Торжество закона и укрепление материализма во второй четверти XX века

Позднее, в ходе развития современной физики, история с «опровержением» основного закона движения повторялась не раз.

Стоило только появиться на горизонте физики новой трудности, как идеализм начинал подсказывать физикам мысль о том, что выход надо искать в отказе от закона сохранения энергии; некоторые философски неустойчивые ученые поддавались соблазну; они начинали предлагать решения, связанные с отказом от основного положения материализма, вместо того, чтобы искать решения в дальнейшем углублении наших представлений о строении движущейся материи и о превращении ее видов; короче говоря, эти ученые под влиянием идеализма начинали искать выход из трудностей не в прогрессивных философских выводах из успехов естествознания, а в философской реакции.

 

Приведем два случая. В начале 20-х годов нынешнего века теория Н. Бора, игравшая тогда центральную роль в физике атома, испытывала огромные трудности теоретического характера. Нильс Бор — один из самых выдающихся физиков современности. Ему принадлежит заслуга создания в 1913 г. теории строения атома на основе сочетания планетарной электронно-ядерной модели Резерфорда и квантовой теории Планка — Эйнштейна. Теория Бора сделала особенно крупные успехи в 1921 г., когда Бору удалось раскрыть физическую основу периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева и, в частности, пролить свет на такой сложный и запутанный вопрос, как выяснение особенностей и границ семейства редкоземельных элементов (лантаноидов).

 

Последовавшее в 1923 г. открытие предсказанного Бором на основе его теории элемента № 72 (названного гафнием) было таким же триумфом боровской теории, каким по отношению к периодическому закону Менделеева было открытие галлия. Можно смело сказать, что к тому времени Бор сделался одним из ведущих ученых всего мира наряду с Резерфордом, Планком, Эйнштейном и др.

 

Однако теория Бора, при всей ее прогрессивности и даже революционности, все же была только первым приближением к истинной картине, отражающей внутриатомные процессы. Как первое приближение, она была далека от совершенства. Ее недостатки обнаружились вскоре же, когда, наряду с успехами, на ее пути возникли препятствия и трудности, оказавшиеся для нее непреодолимыми. Эти трудности проистекали от нерешенности общего вопроса о физической природе света, а также и вещества. Было установлено, что свет поглощается и излучается дискретными порциями (квантами), а распространяется непрерывными волнами. Это прямо противоположные следствия первоначально никак не были связаны между собой; они попросту исключали одно другое.

 

В теории Бора огромное место занимал процесс поглощения и излучения светового кванта электроном. С этим было связано объяснение перескоков электрона с одной орбиты в атоме на другую.

 

Чтобы примирить волновую и квантовую теории света, некоторые ученые в 1924 г. предложили отказаться от закона сохранения энергии. Их гипотеза строилась на том, что в каждом отдельном атомном процессе энергия может создаваться и разрушаться. Поэтому незачем считать, что квант, излученный одним атомом и поглощенный другим атомом, сохраняется на всем пути между обоими атомами. Достаточно допустить, что в первом атоме данная порция энергии (квант) уничтожилась, обратилась «в ничто», а во втором атоме одновременно с этим такая же ее порция (квант) создалась «из ничего». Казалось бы, что тогда сразу же отпадет всякая трудность с объяснением, почему прерывно излученная энергия распространяется волнообразно, следовательно, непрерывно, а затем поглощается вновь прерывной порцией. Противоречие, по мнению этих ученых, устраняется очень просто: волновое поле никакой энергии не несет, а поэтому вне атома (в поле) энергия не распространяется. Она творится и разрушается в самом атоме, и мы воспринимаем это как ее поглощение и излучение.

Итак, был сделан вывод, что закон сохранения энергии не есть строгий, абсолютный закон природы и что к элементарным физическим процессам он неприменим совершенно. Однако, когда в элементарных процессах энергия создается и разрушается, то происходит это так, что примерно столько же процессов сопровождается созданием энергии, сколько их сопровождается ее уничтожением. При чрезвычайно большом количестве этих процессов в общем итоге уничтоженная энергия компенсируется созданной энергией, и в среднем получается так, как будто энергия сохраняется; но так, по мнению тех же ученых, получается только в среднем. На этом основании самый закон сохранения энергии поторопились объявить статистическим.

 

В этом отношении эти физики целиком последовали примеру Пуанкаре, который, как мы видели, тоже не задумался ради объяснения не изученного еще явления радиоактивности отказаться от наиболее фундаментального закона современной физики.

 

Совершенно ясно, что если признать, в противоположность высказанному выше мнению, закон сохранения и превращения энергии абсолютным законом природы, как его определил Энгельс, то объяснение новых фактов и открытий надо искать не в отказе от этого закона, а как раз напротив, на его основе80. Вот почему можно было заранее предсказать, что современные физики, как в свое время Пуанкаре, потерпят неудачу в попытке построить новую физическую теорию или уточнить старую, основываясь на отказе от закона сохранения энергии, и что, напротив, действительный ход науки, опираясь именно на этот закон, приведет к новым открытиям, все более укрепляющим позиции материализма.

 

Так это и случилось в действительности. Уже в следующем, 1925 г., было экспериментально установлено, что гипотеза о перманентном уничтожении и рождении энергии «из ничего» не соответствует фактам. Доказательством послужило открытое еще в 1923 г. явление Комптона. Из этого открытия следовало, что когда встречаются электрон и фотон, то между ними происходит обмен энергией согласно закону сохранения энергии. После точной опытной проверки было установлено, что в каждом отдельном (элементарном) столкновении частиц фотон теряет часть энергии, а электрон одновременно и вполпе закономерно приобретает точно такую же часть энергии; этот факт нельзя было объяснить иначе, как только передачей части энергии от фотона к электрону, а следовательно, ее сохраняемостью 81.

 

Таким образом, названная выше гипотеза отпала, и сами авторы вскоре же отказались от нее.

 

Но возникает естественный вопрос: что стало бы с наукой, если бы физики последовали тогда за этой гипотезой, поверив, что выход из противоречия между дискретной и волновой природой света действительно лежит в отказе от закона сохранения энергии? Если бы физики успокоились на этой идеалистической мысли, то, кроме научного застоя, ничего бы из этого не получилось.

 

Между тем действительный выход из создавшегося противоречия лежал, разумеется, не в отказе от названного закона, а в более глубоком, по сути дела, диалектическом признании, что противоположные свойства света — дискретный и волновой его характер — это не оторванные друг от друга полярности, а неразрывно связанные между собой стороны единого материального процесса; они существуют реально только в своем нераздельном единстве. В 1923—1924 гг. эту мысль Луи де Бройль распространил на все материальные частицы и тем самым заложил основу новой волновой теории материи. Через два года Шре-дингер вывел свое знаменитое волновое уравнение. В физике начался новый этап революции, причем и на этот раз был полностью удержан закон сохранения энергии в качестве общего фундамента новейшей физики.

 

Попытка спасти старую теорию атома путем отказа от сохранения энергии была буквально сметена развитием физики. Она рухнула под влиянием начавшегося нового этапа революции в физике.

 

Но через несколько лет, в 1927—1930 гг., явился снова, казалось бы, удобный повод к тому, чтобы попытаться опровергнуть закон сохранения энергии, причем на сцену вновь выступило явление радиоактивности. Речь идет о так называемом спектре бета-излучения. Еще Резерфорд показал, что радиоактивные вещества могут выделять три рода лучей:      альфа-лучи (положительно заряженные

 

ядра гелия), бета-лучи (отрицательные электроны) и гамма-лучи (очень жесткие электромагнитные лучи типа рентгеновских). При тщательном исследовании распределения энергии между электронами, образующими бета-излучение, обнаружилось следующее явление, казалось бы, неприятное для сторонников закона сохранения энергии. Оказалось, что электроны «вылетают» (как тогда говорили) из ядра со всевозможными скоростями, которые, однако, не превышали некоторой максимальной величины; свойства же ядра до и после этого «вылета» не зависели от скорости, следовательно и от энергии вылетавших бета-частиц (электронов); получалось так, что все равно — много или мало унесет с собой электрон энергии, никакой разницы для оставшегося ядра это не составляет. При этом бета-частицы разных скоростей «вылетали» с одинаковой вероятностью.

