В истории науки после длительных периодов накопления опыта, удачно объединяемого физической теорией, всегда появлялись факты, ей противоречащие, свидетельствующие о новых неучтённых сторонах беспредельно многообразного реального мира. Обострение противоречий завершалось в таких случаях синтезом, охватывающим более широкий круг явлений и вносящим новые черты в наше миропонимание.

В далёкой перспективе нам трудно оценить глубину переворотов, произведённых в прошлом, например, открытиями Коперника или Галилея-Ньютона.

Мы не видим ничего удивительного в том, что на противоположной стороне земного шара антиподы ходят так, что в нашей координатной системе их головы ниже ног. Нас не поражает идея о вращении земли, как причина видимого движения солнца по небесному своду. Мы давно привыкли считать, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Но всё же можно понять революционность этих идей для своего времени; мы знаем, какая ожесточённая борьба потребовалась для их победы над авторитетом церкви.

Новые черты внёс в наши представления о явлениях природы более близкий к нам XIX век: 20-е годы ознаменовались открытиями, связавшими электрические и магнитные явления. Эти новые факты были позже обобщены Фарадеем и Максвеллом в законченную теорию, которая охватила и световые явления.

В середине столетия установлены были закон сохранения энергии и второе начало термодинамики, оказавшие решающее влияние на все области естествознания и техники.

Электромагнитные волны Герца, радиотелеграф Попова и световое давление Лебедева завершили круг идей и фактов, типичных для всей физики XIX века.

Это — идеи непрерывности материального мира, сил близкодействия, строгих законов природы, не знающих пределов своей справедливости.

Наряду с этим основным течением научной мысли уже существовало иное направление, из которого выросла современная атомная физика. Это — кинетическая теория газов, впервые сформулированная Ломоносовым и Бернулли; это — идеи статистической физики Больцмана, периодическая система Менделеева, структурная теория Бутлерова.

Если в XIX веке атомные области знания мирно сосуществовали с непрерывным эфиром и теорией упругости, то дальнейшее развитие атомной физики вскрыло такие глубокие противоречия, которые нельзя было совместить ни с эфиром, ни со всей классической физикой.

Никогда ещё, пожалуй, не происходило такой радикальной перестройки самых основ физики, как в наше время.

40 лет тому назад В. И. Ленин дал глубокий философский анализ назревшего кризиса физики и указал путь к выходу из него — путь диалектического материализма.

С поразительной полнотой и точностью оправдались слова Владимира Ильича. История физики последних десятилетий — блестящая демонстрация правильности и жизненности материалистической диалектики.

Успехи в познании природы приводят к выводам, которые прекрасно иллюстрируют марксистскую теорию познания. Всякий отход от положений диалектического материализма заводил в болото заблуждений. Примером может служить временный отказ некоторых ведущих физиков от закона сохранения энергии. Факты, и в том числе опыты братьев Алихановых, заставили отказаться от этой ошибки.

Такова сила фактов, которые часто против воли исследователей толкают их на правильный путь.

Разумеется, отсутствие правильной методологии тормозило развитие науки, но оказалось не в силах сбить её с единственно научного пути познания истины, основные черты которого сформулированы были Марксом и Энгельсом и творчески развиты Лениным и Сталиным.

В XX веке физика направила своё внимание на изучение скрытого от непосредственного наблюдения внутреннего механизма физических процессов. Убедительно доказано было существование атомов и установлены их строение и свойства.

Этот путь не был простым переходом к более мелким объектам исследования. В атомных явлениях физика встретила качественно отличные законы микромира, выходящие за пределы применимости твёрдо установленных в XIX веке положений механики и электромагнетизма, оптики и теплоты.

Новые теории должны были объединить противоположные по прежним воззрениям свойства света, движения электронов или атомов. Новая физика включает законы классической физики, как частные положения, область справедливости которых ограничена определёнными рамками.

Возникший в результате такого обобщения круг идей таков, что для него не нашлось наглядных образов. На данном этапе конкретные задачи физики решаются путём сложных математических операций, доступных ограниченному кругу специалистов.

А между тем, вопросы, которые здесь рассматриваются, имеют самое существенное значение для всей системы наших знаний и для многих важнейших областей техники. Передовая наука и техника не могут игнорировать тех сдвигов, которые вызваны прогрессом физики.

Круг лиц, которые должны ясно понимать основные идеи и факты новой физики, гораздо шире небольшой группы специалистов, владеющих математической формой, в которую облечены эти идеи.

Потребность овладения основами современной физики существует в самых широких слоях советской интеллигенции. Долг советских физиков удовлетворить эту потребность, создав доступную широкому читателю литературу, знакомящую с различными сторонами вопроса.

Одну из таких книг я и предлагаю читателю. Я думаю, что наиболее существенное в новой физике можно разъяснить, не прибегая к математическому формализму квантовой механики.

