История эфира

М.В. Терентьев

ИСТОРИЯ ЭФИРА

Об авторе и книге

Истории возникновения и развития физических идей посвящено немало книг, в том числе и очень хороших. Неудивительно поэтому, что целесообразность издания этой книги отнюдь не всем казалась очевидной. Стоило, однако, скептику познакомиться с рукописью, и сомнения исчезали.

В чем же достоинство этой книги? В первую очередь, на мой взгляд, в том, что о большинстве героев автор пишет, как о живых людях, с симпатией и любовью. Откройте главу о великом Максвелле, восхищение которым автор и не пытается скрыть. Или главу о Ньютоне, физике, разумеется, не менее великом, но человеке гораздо более противоречивом; о Ньютоне, далеко опередившем в своих прозрениях и сомнениях не только современников, но и несколько поколений последователей.

Ничуть не менее интересны размышления автора о физических гипотезах и теориях. Его выводы всегда свежи и оригинальны. Впрочем, не скрою, с некоторыми утверждениями мне хотелось бы поспорить. Но спору этому уже никогда не бывать.

Автор книги, замечательный физик-теоретик Михаил Васильевич Терентьев скончался 26 сентября 1996 года. Он был удивительным человеком: умным, добрым, благородным. В минуту последнего прощания его назвали совестью теоретического отдела Института теоретической и экспериментальной физики. Михаил Васильевич — Миша — проработал там всю жизнь, придя в ИТЭФ сразу после окончания Московского инженерно-физического института.

Михаил Васильевич Терентьев (1935–1996)

Миши не стало. Но память о нем осталась в сердцах родных и друзей. Пока мы живы, он живет вместе с нами. Остались его работы по физике элементарных частиц, многие из которых стали классическими. Остался построенный его руками дом в Подмосковье. Осталась прекрасная книга, которая сейчас перед вами.

Книга эта не окончена. И не только смерть автора тому причиной. В разгар работы над книгой, когда Мише уже было за пятьдесят, он с огромным увлечением переключился на занятия супергравитацией, одним из самых передовых (и самых трудных!) направлений в современной теории элементарных частиц. А ведь обычно в таком возрасте теоретик если и продолжает активно работать, то ограничивается возделыванием участка, давно им освоенного. И в супергравитации Миша получил важные результаты.

Думаю, однако, что подари ему судьба еще несколько лет жизни, Миша вернулся бы к книге. Он рассказал бы в ней о Герце и Лоренце, об Эйнштейне и Минковском. И, конечно, о поразительном развитии представлений о физическом вакууме в современной квантовой теории поля. Но эти главы уже никогда не будут написаны. Поистине, нам дано трудиться, но не дано завершать труды наши.

И. Б. Хриплович

Новосибирск, 1999

От издателя

«Выбор названия книги требует разъяснений». Так начинает Михаил Васильевич Терентьев свою книгу, имея в виду, что в ее название входит слово «вакуум». Однако, книга вышла под другим названием, так что необходимы дополнительные разъяснения.

Дело в том, что работа Михаила Васильевича над этой книгой растянулась на многие годы. За это время название книги менялось несколько раз. И неудивительно, что в статьях, посвященных памяти М. В. Терентьева, эту книгу, принадлежащую по общему мнению «к лучшим образцам научно-художественной литературы», называют по-разному: «История вакуума» — в Сибирском физическом журнале (1997, № 1), «Теория пустоты» — в Успехах физических наук (1997, т. 167 № 7). Еще одно название — «История эфира» — указывает и сам автор (см. с. 7), считая его правильным для начала XX века, до создания теории относительности. Именно это название и выбрал издательский совет, принимая во внимание, что работа автора над книгой осталась незавершенной, и описание истории физического вакуума остановилось задолго до конца XIX века. Надеемся, читатель примет к сведению наши разъяснения, приступая к чтению этой замечательной книги.