 

При строгом подсчете оказалось, что только для электронов, обладающих максимальной скоростью, следовательно и максимальной энергией, соблюдается закон сохранения энергии. Другие же электроны обладают меньшей энергией, чем это требуется этим законом. Получалось так, как будто часть энергии куда-то бесследно исчезает; казалось, что на этот раз на самом деле получено неопровержимое экспериментальное доказательство того, что энергия не сохраняется. Идеалисты торжествовали. Некоторые философски неустойчивые ученые снова поспешили сделать вывод о том, что закон сохранения энергии нарушен и что поэтому он не должен больше рассматриваться как абсолютный закон природы.

 

Такой вывод вполне гармонировал с опровергнутой ранее гипотезой. Но и на этот раз отказ от основного закона движения оказался слишком поспешным и необоснованным.

 

Правильный выход из создавшегося затруднения вскоре был найден, причем опять-таки не путем отказа от названного закона, а целиком на его основе. В 1931 г. В. Паули высказал предположение, что при бета-излучении вылетает не только электрон, а одновременно с ним вылетает еще и другая легкая частица, которая получила название «нейтрино». Это предположение оказалось как нельзя более кстати для того, чтобы его можно было противопоставить антиматериалистической гипотезе об уничтожении энергии. Противники этой гипотезы, строго следуя закону сохранения энергии, категорически отбросили мысль о том, что энергия (движение) может уничтожаться. Если же у некоторых электронов недостает части энергии, которую потеряло ядро, то, следовательно, надо допустить, что другое «что-то» ее с собой уносит. Значит, существуют какие-то еще нам неизвестные и пока неуловимые частицы материи, которые наряду с электронами выделяются при бета-излучении и уносят с собой остальную часть энергии, теряемую ядром при бета-распаде. По-этому-то и невозможно обнаружить ее у электронов. Такие частицы (если они существуют) должны быть электро-нейтральными и чрезвычайно легкими, иначе их можно было бы обнаружить и уловить физическими приборами. Эти частицы и есть нейтрино 82.

 

Сторонники идеалистической гипотезы иронизировали, что нейтрино придумано только для того, чтобы спасти закон сохранения энергии. Но иронизировали они недолго. Вскоре же обнаружилось (на основании подсчета суммарного значения так называемого «спина» частиц), что и с точки зрения значения спина обязательно надо было допустить, что при бета-излучении в паре с электроном «вылетает» (точнее, «рождается») легкая нейтральная частица, какой как раз и является нейтрино. Итальянский физик Э. Ферми развил стройную теорию бета-распада, исходя из представлений о нейтрино. Позднее понятие о нейтрино сыграло существенную роль в выработке представления о мезонах и других элементарных частицах.

 

Все это показывает, что стремление материалистически мыслящих физиков удержать закон сохранения энергии (движения) в качестве основного и абсолютного закона природы привело к ряду новых замечательных открытий, которые ускользали от внимания физиков, предпочитавших отказываться от сохранения энергии и вследствие этого становившихся на ложный путь.

 

Эти примеры замечательны тем, что наглядно показывают, что всякий отказ от основных положений материализма в физике, всякая дань идеализму заводит мысль физиков в тупик и мешает ей находить дорогу к новым открытиям.

 

Неудачные попытки некоторых ученых, возможно, не имели бы места, если бы своевременно был усвоен поучительный опыт поражения Пуанкаре и его сторонников, наблюдавшийся всеми физиками и философами в начале нашего века. К сожалению, не все физики и не все философы склонны делать выводы из опыта истории науки.

 

Так получали отпор все нападки идеалистов, полу-идеалистов и просто философски запутавшихся ученых на закон сохранения и превращения энергии, который в XX в., как и в XIX в., неизменно служил основным положением материализма, подкрепляя тезис о вечности материи и движения.

Категория: Философия | Добавил: fantast (22.01.2019)
Просмотров: 73 | Рейтинг: 0.0/0