Чем мир держится?

Впрочем, и для Ньютона «личное вмешательство» высших сил в механизм тяготения тоже не могло быть в конечном счете обязательным и серьезным. Еще до первого издания «Начал» он искал решения проблемы и, как ему на время показалось, нашел. В 1679 году в письме Роберту Бойлю, тогдашнему президенту Лондонского Королевского общества, было впервые выдвинуто предположение об эфире, некоем вездесущем тонком веществе, имеющем разную плотность. Чем ближе то или иное тело к центру тяготения, тем более «тонкие» частицы эфира заполняют поры тела, вытесняя частицы более грубые. Насыщение частицами эфира и есть механизм, заставляющий тело падать на Землю.

В первое издание «Начал» эти предположения не попали. Но они появились во втором издании другой работы Ньютона — «Оптики».

А последний абзац «Начал» в их окончательной форме гласит: «Теперь следовало бы кое-что добавить о некотором тончайшем эфире, проникающем во все сплошные тела и в них содержащемся, коего силою и действиями частицы тел при весьма малых расстояниях взаимно притягиваются, а при соприкосновении сцепляются, наэлектризованные тела действуют на большие расстояния, как отталкивая, так и притягивая близкие малые тела, свет испускается, отражается, преломляется, уклоняется и нагревает тела, возбуждается всякое чувствование, заставляющее члены животных двигаться по желанию, передаваясь именно колебаниями этого эфира от внешних органов чувств мозгу и от мозга мускулам. Но это не может быть изложено вкратце, к тому же нет и достаточного запаса опытов, коими действия этого эфира были бы точно определены и показаны».

Массу вещей объясняет здесь Ньютон «силою и действиями» эфира. Но в этом списке нет… тяготения! Для тяготения Ньютон теперь отказался искать причину в действиях эфира.

Несколькими строчками раньше он просто констатировал, что «эта сила происходит от некоторой причины, которая проникает до центра Солнца и планет без уменьшения своей способности…»; далее, напомнив свойства силы тяготения, написал свое знаменитое: «Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю». И… тут же, в приведенном выше последнем абзаце «Начал», изложил самую настоящую гипотезу о роли эфира в веществе и живых организмах. Словом, придумав эфир для объяснения гравитации, Ньютон затем использовал эту идею для чего угодно — только не для первоначальной своей цели.

Последователи Ньютона, в отличие от него, не делали при придумывании гипотез исключения для силы тяготения. Тем более, что идея дальнодействия противоречила самой материалистической сути физики, и мучительные сомнения Ньютона составили только первый акт «трагедии дальнодействия».

В XVIII–XIX веках появляются, как грибы после дождя, все новые и новые предположения ученых разных стран, долженствовавшие объяснить причину тяготения.

Пожалуй, можно выделить тут гипотезы двух сортов: вихревые и корпускулярные — от слова «корпускула», то есть «частица».

По мнению швейцарского математика Иоганна Бернулли, некое бесконечно тонкое вещество выбрасывается во все стороны из центров вихрей космических (где, между прочим, образуются солнца), затем оно сгущается в капли и возвращается обратно к центрам вихрей. По пути это «тонкое вещество» проникает — опять-таки — в поры всех обычных тел и увлекает эти тела в своем центростремительном движении.

Французский физик XVIII века Лесаж тоже прибег к помощи «сверхтонкой материи», ультрамалых частиц, которые носятся в пространстве во всех направлениях, «толкая» встречающиеся на их путл обычные тела. Два тела притягиваются друг к другу постольку, поскольку они защищают друг друга от части этих толчков; каждое тело получает меньше ударов с той стороны, которой оно обращено к другому, вот так и возникает сила тяготения.

Есть немало способов опровергнуть эту гипотезу. Вот только один из них. Любая планета, в том числе и Земля, должна бомбардироваться со всех сторон корпускулами Лесажа. Поскольку она движется в пространстве вокруг центрального светила, то количество встреч с гипотетическими частицами больше у той части планеты, что обращена в сторону движения. Поэтому столкновений, которые тормозят планету, больше, чем таких, которые ее подгоняют. Должно происходить постоянное замедление движения планет. Земля, к примеру, давно должна была, как показывают расчеты, остановиться и, следовательно, упасть на Солнце. Но этого нет и как будто не предвидится. И тем не менее в разных вариантах и модификациях идея Лесажа умирала и воскресала на протяжении и XIX и даже XX века. Таился в ней некий соблазн, связанный с тем, очевидно, что такая модель тяготения была наглядна, ее легко себе представить. Но не всегда, увы, верно то, что легче понять. Почти все гении физики — от Ломоносова до Эйнштейна, и очень многие «просто» талантливые ученые любили говорить о простоте природы, понимая эту простоту по-своему. Не случайно многие современные физики полагают, что теория относительности проще Ньютоновой теории тяготения потому, в частности, что она не нуждается ни в дальнодействии, ни в эфире.

С учением Ньютона кое в чем повторилось, пусть в других временных масштабах, то же, что когда-то произошло с учением Аристотеля. Ньютонова физика стала претендовать (примеры этого приводились выше) на объяснение явлений, которые не имели к ней никакого отношения. А ее философские основы, к середине XIX века уже абсолютно устаревшие, сдерживали развитие физического знания далеко за пределами механики и теории тяготения. Завет Ньютона свести всю физику к механике, прогрессивный в XVII веке, уже при исследовании электромагнитных явлений в XVIII веке стал препятствием, которое надо было преодолевать.

Джон Бернал писал: «Успехи Ньютона таили в себе и соответствующие опасности для будущего. Его дарование было так велико, система его казалась столь совершенной, что все это положительно обескуражило научный прогресс в следующем веке или допустило его только в тех областях, которых Ньютон не затронул… Влияние Ньютона пережило даже его систему, и весь тот тон, который он задал науке, принимался как нечто до такой степени само собой разумеющееся, что вызванные им жесткие ограничения, вытекавшие в значительной степени из его теологических предубеждений, не были осознаны до эпохи Эйнштейна, да даже и сейчас осознаны еще неполностью».

Двести пятьдесят лет физики, как они ни восхищались Ньютоном, только «сжав зубы», терпели дальнодействие. Даже не терпели, а боролись с ним — и отступали. Мешали им и оставленное в наследство Ньютоном представление об абсолютном времени, противоречившее галилей-ньютоновскому принципу относительности, и эфир, и многое другое. Слишком сильно все это противостояло тем принципам экспериментальной физики, которые завещал сам же Ньютон продолжателям своего дела.

А развитие физики все решительнее требовало пересмотра положений мировой механики Ньютона. Теория Максвелла для электромагнетизма уже по-новому рассматривала пространство, в котором происходят описываемые ею явления. Эфир для нее был не нужен, зато здесь детально разработано физическое понятие поля. Представление о поле стало самым большим достижением физики со времен Ньютона. Эйнштейн и Инфельд в книге «Эволюция физики» подчеркивают важность понятия поля для возникновения теории относительности. И не просто важность: «Теория относительности возникает из проблемы поля. Противоречие и непоследовательность старых теорий вынуждают нас принимать новые свойства пространства и времени» [7].