В. Б. Филиппов

Москва, 1999

Предисловие

Вакуум, пустое пространство, в частном случае ограниченный объем, из которого устранена материл. Физически условие полного отсутствия материи никогда не может быть реализовано, даже самый совершенный вакуум содержит газ или пар в состоянии большого разрежения…

Британская Энциклопедия, 1958

Выбор названия книги требует разъяснений. В ней рассказывается об эволюции представлений о том, что такое «физический вакуум» в терминологии, принятой сейчас в теоретической физике. Но книга рассчитана на более широкую аудиторию, не только физиков-теоретиков, которые сами по себе представляют небольшое сообщество. Даже среди них лишь малая часть, а именно специалисты в области квантовой теории поля и физики элементарных частиц, действительно занимаются проблемами, имеющими отношение к современному содержанию термина «вакуум».

Определение во втором издании БСЭ[1] гласит: «Вакуум — состояние разреженного газа, заключенного в сосуд». И дальше следует описание различных вакуумных аппаратов. Бели читатель обратится к Словарю иностранных слов (см. издание 5-е, М., 1955), то найдет там ту же фразу и краткое добавление: «Вакуум создается с помощью насоса. В. применяется в электролампах, электронных приборах, химической, пищевой и др. отраслях промышленности».

Становится понятной необходимость разъяснений Чаще употребляется слово «вакуум» в техническом смысле, и выбранное название книги у многих должно вызвать неправильные ассоциации. На самом деле в ней нет ни малейшего упоминания о насосах, электролампах и применениях в промышленности. Но что делать, если по историческим причинам в современной теоретической физике область пространства, где нет ни полей, ни вещества, тоже называется «вакуум», хотя смысл этого понятия не такой, как в Словаре иностранных слов[2].

О чем же все-таки пойдет речь? В физике вообще трудно давать строгие определения терминов. В частности, понятие физического вакуума окажется разным в зависимости от глубины и точности, с которой подходят к его изучению. Для первой ориентировки читатель может считать, что узнает что-то новое о вакууме с точки зрения Британской Энциклопедии. Приведенное в эпиграфе общедоступное определение является лучшим из всех, которые удалось найти.

Бели бы эта книжка писалась в начале века, до создания теории относительности, то ее правильное название, без сомнений, должно было быть: «История эфира. Эфир — греческое слово (αιθηρ), первоначальный смысл которого — голубое небо, чистая и прозрачная атмосфера. Оно используется 2000 лет для обозначения самой тонкой, неосязаемой материи. Я не пытался выяснить, кто из древних греков впервые употребил его в таком контексте. У Гомера мы встречаем эфир как оплодотворяющее землю небо, у орфиков эфиру придается мистический смысл мировой души. В поэме Лукреция «О природе вещей» читаем:

… Кроме того, коль всему, что от старости в ветхость приходит, Время приносит конец, материю всю истребляя, Как и откуда тогда возрождает Венера животных… Как и откуда ключи и текущие издали реки Полнят моря? И откуда эфир питает созвездья?

У Лукреция эфир — вечная материя, образующая звезды и состоящая из особенно тонких и подвижных атомов, из которых, в частности, устроены звезды.

Слово «эфир» прожило богатую и полную приключений жизнь. С XVII века, в основном благодаря Декарту, оно употребляется уже не в метафизическом контексте, а для обозначения конкретной среды, свойства которой можно изучать физическими методами. Сейчас оно практически полностью истреблено в научной литературе. Концепция эфира к началу нашего века сделалась чрезвычайно искусственной, трудной и противоречивой. Она была столь сильным источником мучений для многих выдающихся физиков на протяжении последних 300 лет, что освобождение от нее явилось истинной революцией в сознании. Но если не связывать эфир с конкретными механическими представлениями, что в прошлом всегда приводило к большим трудностям, а обозначать этим словом, чисто формально, среду, где распространяются и взаимодействуют элементарные частицы и электромагнитные волны, то физический вакуум и эфир обозначают одну и ту же сущность. Поэтому дальше в тексте эфир будет употребляться на равных со словами вакуум и пустота.

Зачем нужно такое возвращение к отжившему термину? По единственной причине: чтобы в процессе рассказа не утерялась «связь времен». Эфир испытывал столько превращений на протяжении долгой истории и выдерживал столь тяжелые перегрузки, что можно надеяться, что он с легкостью выдержит еще одну. Теперь уже можно сказать без всякой натяжки, что в этой книге рассказывается об истории эфира и о том, как он выглядит в представлении современного физика-теоретика.

Почему это интересно? Дело в том, что нет никаких шансов как следует понять фундаментальные свойства материи, нельзя даже придать истинный смысл самим терминам «материя», «вещество», не разобравшись в свойствах физического вакуума или эфира. Все многообразие форм вещества, которое мы наблюдаем, является мелкой рябью над поверхностью бездонного моря — эфира.

Развитие представлений о природе эфира является увлекательной главой истории познания человеком окружающей действительности. В этом процессе он сознавал свое место в мире, изменял свои взгляды на то, что значит понимать законы Природы, учился тому, какие вопросы несвоевременно или неправильно задавать, и… — я очень хотел бы сказать: «становился скромнее». Но в действительности, это не так. Человек не стал скромнее, несмотря на то, что количество нерешенных проблем чрезвычайно возросло с дополнительным знанием.

Я не уверен, что удастся убедить скептически настроенного читателя, что абстрактные вещи, о которых пойдет речь, касаются его лично. Тем не менее, на самом деле материальные условия и духовная жизнь людей в наибольшей степени связаны с фундаментальными открытиями в науке, хотя в обыденной жизни, на малых отрезках времени, человеку свойственно игнорировать этот факт. Ту же мысль ярко выразил в своих лекциях Р. Феинман, один из замечательных физиков XX века, говоря о значении уравнений Максвелла: «В истории человечества (если посмотреть на нее, скажем, через десять тысяч лет) самым замечательным событием XIX века несомненно будет открытие Максвеллом законов электромагнетизма. На фоне этого важного научного открытия гражданская война в Америке в том же десятилетии будет выглядеть мелким провинциальным происшествием». Заметим, что эти слова сказаны американцем, для которого гражданская война, унесшая около 2 млн. жизней, — одно из самых заметных событий в истории; о нем он в подробностях знает с детства.

Чтобы «оживить» изложение, рассказывая о физических теориях, я буду говорить о людях, которые их создавали. «Обезличенные» теории многое теряют. Я надеюсь, что даже при отсутствии специальной подготовки читатель сможет разделить с автором глубокое чувство благоговения перед красотой фундаментальных законов природы и отдаст должное творческому гению конкретных, замечательных людей, благодаря которым мы многое сейчас понимаем.

В заключение хотелось бы рассказать о беседе с одним способным молодым физиком из института, где я работаю. Он горячо доказывал, что популярная литература по теоретической физике не нужна, поскольку плодит мечты вместо реального знания. Я не соглашался с ним, считая лучшим аргументом то, что такая литература существует и в этом жанре есть прекрасные образцы. Для меня нет сомнений, что кроме истинного понимания и точной информации о предмете, к которым всегда стремился мой собеседник, наука несет еще что-то, являющееся источником воодушевления. Надежда передать читателю это неформулируемое «что-то» была для меня главным стимулом в процессе работы.

Есть еще обстоятельство, о котором стоит сказать. В обществе очень велика разница в восприятии явлений, относящихся к «неживой природе», между научным работником-физиком и так называемым «простым человеком» гуманитарного склада с любым уровнем образования (наличие высшего — делу не помогает). Проблема здесь не в естественном и нормальном недостатке знаний о многих предметах, в этом равны и физики и гуманитарии, — нельзя объять необъятное. Речь о самом глубоком — о принципах, ощущении того, с каким трудом добывается реальная информация о Природе, какие мучения поколений исследователей стоят за открытием самых простых по форме, всем известных физических закономерностей, таких например, как F = ma или Е = mc2. Между тем, необходимость понимания, откуда происходят и в чем состоят основные принципы физики, как трудно они «достались», как трудно в них что-либо изменить, — это столь же неотъемлемый элемент культуры, как и знакомство с наиболее важными фактами в живописи, литературе, истории.

В XX веке должно было бы вызывать изумление массовое увлечение астрологией, магией, телепатией, пришельцами, неопознанными объектами и еще Бог знает чем. Тем не менее, все это повсеместно происходит. Можно понять наличие у ряда лиц экстрасенсорных способностей, никто не станет отрицать фактов сильного психологического воздействия одних людей на других. Но почему никогда не хватает чувства меры? Зачем отдельным людям нужно перемещать планеты и влиять на погоду, а другим искренне верить, что такое возможно? В то же время реальная Природа гораздо интересней и богаче, чем может представить самое раздраженное воображение, и она заслуживает того, чтобы отдать душевные силы на постижение ее красоты, не растрачивая их на то, что только засоряет ум. Я буду счастлив, если эта книга убедит читателя в справедливости сказанного.

Глава 1

Вакуум у древних

Историю многих важнейших понятий приходится начинать с античности, и эфир здесь не является исключением. Фантазия и здравый смысл натурфилософов древней Греции вызывает чувство глубокого удивления. Их фактические сведения о природе были поверхностны, поскольку они не владели техникой эксперимента. Не знали они в достаточной мере и математики, которая позволяет быть точным в постановке проблем и выводе следствий. Но тем не менее, их взгляд на мир содержит в зародыше все великие теории более поздних времен: атомистику, систему Коперника, дарвинизм и др. Интересно, что в их интерпретации понятия «пустоты» уже отразилась та антиномия, которая впоследствии, начиная с XVII века, будет постоянным источником затруднений для физиков многих поколений и которая разрешится лишь в XX веке с созданием релятивистской квантовой теории поля.

До нас дошло не так уж много сочинений древних греков, где рассматриваются физические вопросы. Существуют отдельные фрагменты высказываний Демокрита (460–370 гг. до н. э.), письма и некоторые (причем, не основные) сочинения Эпикура (341–270 гг. до н. э.), комментарии античных авторов к «Тимею» Платона и к «Физике» Аристотеля, сочинения Архимеда (287–212 гг. до н. э.) и Эвклида (около 300 г. до н. э.), учебные пособия Герона Александрийского (I век до н. э.). Но в полном виде сохранились лишь три крупные произведения, содержащие разработку систематической картины мира. Это «Тимей» Платона (427–347 гг. до н. э.), «Физика» (т. е. «сведения, относящиеся к природе») Аристотеля (384–322 гг. до н. э.), а также поэма Лукреция Кара «О природе вещей» (I век н. э.). Расскажем об этих сочинениях, уделяя внимание тому, что имеет отношение к нашей теме.

1.1. «Тимей» Платона

Сначала несколько слов об авторе, одном из величайших представителей греческой и мировой культуры. Он был аристократ по происхождению, царской крови, и отличался чрезвычайными способностями в различных областях. Платон известен своими литературными, философскими и социологическими сочинениями. Он добивался высших достижений в спортивных состязаниях, был высок ростом и крепко сложен. Имя Аристокл, первоначально данное ему родителями, потом было вытеснено прозвищем, произошедшим от греческого слова «platos», что значит «ширина», «широта».

Платон жил в критический период истории античности. Он родился в момент небывалого расцвета греческой культуры, в ее высшей точке. Он умирает в период быстрого, катастрофического краха афинской демократии, за десять лет до завоевания Греции македонской армией. Платон встретился с Сократом в 407 году до н. э. и был его ближайшим учеником в течение восьми лет (до осуждения и казни Сократа).

Платон (427-347 гг. до н.э.)

Потом он покинул Афины, 20 лет путешествовал, вернулся и в 80-е годы IV века до н. э. в афинском пригородном саду, Академии, организовал свою философскую школу. Платоновская «Академия» просуществовала около 900 лет (!).

«Тимей» — единственное сочинение Платона, которое можно назвать физическим или относящимся к натурфилософии. Оно написано в 60-50 годы IV века до н.э., то есть в поздний период творчества. Тимей — имя вымышленного персонажа, ученого человека, который рассказывает двум слушателям (один из них — Сократ) о строении вещества и космоса.

