Глава первая. Физика в начале XX века

Новое и старое

Выступая 22 сентября 1899 г. с докладом о развитии методов теоретической физики, Больцман заканчивал его словами, полными гордости за работу физиков в уходящем столетии: "Все же столетие поработало достаточно. Оно завещает грядущему неожиданное изобилие положительных фактов и великолепную прозрачность и ясность методов. Военный спартанский хор призывает молодежь: будьте еще более мужественными, чем мы! И когда мы, следуя старому обычаю, приветствуем благословлениями новое столетие, то с гордостью, равной спартанской, желаем ему: пусть оно будет еще более величественным и значительным, чем уходящее!"^*

^* (L. Boltzmann. Populare Schriften. Leipzig 1905, p. 227.)

Когда Больцман говорил эти слова, Эйнштейну было 20 лет, а Бору всего лишь 14. Никто, в том числе и сам Больцман, и не подозревал, что грядущее столетие не только умножит "неожиданное изобилие" фактов, но и откроет поистине неожиданные факты, не находящие себе аналогов в прошлом, что это столетие не только усвоит "прозрачность и ясность" теоретических методов классической физики, но и создаст новые методы теоретического анализа, ломающие привычные представления. Ни Больцман, ни кто-либо другой не подозревал, что с XX столетием физика вступила в революцию. Эта революция зарождается в старых формах, унаследованных от XIX столетия, физическая литература разбивается в реферативных журналах на привычные рубрики: общая физика, акустика, электричество и магнетизм, оптика, к которым присоединяются разделы, посвященные физической химии и космической физике, т. е. астрофизике, метеорологии, геофизике и физической географии. В этих разделах трудно выделить зарождающуюся атомную физику, электронику и теорию относительности, которым в следующие годы предстоит полностью преобразовать физическую науку и совершить в ней революцию небывалых масштабов; кажется, что все идет в "нормальных" рамках классической физики, неторопливыми темпами. Число работ, публикуемых в научных журналах, незначительно колеблется вокруг средней цифры 3000-3500 в год, и армия физиков не превышает этой цифры. Имена реформаторов и лидеров новой физики тонут в массе забытых и полузабытых ныне имен. Они, эти забытые и полузабытые физики выполняют всю черновую работу, проводят эксперименты и измерения, их работы рисуют лицо физики как эмпирической науки по преимуществу.

Новая физика пробивалась в плотной оболочке работ, выполненных в старом "классическом" духе, несмотря на то что объектом этих работ в ряде случаев были новые явления. Но, работая старыми методами, экспериментальная физика нащупывала свойства загадочного микромира. Сцинтилляционный счетчик Крукса, конденсатор Милликена, камера Вильсона, ионизационные камеры и счетчики Гейгера, метод парабол Томсона, рентгеноспектроскопия Лауэ и Брэггов - все эти знаменитые достижения физического эксперимента начала XX столетия составили надежный фундамент будущей ядерной и атомной физики. Опираясь на теоретические работы Планка и Эйнштейна и эксперименты Резерфорда, Бор дерзнул создать квантовую модель атома, направив тем самым физическую мысль на новый неизведанный путь. Перед началом мировой войны смелые идеи Бора о квантовых состояниях атома нашли экспериментальное подтверждение в классических опытах Франка и Герца, а электронный пучок в лампе с тремя электродами впервые заработал в электронном генераторе незатухающих колебаний. Под грохот пушек на полях Европы Зоммерфельд развивал теорию Бора, Эйнштейн создавал общую теорию относительности и теорию фотонов, а в самом огне сражений рождалась электронная радиотехника и ультраакустика. Так началась научная революция XX в.