И вот в этой устоявшейся физической картине мира, нарисованной за десятилетия и столетия упорного труда ученых, вдруг появились досадные бреши.
Свет вдруг обнаружил свойства, никак не присущие волнам, а затем поразил физиков парадоксальными, совершенно непонятными особенностями своего распространения.
Объявились вещества, неведомым способом излучающие неизвестно откуда берущуюся теплоту.
Атомы ряда элементов оказались как бы таинственно исчезающими, тающими.
Что это означало?
Конец науки? Границу познания человеком природы?
Нашлись люди—приверженцы идеализма, религии,— которые сделали именно такой вывод. На все лады принялись они кричать о якобы доказанной непознаваемости мира.
Унижая достоинство разума, они зачеркивали не только будущее, но и прошлое науки. Даже атомы, заявляли они, плод воображения, да и сама материя существует де лишь в математических уравнениях.
Сегодня все это кажется невероятным и нелепым. Встречая на каждом шагу памятники победам человеческого знания, мы не можем даже представить себе в полной мере значение слов «кризис науки». А тогда эти слова точно отражали положение вещей. Да, физика как будто зашла в тупик. И подлинные испытатели природы ценой колоссальных усилий пробивались вперед сквозь вязкую паутину философской реакции, зовущей к отказу от знания, к отказу от всякой борьбы, в том числе — что весьма примечательно — и от борьбы за лучшее будущее человечества.
Настоящий смысл «кризиса науки» раскрыл в ту пору Владимир Ильич Ленин. В своей гениальной книге «Материализм и эмпириокритицизм» он поднял знамя войны против зарвавшихся ходатаев человеческого бессилия.
Нет, то был не кризис. То был великий перелом в развитии человеческого знания, перелом, ознаменовавший поражение примитивных, механических воззрений и торжество самого передового философского учения —диалектического материализма.
В течение столетий наука занималась объяснением сравнительно простых явлений — тех, с которыми человек встречался на каждом шагу и мог наблюдать во всех подробностях, со всех сторон. Движение тел, доступных осязанию, измерению, взвешиванию, притяжение их Землей, тепловые процессы в печах и паровых котлах, волны на воде и в воздухе — для этого удавалось отыскивать разумные, не слишком трудные и логически стройные объяснения. Классическая физика, которую вы главным образом изучаете в школе, бесспорно, была правильной наукой. В нее не проникли какие-то просчеты, ошибки. Недаром она каждый день подтверждалась практикой и оплодотворяла технический прогресс.
Но кто сказал, что она должна быть универсальной?
По какой причине свет обязан во всем походить на звук, а атомы — на бильярдные шарики? Почему Солнце, огромное, пышущее неведомым на Земле жаром, должно пылать, словно вязанка дров или разогреваться подобно наковальне под ударами молота?
Нет, вся природа не обязана подчиняться законам, которые человек обосновал для отдельных, частных ее явлений. В разных условиях, в разных масштабах физические закономерности неодинаковы. Попробуйте натянуть человеческие туфли на медвежьи лапы или обуть в сапоги муху. Не выйдет. И ученые терпели неудачи, пока применяли обыденные мерки к атому и к Солнцу.
2. СВЕТ И МИР
В ТЫЛУ НАУКИГоворят, жила где-то мудрая сороконожка, которая умела кое-как считать. Однажды она отправилась в путешествие, но на пути какой-то жук-злоумышленник льстиво спросил ее:
— Скажи, о умнейшая из сороконожек, какими по счету из своих лапок ты касаешься сейчас земли?
Сороконожка принялась считать, запуталась, снова начала... Словом, она безнадежно остановилась, перестала двигаться. А это и нужно было зачем-то злому жуку.
Вот так же остановилась бы наука, если бы при каждом трудном вопросе, при каждом внезапно возникшем недоумении она сосредоточивала бы все силы только на его разрешении. Порой на такую задержку толкают науку всякого рода философствующие «злоумышленники».
Иногда науке надо отложить до времени какую-нибудь из вставших задач, обойти ее и любой ценой двигаться вперед. Как наступающая армия оставляет позади окруженные вражеские группировки, так и фронт науки порой заходит далеко за белые пятна незнания.