По Тимею-Платону существует идеальный мир, первообраз, сконструированный божеством, и есть видимый мир, подчиняющийся законам, которые способен установить человек. В этом «видимом» мире нельзя надеяться на окончательную истинность познания, можно судить только о наиболее правдоподобном. Для Платона вполне естественна попытка изобрести, если называть это современным языком, «правдоподобную теоретическую модель» строения вещества на основе интерпретации реальных фактов. Опять же с нашей, современной точки зрения, предлагаемая Платоном модель окажется чрезвычайно далекой и слишком смелой экстраполяцией из весьма скудных данных о природе, которыми он располагал. Вероятно, сам автор точно так же оценивал свое создание. Он говорит: «... не удивляйся, Сократ, если мы, рассматривая во многих отношениях много вещей, таких как Боги и рождение Вселенной, не достигнем в наших рассуждениях полной точности и непротиворечивости... Нам приходится довольствоваться в таких вопросах правдоподобным мифом, не требуя большего».

Его высказывания отличаются категоричностью, когда он обсуждает конкретные следствия, касающиеся, например, превращения видов «материи» в своей модели. Но сам выбор модели, ее основные структурные элементы — это для Платона плод свободного изобретения. Ведь критерии «правдоподобия» субъективен и не формулируется в строгих терминах. Символические образы, элементы мистики часто присутствуют в человеческом воображении. Платон, фантазируя, не ограничивает себя в применении этих средств.

Бели попытаться снять мистические одежды, то картина, предлагаемая Платоном, выглядит так. Имеется четыре вида корпускул, которые можно представлять как «молекулы», то есть структурные единицы основных, чистых форм (первообразов) материи: земли, воды, воздуха и огня. Эти корпускулы различаются размером и формой. Платон представляет их в виде правильных многогранников и допускает взаимопревращения. Ни одно вещество не предстает у него всякий раз одним и тем же. Он иллюстрирует это примером: «... Положим некто, отлив из золота всевозможные фигуры, без конца бросает их в переплавку, превращая каждую во все остальные. Если указать на одну из фигур и спросить, что же это такое, то будет куда осмотрительнее и ближе к истине, если он ответит «золото» и не станет говорить о треугольнике или других рождающихся фигурах как о чем-то сущем, ибо в мгновение, когда их именуют, они уже готовы перейти во что-то иное, и надо быть довольным, если хотя бы с некоторой долей уверенности можно по отношению к ним употребить выражение «нечто»...»

Платон приписывает молекуле «земли» кубическую форму, фигуру пирамиды (тетраэдра) — огню, октаэдра и икосаэдра — воздуху и воде. Он обсуждает, почему нужно устанавливать, именно такое соответствие и подробно разбирает, используя созданную к этому моменту математическую теорию многогранников, законы превращения молекул. Закончив, он с удовлетворением констатирует: «...пожалуй, мы с достаточной полнотой показали разнообразие видов, вытекающее из сочетания и взаимопревращения фигур».

Эти превращения осуществляются у Платона путем распада объемных фигур на плоские равносторонние треугольники, которые образуют грани пустотелых многогранников. (Куб не содержит треугольников в качестве граней, поэтому земля — стабильна и является наиболее крепкой из всех четырех форм материи.) Треугольники выступают как плоские атомы или, скорее, как элементарные частицы, если пытаться искать в этой картине аналогию с современными взглядами. Здесь фантазия Платона останавливается. Треугольники и многогранники плавают в каком-то бульоне, в той исходной природе, свойства которой уже детально не конкретизируются. Считается, что плоским треугольникам позволено растворяться и снова возникать из этого бульона, для обозначения которого используются разные термины: «воспринимающее начало», «кормилица», «мать», «пространство». Интересно, что слово «материя» Платон не употребляет в применении к этой среде. Бульон неоднороден и взаимодействует с многогранниками. Платон говорит, что неоднородности являются причиной перемещений многогранников. Как это конкретно происходит, понять трудно. Возникает ощущение, что на уровне бульона, материнской среды, которую нам хотелось бы назвать эфиром или физическим вакуумом, теория сознательно формулируется Платоном неясно. Он как бы стремится оставить этот предмет «не в фокусе». Он говорит: «... обозначив его (материнский субстрат. — М.В.Т.) как незримый, бесформенный и всевосприемлющий вид, чрезвычайно странным путем участвующий в мыслимом, и до крайности неуловимый, — мы не слишком ошибемся».

