Жизнь науки - С. Капица

Это мы должны учитывать при оценке новых пониманий атома и химического элемента, проникающих в нашу современную науку. Они слагаются среди неустановившейся, изменяющейся, все еще мало нам известной картины космоса. Атомы и элементы — древние интуиции античной мысли — непрерывно меняют в этой новой, все еще полной противоречий, обстановке свой облик и приобретают новые формы.

Каждый химический элемент отвечает для нас особому атому или атомам, определенно точно отличным по своему строению от других атомов, соответствующих другим химическим элементам. Атом науки XX в. не есть атом древних мыслителей — эллинов и индусов — или мусульманских мистиков средних веков и ученых нашей цивилизации последних четырех столетий. Это совершенно новое представление, новое понятие. И если исторически корни современных понятий могут быть сведены к атомам и к элементам древней науки и философии, изменения, которые онп претерпевали, так велики, что от старого остались одни лишь названия. Все изменилось коренным образом.

Может быть, было бы правильнее дать «атому» XX в. новое название. Это можно было бы сделать без всякого ущерба для исторической правды.

Наш атом совершенно не похож на материю, которую он образует. Законы, к нему относящиеся, не тождественны с законами образованной им материи. В материи, в ее химических и физических свойствах мы наблюдаем лишь общие, статистические проявления больших совокупностей атомов, которые выявляют в смутной и сложной форме лишь часть, кажущуюся ничтожной, свойств самого атома и его внутреннего строения.

Глубока грань, разделяющая научное построение окружающего нас мира и нас самих в том их проявлении, которое обусловливается нашими органами чувств (макроскопический разрез космоса), от того научно построяемого космоса, где царит атом (микроскопический разрез космоса). Основные физические представления, как и методика научного мышления, претерпевают в этих проявлениях коренное изменение. Понятие физической причинности резко меняется, углубляется путем разрушения вековых о нем представлений, как только мы научно проникаем в мир атомов. Третий разрез космоса сейчас вырисовывается благодаря успехам астрономических наблюдений и исканий XX в.— мир пространства-времени в его научном охвате большими величинами, несоизмеримыми, как и атомный мир, с данными наших органов чувств.

Эти три представления о мире, о реальности, научно охватываемой,— три «неоднородных пласта реальности»— не согласованы. Все находится в подвижном созидании — научном и философском.

Атом и химический элемент, с ним связанный, проникают во все три формы миропредставления. Кажется очень правдоподобным, что при попытках дальнейшего обобщения получит большое значение то течение научного синтеза, которое выдвинул в середине XVIII в. великий сербо-хорватский мыслитель Руджиеро Боскович (1711—1787) и которое сейчас все больше обращает на себя внимание.

Но атом не есть бесформенный и бесструктурный «центр сил», в закономерной совокупности которых мыслил материю и мироздание Боскович.

История этого течения мысли, по-видимому, намечающего путь научной мысли будущего и им чреватого, еще не написана. Другой великий натуралист, современник Босковича, шотландец Джеймс Геттон (1726— 1797) одновременпо и независимо подходил к тому же миропредставлению, создавая основы современной геологии.

Единого целого научного миропредставления еще нет.

Но бесчисленные новые факты, проявляющие строение реальности, природы, во всех ее разрезах, неуклопно сводят нашу мысль в ее наибольшем углублении к миру атомов и еще дальше — к строящим атомы мельчайшим индивидам, реальным едпппцам пространства-времени.

Факты вызвали создание новых научных дисциплин, отличных от прежних, изучавших материю — совокупность бесчисленных атомов — под статистическим углом зрения.

И мы в XX столетни являемся свидетелями расцвета этого рода новых наук— наук об индивидуальных атомах — физики атомов, радиологии, радиохимии и последней выявившейся — геохимии, небольшой части астрофизики.

Геохимия научно изучает химическпе элементы, т.е. атомы земной коры и насколько возможно — всей планеты. Она изучает их историю, их распределение и движение в пространстве-времени, их генетические на нашей планете соотношения. Она резко отличается от минералогии, изучающей в том же пространстве и в том же времени историю Земли лишь историю соединений атомов — молекул и кристаллов. В этой строго ограниченной земной планетной области геохимия открывает те же явления и законы, существование которых мы могли до сих пор только предчувствовать в безграничных областях небесных пространств. Для цр.с в настоящее время очевидно, что химические элементы не распределены в беспорядке в сгущениях материи этих пространств, в туманностях], звездах, планетах, атомных облаках, космической пыли. Их распределение зависит от строения их атомов.

