока гость приходил в себя, фрейлины успевали умереть от хохота. Со временем магическую силу увеличили настолько, что стало возможным выстроить длинную цепочку из взявшихся за руки гвардейцев и до изнеможения наблюдать за их гримасами.