Чрезвычайно интересна вера Платона, что правдоподобное приближение к идеальной конструкции мира нужно искать в простейших геометрических структурах и следует руководствоваться в этом критериями математической красоты. Вряд ли стоит обсуждать, насколько хороши в количественном отношении следствия «теории» Платона-Тимея. Для этого она недостаточно жестко сформулирована, в ней есть, как мы уже отмечали, сознательно подчеркиваемый автором налет условности, приблизительности. Но образная, живая картина, которую вызывает «Тимей» у современного читателя-физика, в некоторых чертах поразительно напоминает флуктуации и превращения в мире элементарных частиц.

Для Платона проблема вакуума лежит за пределами познания. Можно представить, что при дополнительной информации он мог бы на несколько ступеней углубить свой анализ, но все равно, на каком-то этапе он обязательно должен остановиться и все неизвестное отправить в ведение верховного разума. Вопрос, как устроен мир «на самом деле», для него не имеет смысла, поскольку человек не способен установить непосредственный контакт с первообразом. Существует знаменитая картина платоновской пещеры, обитатели которой сидят спиной к входу и воспринимают события из внешнего мира по теням, которые проецируются перед ними лучами света, проникающими через вход. Им не дано ни обернуться, ни выйти наружу. В аналогичном положении Платон представляет себе людей на Земле, пытающихся составить свое представление о Природе, руководствуясь тем, что им дано в ощущении.

Платоновская позиция характеризует определенный чистый тип мышления, который впоследствии не раз будет реализовываться в истории физики. Но почти одновременно в античности нашли свое воплощение два других чистых типа. Один выразился в творчестве Демокрита, другой — Аристотеля.

1.2. Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар

Найти одно причинное объяснение для меня лучше, чем овладеть персидским престолом

Демокрит

Демокрит родился в Абдерах, крупном по тем временам торговом городе на севере Греции. По-видимому, он прожил долгую жизнь, но нет надежной информации о его трудах и его судьбе. О его работах мы знаем по изложениям других людей, в частности, Аристотеля. Картина природы Демокрита подверглась некоторой модификации у Эпикура и была в поэтической форме описана в поэме Лукреция Кара.

По разным источникам, Демокрит жил в период с 460 по 370 годы до н. э. Он происходил из богатого и знаменитого рода. Все доставшиеся ему в наследство деньги он потратил на путешествия. За это его судили: по греческим законам растрата отцовского имущества являлась серьезным преступлением. Но он был оправдан, так как ему удалось доказать, что в своих путешествиях он приобрел обширные знания. В конечном счете, горожане признали Демокрита мудрецом и выделили денежное содержание, которое позволило ему продолжать научные занятия. Приблизительно в 420 году до н.э. Демокрит был в Афинах. Там он видел Сократа, но, по-видимому, с ним не общался. По преданию, Демокрит сам прервал свою жизнь, когда почувствовал, что стал совершенно немощен.

Демокрит (460-370 гг. до н.э.)

Демокрит был учеником милетского философа Левкиппа и, возможно, многие элементы своей системы заимствовал у учителя. Его основные сочинения: книги «Малый Миро-строй» и «Большой Мирострой», несколько десятков трактатов и 9 книг «Причин». К сожалению, как уже упоминалось, все это не сохранилось. Многие авторы расходятся во мнениях, какие утверждения есть, а каких нет у Демокрита, но мы не будем акцентировать внимание на разночтениях.

Его картина природы — это прямолинейный материализм. В целом, при серьезном анализе она не выдерживает никакой критики, но в своей наивной простоте передает, как мы знаем теперь, некоторые существенные черты реальности. Основные элементы этой картины таковы. Все тела состоят из атомов, которые неделимы и имеют неизменную форму. Число атомов бесконечно, число различных типов атомов тоже бесконечно. Атомы свободно несутся в пустоте, изменяя характер движения только в результате столкновений. (В изложении некоторых авторов Демокрит допускает также «вибрацию» атомов, самопроизвольную «тряску по всем направлениям».) Атомы и их простые сочетания не имеют качеств (таких как цвет, запах, вкус и т.п.), но отличаются формой (атом формы А ведет себя иначе по сравнению с атомом формы В, то есть А ≠ В). Важен также порядок расположения атомов (АВ ≠ ВА) и их ориентация в пространстве. Демокрит не обсуждал, какие формы и сочетания атомов соответствуют наблюдаемым физическим телам. Лишь атомам огня он приписывал форму шара.