Есть атомная геометрия пространства-времени, выражаемая в истории и распределении атомов — на всем протяжении и на всем делении космоса — в крупном и в мелком — в строении космической туманности или мельчайшего организма.

Одни и те же законы господствуют как в великих небесных светилах и в планетных системах, так и в мельчайших молекулах, быть может, даже в еще более ограниченном пространстве отдельных атомов.

Более двух с половиной веков назад один из крупнейших ученых, голландец X. Гюйгенс (1629—1695) выяснил неизбежность тождественности материи и сил Вселенной и проявлений жизни на всем ее протяжении. Тождественность материи и сил вытекала из законов тяготения его современника И. Ньютона. Она охватывала и картезианскую философию, которая господствовала в умах физиков и на десятки лет — до 1730—1740 гг.— задержала понимание научных открытий и научных обобщений Ньютона (1676). XVII век внес окончательно в научнофилософское понимание вселенной от времени до времени проявлявшееся в течение столетий представление о единстве, выражаясь современным языком, материи и энергии на всем протяжении космоса, пространства-времени. Но Гюйгенс был одним из немногих, который ясно выразил и неизбежное отсюда следствие единства в космическом аспекте изучаемой нами в биосфере жизни.

Через* 150 лет после Гюйгенса англичанин В. Гюггинс установил путем научного опыта и наблюдения спектральным анализом тождественность химических элементов, т.е. атомов, для звездных миров с их земным проявлением. Творческий взрыв идей, который мы переживаем, не расшатал этого основного положения. Он выразил его в новом понятии о тождественности основных элементов, электронов, нейтронов и протонов, выявляющихся сейчас положительных электронов (позитронов), из которых построены атомы, т.е. химические элементы, и о генетической — хотя и сложной — связи, существующей между атомами различного строения.

Изучая законы и правильности истории элементов нашей планеты, изучая строения земных атомов, мы изучаем тем самым законности мельчайших пространств и мельчайших мгновений, неразрывно связанных с великим целым космоса. Между ними существуют глубокие аналогии и даже нечто большее, чем аналогии.

Протоны, электроны, нейтроны, позитроны, фотоны, кванты охватывают все пространство-время, все три разреза космоса. Они же строят и охватывают атомы. Но химические проявления атомов, изучаемые в геохимии, являются только небольшой частью связанных с этими основными элементами космоса явлений.

Химия космоса и геохимия — атомная химия планеты в пространстве-времени космоса — являются небольшой, хотя и важной чертой в изучаемой наукой реальности.

Но надо помнить и сейчас же отметить, что не химические явления и не химические свойства атомов (химические элементы) определяют материальный субстрат пространства-времени, составляют преобладающую массу, выявляемую при изучении реальности.

ХАББЛ

Эдвин Пауэлл Хаббл родился в г. Маршфилд, штат Миссури, США. Он окончил сначала Члкагский, а затем Оксфордский университет, где изучал право. Однако Хаббл с юности увлекался астрономией и, оставив юриспруденцию, поступил наблюдателем в Иерксскую обсерваторию. После недолгого участия в военных действиях во время первой мировой войны Хаббл вернулся в Америку и стал сотрудником знаменитой обсерватории Маунт Вильсон. В штате Вашингтон прошла затем вся жизпь Хаббла, Хаббл впервые показал, что далекие туманности — это скопления звезд, используя связь между светимостью и периодом переменных звезд, он определил расстояния до внегалактических объектов. Лучевую скорость их движения можно было определить по смещению лилий спектра туманностей, и на основании своих наблюдении в 1929 г. Хаббл пришел к выводу, что внегалактические туманности удаляются от наблюдателя со скоростью, пропорциональной расстоянию до них. Следовательно, можно было думать, что некогда вся материя Вселенной была сосредоточена в существенно меньшем объеме, чем сейчас. Красное смещение и его интерпретация как эффекта Допплера при разбеганпи галактик нашли свое объяснение в модели расширяющейся Вселенной, предложенной в 4922 г. советским физиком и математиком А. А. Фридманом, который впервые дал нестационарные решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна.