§ 1. Подготовительная фаза революции в физике (1901-1917 гг.)

Состояние физики в начале XX в.

Несмотря на необычайно важные открытия в физике конца XIX в., ничто еще не предвещало, что мир находится накануне новой научно-технической революции, масштабы и последствия которой несоизмеримо больше масштабов первой научной революции XVI-XVIII вв. Физики полагали,что новые открытия могут быть поняты и освоены в рамках сложившихся в физике представлений и понятий. Оствальд в 1901 г. утверждал, что в математике, механике, физике и химии есть такие области, которые будут расширяться, не претерпевая существенных изменений, "долго после того, когда атомы будут встречаться только в пыли библиотек". В том же году Н. А. Умов в своем "Курсе физики" писал: "Современная физика стремится отдавать себе отчет о явлениях природы умозрительным постижением таких механизмов или моделей, движение части которых подчинялось бы законам, подобным законам явлений... Законы движения являются основными законами физики... Задача физики - представление явлений с помощью простейших механических явлений". Два направления - энергетическое и механистическое борются между собой, и Больцман в своей речи 22 сентября 1899 г. задает вопрос: что же случится с ними в XX в.? Будут ли всегда существовать механические модели или теория будет голым собранием формул и уравнений? Сохранится ли атомистика или будет господствовать новая, совершенно отличная от современной, атомистика, или, наоборот, восторжествует теория континуума? Вот вопросы, которые волнуют Больцмана накануне нового столетия, он не решается делать прогноз и даже указывает, что, может быть, лучше представить будущее как то, "о чем мы даже не имеем ни малейшего представления". Но этому будущему от предыдущего столетия завешаны: "Изобилие положительных фактов и великолепная прозрачность и чистота исследовательских методов".

Действительно, физики XIX в. разработали прекрасную оптическую и электроизмерительную технику, технику точных измерений длин и масс, накопили обширный и точный спектроскопический материал, составили многотомные таблицы физических и химических констант, установили законы механических, тепловых, световых и электромагнитных явлений, создали теоретические методы термодинамики, электродинамики, статистической физики. Казалось, что задача будущего века будет состоять главным образом в том, чтобы спокойно разобраться в этом огромном материале, повышать точность измерений, ибо, как говорил Майкельсон, "будущие открытия надо искать в шестом десятичном знаке". Но уже чуткий наблюдатель Л. Больцман подметил новые черты в развитии науки. В упомянутой выше речи он говорит: "В прежние столетия наука прогрессировала благодаря работе избранных умов непрерывно, но медленно, подобно старому городу, неуклонно растущему за счет новых строек трудолюбивых, предприимчивых бюргеров. Напротив, современное столетие пара и телеграфа наложило отпечаток своей нервной и торопливой деятельности и на прогресс науки. Развитие естествознания в новое время уместнее сравнивать с модернистским американским городом, преобразившимся в несколько десятилетий из деревни в миллионный город..."

"Следствием этого аномального, быстро увеличивающегося объема нашего знания было разделение труда в науке, проводимое до самых мельчайших деталей, почти напоминающее нам разделение труда на современной фабрике... Такого рода разделение труда необычайно способствовало прогрессу науки, оно было прямо-таки необходимо для него..."

И действительно, возникновение "научных фабрик" - институтов - было одним из важнейших факторов научного прогресса. "История физики и химии,- писал Н. А. Умов в 1898 г.,- показывает нам, что открытия ученых, не преследовавших в своих изысканиях специальной практической цели, но работавших в области чистой науки, получили неожиданные применения в промышленности и технике, причем влияние их на экономическое благосостояние государств в настоящем и будущем не поддается даже приближенному подсчету... В сознании указанного факта правительства Западной Европы покрывают свои большие и малые владения сетью физических институтов".

Новые методы научного исследования не замедлили принести свои результаты. Не прошло и десятилетия с начала века, как уже явно обозначилась "новейшая революция в естествознании", и тот же Н. А. Умов, который определил на пороге XX в. задачу физики как "механическое описание природы", в 1909 г. пишет:

"Мы полагали в конце столетий, потраченных человеческой мыслью, что наука работает уже в сокровеннейших глубинах природы. Оказывается, что мы работали все время в тонкой коре мироздания! Нам предстоит новая громадная задача: физика и химия атома - микрофизика и микрохимия. И мы стоим перед нею почти так, как стояли ученые в области электричества два столетия назад, зная только, что натертая смоляная палочка притягивает легкое тело. В новой области опыт труден за недостаточностью научной техники, и единственный путь есть пока наблюдение и совершенствование методов. И если мы сравним электричество-забаву с электричеством в служении человечеству, каких успехов должны мы ожидать в течение двух ближайших столетий? Жизнь внутреннего мира атома откроет нам свойства и законы, быть может, отличные от тех, которые составляют содержание старой, уже древней физики".

Таким образом, менее чем за десять лет та физика, которую Умов называл современной, стала "древней". Ясно обрисовалось новое направление физики - физика атома. Физические представления испытали коренные, революционные изменения. Эти изменения коснулись прежде всего незыблемых устоев ньютоновской физики: абсолютного пространства и времени.