Пустота, где движутся атомы, безгранична, лишена формы и всяких признаков бытия. Время вечно, и вечно движение. Хаотичное движение атомов приводит к их слипанию и образованию тел (атомы цепляются друг за друга при контакте, поскольку у них есть выступы, впадины, крючки и пр.). Хаотичное движение в больших масштабах приводит к образованию вихрей, из которых создаются бесчисленные миры. Миры рождаются и погибают, но Вселенная вечна. «Ничто не возникает из ничего».

В картине принципиально нет места для Высшего Разума, для Творца. В основе она полностью детерминирована, случайность — результат только неполного знания. Но если бы в какой-то момент удалось зафиксировать положения и скорости атомов, дальше все, что произойдет в мире, можно было бы в принципе предсказать. Тот же факт в несколько ином изложении приводит к совсем грустным следствиям. Действительно, мы не знаем координаты и скорости атомов, но какие-то, пусть неизвестные нам значения, они уже приняли в данный момент. Это значит, что все дальнейшее предопределено, в том числе все наши радости и печали, мы лишь автоматы, выполняющие то, что уже задано бесконечно давно. В этом «демокритовский фатализм». В связи со сказанным очень странно звучат строки из Данте:

Я увидал: учитель тех, кто знает, Семьей миролюбивой окружен, К нему Сократ всех ближе восседает, И с ним Платон, весь сонм всевидца чтит. Здесь тот, кто мир случайным полагает, Философ знаменитый Демокрит...

В приведенном отрывке описывается самая удаленная, внешняя кайма, охватывающая круги Ада. Именно сюда поместил Данте греческих мудрецов. В первой строке несомненно говорится об Аристотеле как о самом славном философе, как об учителе учителей. Имя же Демокрита почему-то связывается со случайностью, что несправедливо.

Именно полная предопределенность не устроила Эпикура, когда он попытался сформулировать нормы и принципы правильного человеческого поведения в рамках картины Демокрита. В мире, где нет ничего, кроме пустоты, в которой несутся неделимые атомы, проблему моральных категорий, действительно, нелегко обсуждать.

Эпикур (371-270 гг. до н.э.)

Эпикур родился на острове Самосе и жил с 371 по 270 год до н.э. Его отец — учитель афинянин. В 306 году Эпикур основал в Афинах философскую школу «Сад». От Эпикура до нас дошли лишь несколько писем, кратко излагающих содержание его книги «О природе», отдельные цитаты из этой книги в произведениях других авторов и собрание его сочинений на моральные темы. Высказывания о нем весьма разноречивы. Известно, например, что платоники сильно его не любили. Цицерон и Плутарх пишут об Эпикуре, что он был чрезвычайно честолюбив и завистлив, плохо разбирался в вопросах естествознания и стремился очернить своих предшественников. «Все, что у него хорошо, целиком взято из Демокрита, а все, что он меняет, он только портит» — таково мнение Цицерона. Неясно, в какой мере эти высказывания действительно характеризуют Эпикура как личность, но очевидно, его учение оценивалось неоднозначно.

Тем не менее, Эпикур добавил к системе Демокрита следующий важный элемент. Помимо прямолинейных траекторий он разрешил атомам двигаться по сложным кривым, предположив, что возможны блуждания в стороны. (Подобная мысль в неразвитой форме уже высказывалась раньше, вспомним, например, замечание о «тряске» и «вибрациях» атомов у Демокрита.) Такие, не обусловленные какой-либо внешней силой, блуждания устраняют «сквозную причинность» (термин, введенный К. Марксом в связи с теорией Демокрита). Некоторые современные авторы усматривают в спонтанных отклонениях Эпикура связь с квантово механической неопределенностью, хотя аналогия здесь очень далекая.