Секрет солнечной силы долгое время был подобным белым пятном в тылу науки. Понять его удалось лишь после длительных исканий в совершенно других областях естествознания — в физике быстрых движений и учении о микроскопически малых частицах вещества.
Мы не будем следовать извилистыми путями развития этих разделов физики после пресловутого «кризиса». Но о некоторых удивительных парадоксах, о раскрытии отдельных сокровенных секретов природы нам придется немного поговорить. Мы обратим внимание на те факты,
которые заставили ученых по-другому взглянуть на окружающий мир, понять, что материя неизмеримо богаче, чем считалось прежде. Изучив ее с новых позиций, ученые в конце концов разыскали физические явления, сопровождающиеся колоссальным выделением энергии и вполне объясняющие природу неистощимых потоков солнечного света и тепла.
КОПЬЯ И ВСПЫШКИ
Открывается соревнование по метанию копья.
Условия соревнования несколько необычны: выигрывает тот, чье копье будет лететь быстрее всех других.
Участники выстроились в ряд. Судья командует:
— Внимание... приготовились... бросок!
Помощников судьи не интересует дальность или высота полета копий. Важно одно — скорость... Щелкают секундомеры, сравниваются результаты, и вот уже выявлен победитель.
' Как водится, следуют поздравления, рукопожатия, вручение приза. И тут же к победителю подбегает расторопный газетный репортеру который задает стандартный вопрос:
— Как вы этого добились?
— Очень просто, — улыбается победитель. — Моя рука двигалась быстрее, чем у других.
Действительно, чтобы разогнать тело, надо заставить быстро двигаться «источник» его движения. У спортсмена копье ускоряется стремительным броском руки. Швыряя камень из пращи, мы сильно раскручиваем ее чашку. Искусственный спутник Земли доводится до огромной скорости быстро летящей ракетой-носителем.
Ну, а если нам вздумалось кидать не камни и копья, а... световые вспышки?
Представим себе немыслимое «состязание»: какие-то чудаки выстроились в ряд и, размахнувшись электрическими фонариками, одновременно включают их на мгновение. Вдаль летят световые сигналы. Достигнет ли какой-нибудь из сигналов цели раньше других?
Нет, не достигнет. К такому заключению нас привели бы точнейшие измерения. «Соревнование» окончится ничейным результатом.
От каждого фонарика вспышка будет двигаться с одинаковой скоростью — приблизительно 300 тысяч километров в секунду в пустоте. Как бы сильно вы ни размахивали фонариком, как бы ни старались пустить световой сигнал «с разбегу», он всегда одинаково быстр, пусть даже, разбежавшись, вы сами достигнете скорости, близкой к скорости света.
НА ЧТО ПОХОЖ СВЕТКогда вам нужно срочно позвать приятеля, вы не станете кричать «с разбегу». Зов дойдет столь же быстро, если вы крикнете и стоя на месте. Со световыми сигналами происходит то же самое.
Вместе с тем мы знаем, что звук — упругие колебания воздуха. Так, может быть, свет также представляет собой упругие колебания, но уже не воздуха, а какой-то другой среды — неосязаемой и всепроникающей? Это простое предположение в свое время было широко принято в физике. Оно подтверждалось многими экспериментами, говорящими о том, что свет — типичное волновое движение. Гипотетическую среду распространения световых колебаний назвали эфиром. Однако идею эфира пришлось оставить. Свет оказался не похожим на звук.
Манипулируя звуковыми сигналами, нетрудно обнаружить собственное движение в неподвижной среде — воздухе или воде. А световая сигнализация не допускает такой возможности.
Разберемся в этом.
На станции — длинный железнодорожный состав. Прежде чем тронуться в путь, машинист на паровозе дает гудок. Спустя примерно секунду звук гудка доходит до последнего вагона. Если бы кондуктор на последнем вагоне, в свою очередь, дал звуковой сигнал, тот дошел бы до паровоза через такой же промежуток времени. Но вот поезд двинулся, развил скорость, мчится на всех парах. И снова загудел паровоз. Теперь звук гудка скорее, чем на остановке, доходит до последнего вагона. Ведь пока звуковые волны бежали назад, последний вагон мчался им навстречу. Наоборот, сигнал с последнего вагона дойдет до паровоза не так скоро. В этом случае паровоз оставляет позади воздух, переносящий звук. Звуку приходится догонять паровоз.