Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга)

А. Эйнштейн

Мы, нижеподписавшиеся, являемся естествоиспытателями разных стран, различных рас, вероисповеданий, различных политических убеждений. Нас связывает только Нобелевская премия, получить которую нам выпала честь.

С радостью отдали мы нашу жизнь служению науке. Мы верим, что она путь к счастливой жизни людей. Но мы с ужасом видим, что эта же наука дает в руки человечеству средства для самоуничтожения.

Военное использование ныне существующего оружия может привести к такому распространению радиоактивных веществ, которое станет причиной гибели целых народов. Эта смерть грозит нейтральным народам так же, как и воюющим.

Если между великими державами вспыхнет война, то кто может гарантировать, что она не превратится в смертельную схватку. Нация, которая осмелится развязать тотальную войну, приблизит свою собственную гибель и создаст угрозу всему миру.

Мы не скрываем, что сегодня сохранению мира способствует, очевидно, именно страх перед этим смертоносным оружием. Однако мы считаем самообманом веру правительств в то, что страх перед оружием поможет им длительное время избегать войны; слишком часто страх и напряженность порождали войну. Нам кажется самообманом также вера в то, что малые конфликты и в дальнейшем будут разрешаться при помощи традиционного оружия. При чрезвычайной опасности никакая нация не откажется от применения любого оружия, порожденного наукой и техникой.

Все нации должны добровольно отказаться от применения силы как крайнего средства в политике. Если они не сделают этого, они перестанут существовать.

Майнау-на-Бодензее, 15 июля 1955 года

Это заявление подписали 52 ученых, в том числе:

Макс Борн

Вальтер Боте

Адольф Бутенандт

Отто Ган

Вернер Гейзенберг

Густав Герц

Поль А. Морис Дирак

Клинтон Джозеф Дэвиссон

Ирэн Жолио-Кюри

Фредерик Жолио-Кюри

Артур Х. Комптон

Макс фон Лауэ

Вольфганг Паули

Сесиль Ф. Пауэлл

Лайнус Полинг

Чандрасекара В. Раман

Бертран Рассел

Фредерик Содди

Джеймс Франк

Георг фон Хевеши

Хидеки Юкава

Гарольд К. Юри

Джеймс Клерк Максвелл

Новое учение об электромагнетизме и свете

Атомный век имеет длительную предысторию. Его социально-экономические основы лежат в развитии общественных отношений конца XIX - начала XX века. В естественнонаучном и техническом отношении он был подготовлен открытиями в физике, волновавшими мир с начала 90-х годов. Но его корни уходят в более отдаленные времена.

С середины XIX столетия неустанно строился фундамент, на котором могло быть возведено здание физики XX века. При этом не обошлось без изменения проектов. Основные положения естественных наук либо утрачивали свою всеобщность, либо опровергались. Привычные убеждения, считавшиеся незыблемыми, рушились. Больше чем когда-либо физика в эти десятилетия становилась, по словам Эйнштейна, "приключением познания".

Каждая наука является зданием, воздвигнутым ценою бесчисленных усилий многих поколений исследователей, писал в своей книге "Путь теоретической физики от Ньютона до Шрёдингера" австрийский физик Ганс Тирринг. В среднем вклад каждого - это лишь крохотный камушек для строительства целого. Но иногда приходит человек, который возводит целый этаж или сносит часть здания и строит ее заново.

Во главе исследователей, которые, подобно архитекторам, решающим образом участвовали в перестройке фундамента физики нашего времени и заново возвели отдельные "этажи" здания, стоит Джеймс Клерк Максвелл, один из гениальнейших мыслителей в истории развития физики до Эйнштейна, охвативший в своих исследованиях физику во всех ее разделах.

Заслуги Максвелла как исследователя относятся к областям физиологического учения о цвете, кинетической теории теплоты и электромагнитной теории света.

Одновременно с Гельмгольцем Максвелл исследовал законы цветового зрения. Как предшественник австрийца Больцмана и американца Гиббса, он обосновал статистическое понимание кинетической теории газа. Его величайшей заслугой, однако является математическая разработка нового учения о магнетизме, электричестве и свете. Его достижения, по словам Планка, должны быть отнесены к "величайшим, изумительнейшим подвигам человеческого духа".

Когда Максвелл начинал свой путь физика, в сознании естествоиспытателей повсеместно и неколебимо царили законы ньютоновской механики. Все естественные явления старались объяснить с помощью простых механических законов движения в пространстве.

Подъем физики, связанный с открытием закона сохранения и превращения энергии, обеспечил в середине XIX века механистическому пониманию природы новую надежную поддержку. "Только механическое понимание является наукой", заявлял берлинский физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон. Нечто подобное писал и Гельмгольц: "Конечная цель всего естествознания - раствориться в механике".

Программе этого воззрения на природу, впервые изложенного в манускриптах Леонардо да Винчи, в трудах Галилея и философски обоснованного Декартом, законченную форму придал Ньютон в 1687 году в своем знаменитом произведении о математических началах учения о природе.

По Ньютону, мир вещей мог быть механически описан посредством указания четырех величин: времени, пространства, момента массы и силы. Время и пространство рассматривались при этом как "абсолютные": оторванно и независимо от вещей, их заполняющих, и от событий, в них происходящих.

Кроме того, время и пространство строго разграничивались между собой. Взаимосвязь и взаимное влияние устанавливались только между моментами масс и силами. Все естественные процессы представлялись закономерными перемещениями материальных точек в пространстве и времени.

Эта "механика материальных точек", математически обоснованная Эйлером и Лагранжем, блестяще оправдалась и оказалась чрезвычайно плодотворной прежде всего в области астрономии. Ее основы были позднее распространены на движение жидкостей и упругие колебания тел и особенно успешно использовались при исследовании акустических явлений. Но в отдельных вопросах отчетливо выявилась ее ограниченность. Особенно часто возникали непреодолимые трудности в оптике.

Самым неудовлетворительным разделом в системе классической физики, созданной Ньютоном, было учение о свете.

Ньютон, следуя логике своего учения, считал свет естественной вещью, состоящей из материальных точек. Но уже в его время, как заметил Эйнштейн, "назревал жгучий вопрос: что происходит с материальными точками, образующими свет, когда свет поглощается?". Так неизбежно пришли к различию между весомыми и невесомыми частицами - малоубедительное решение, которое не могло долго считаться исчерпывающим объяснением.

Неудобства для глубоко мыслящих физиков таило в себе также представление о "силах дальнодействия".

Магнетизм, электричество и гравитация изображались как силы, действующие в пустом пространстве и распространяющиеся с бесконечно большой скоростью. Такое толкование физических взаимодействий, представляющее их едва ли не как сверхъестественные силы, не соответствовало трезво реалистической механистической картине природы. Уже Ньютон искал выход, но не добился успеха.

Не было недостатка в попытках объяснить световые явления принципиально иным способом. Гениальный голландский физик Христиан Гюйгенс, старший современник Ньютона, пытался охватить природу света своей теорией световых волн. Он предположил, что свет существует в виде продольных колебаний, которые распространяются в веществе, состоящем из мелких частиц, во все стороны от источника возбуждения, подобно звуку в воздухе.

Во всяком случае, сторонники Гюйгенса тщетно старались противопоставить его волновое представление корпускулярной теории света, которая поддерживалась высоким авторитетом Ньютона; это особенно показательно как пример тормозящего влияния, которое может оказать в науке большой авторитет. Борьба между корпускулярной и волновой теориями позднее повторилась и при объяснении других видов излучения.