Не трудно понять, почему оказалась столь живучей и привлекательной эта весьма наивная картина природы, почему выбор между Платоном и Демокритом стал впоследствии важным для людей, по роду деятельности весьма далеких от натурфилософии. Удивительно, что аристократ Платон сумел уже тогда оценить социальные последствия материалистической системы взглядов: из-за нее «... молодые люди впадают в безбожие... и вследствие этого происходят революции».

Наше знакомство с учением Демокрита и Эпикура мы закончим поэтическими иллюстрациями из Лукреция. Лукреций Кар в своем мировоззрении следует Эпикуру и не добавляет от себя ничего нового по существу. Он жил в первом веке нашей эры, родился, по-видимому, в Помпеях. О его жизни известно немного, но зато его поэма «О природе вещей» полностью сохранилась. Это грандиозное сочинение, где автор рисует великую картину Бытия, затрагивая широчайший спектр проблем от атомов до человеческих отношений.

Лукреций Кар (99-55 гг. до н. э.)

Вселенная по Лукрецию безгранична и однородна:

... Нет ни краев у нее и нет ни конца, ни предела. И безразлично, в какой ты находишься части Вселенной. и далее: Всю, самое по себе, составляют природу две вещи. Это во-первых тела, во-вторых пустое пространство, Где пребывют они и где двигаться могут различно.

Вещи или тела состоят из неделимых атомов. Основной умозрительный аргумент в пользу атомизма следующий: если бы тела дробились бесконечно, то мир был полон бесконечным разнообразием форм. Кроме того:

Если не будет, затем, ничего наименьшего, будет Из бесконечных частей состоять и мельчайшее тело... Чем отличишь ты тогда наименьшую часть от Вселенной? Ровно, поверь мне, ничем.

Аргументация кажется очень убедительной. Интересно, что позже ее использует И. Ньютон. Но нам не раз представится возможность наблюдать, как попытка выяснить устройство бытия путем рассуждений приводит разных людей к совершенно противоположным выводам.

Атомы у Лукреция плотные просто по определению: Ибо, где есть то пространство, что мы пустотой называем, Тела там нет, а везде, где находится тело, Там оказаться не может пустого пространства. Значит, начальные плотны тела, и нет пустоты в них.

Пустота — это существенный элемент всей картины:

Если ж пространства иль места, что мы пустотой называем, Не было б вовсе, тела не могли бы нигде находиться И не могли б никуда и двигаться также различно.

Но проблема движения и передачи усилия через пустоту даже на наивном уровне не может быть решена в описываемой картине. Лукрецию не случайно приходится делать довольно странные с современной точки зрения количественные высказывания:

... никогда никакую нигде не способна Вещь задержать пустота и явиться какой-то опорой, В силу природы своей постоянно всему уступая. Должно поэтому все, проносясь в пустоте без препятствий, Равную скорость иметь, несмотря на различие в весе.

Вес атомов считался их внутренним свойством. В исходной теории Демокрита под действием веса атомы должны были бы двигаться к центру Земли. Введенные позже хаотические отклонения служат для того, чтобы объяснить возможность столкновений. Но у них есть еще одна функция:

Бели ж движения все непрерывную цепь образуют И возникают одно из другого в известном порядке ... Как у создании живых на Земле, не подвластная року, Как и откуда, скажи, появилась свободная воля?

Трудно удержаться, чтобы не привести комментарий Цицерона в связи с идеей спонтанных отклонений: «Ничего более позорного не может случиться с физиком».

Конкретные приложения теории у Лукреция имеют иллюстративный характер и не разработаны детально. Но все-таки имеет смысл упомянуть механизм создания и переноса оптических изображений, поскольку аналогичная идея будет повторяться впоследствии:

Есть у вещей то, что мы за призраки их почитаем. Тонкой, подобно плеве, от поверхности тел отделяясь, В воздухе реют они, летая во всех направленьях... Легким, во-первых, вещам, из мелких тел состоящим, Чаще, чем всяким другим, быстрота, очевидно, присуща... Значит, подобным путем непременно и призраки могут Неизмеримую даль пробегать во мгновение ока...