Факты, лежащие в её основе, столь же доступны пониманию, как и опыты, которыми обосновывалась классическая физика. Явления фотоэффекта и диффракции электронов в кристалле нисколько не сложнее, чем спектр диффракционной решётки.

Если начать изложение с описания новых фактов, установленных атомной и ядерной физикой, читатель увидит логическую неизбежность сделанных квантовой механикой выводов и легко их поймёт.

Труднее, пожалуй, правильно оценить связь диалектически противоположных сторон изучаемых явлений. Но именно советский читатель, воспитанный на идеях диалектического материализма, усвоит их легче, чем кто-либо.

Имеются уже десятки книг, особенно за рубежом, которые ставят задачу популяризации идей современной физики; часто они ведут попутно в той или иной степени пропаганду идеалистической философии.

Задача, которую я хотел бы разрешить в настоящей книге, сводится к изложению важнейших идей современной физики, как неизбежного вывода из опытных фактов, обнаруженных при изучении атомного мира. Я хочу показать, с какой полнотой оправдываются при этом положения философии диалектического материализма. Излагая с точки зрения этой философии исторический путь развития идей, переходя от отдельных фактов к их обобщению, выявляя скрытые противоречия, — я надеюсь облегчить усвоение окончательных выводов, к которым пришла теория.

Гораздо труднее был бы обратный путь — от формулировки готовой теории к её иллюстрации опытом.

Исходя из поставленной цели, я ограничил содержание книги как в отношении выбора материала, так и его полноты.

Предлагаемая книга не учебник физики. Поэтому я ограничился описанием только сравнительно небольшого числа фактов, наиболее непосредственно ведущих к рассматриваемым представлениям, наиболее остро иллюстрирующих трудности и противоречия старых теорий. Надеюсь, что читатель, не ограничиваясь прочитанным, обратится к более полным литературным источникам.

Из всего богатства физического знания я выбрал лишь несколько проблем, наиболее характерных для новой физики: теорию относительности, новую статистику, атомную и ядерную физику.

Я оставил в стороне интереснейшие проблемы молекулярной физики (которой я в прошлом посвятил уже две книги); слегка лишь затронуты электрические свойства тел, которые я собираюсь рассмотреть в особой монографии.

Надеюсь, что более подготовленные к этому товарищи возьмут на себя задачу популярного изложения вопросов оптики и акустики, учения о колебаниях и радиоволнах, а также проблем, возникающих на грани физики с химией и биологией.

Я надеюсь, что из моего изложения читатель вынесет ясную картину прогресса физики, всё совершеннее отображающей свойства реального внешнего мира, но в то же время увидит, как относительно по сравнению с неисчерпаемым богатством природы наше представление о ней, в том числе и та система знаний, которая составляет гордость нашего времени.

Строгий критический анализ отмёл много отживших представлений. Но эта задача далека ещё от завершения. Пример — концепция элементарных частиц вещества как последних, простейших элементов мироздания. Такое представление удерживалось в физике до последнего времени, хотя ещё 40 лет тому назад В. И. Ленин, исходя из положения диалектического материализма о неисчерпаемости реального мира; предупреждал против такого заблуждения по отношению к единственной тогда «элементарной частице» — электрону.

С тех пор последовательно прибавлялись всё новые «элементарные» частицы — протон, нейтрон, позитрон, нейтрино, два мезона; потом число мезонов стало расти, пока братья Алихановы не стали их считать десятками. Тогда только физики убедились, что дело неладно. Видимо, этот набор частиц — не последние элементы реального мира; видимо, они не более элементарны, чем 92 элемента периодической системы Менделеева, хотя, может быть, их «сложность» получит другое содержание.

Только строго последовательная марксистская мысль и руководимое ею научное исследование могут вывести физику из тех трудностей, с которыми она встретилась. В практическом разрешении этой задачи методология диалектического материализма, которой проникнуты советские учёные, даёт им большие преимущества перед зарубежными физиками.

Передовая методология облегчает советской физике решение основной задачи — занять достойное нашего великого народа ведущее место в мировой науке.

ВВЕДЕНИЕ

Книги на ту же тему

1. Картины современной физики, Линднер Г., 1977
2. Юность академиков, Кокин Л. М., 1970
3. Абрам Фёдорович Иоффе, Соминский М. С., 1965
4. Физика в жизни моего поколения, Борн М., 1963
5. Физика и реальность, Эйнштейн А., 1965
6. Эволюция физики, Эйнштейн А., Инфельд Л., 1948
7. Эйнштейн и современная физика, 1956
8. Оптика Ньютона, Погребысская Е. И., 1981
9. Атомная физика и человеческое познание, Бор Н., 1961
10. Физические очерки: Сборник статей, Паули В., 1975
11. В поисках. Физики и квантовая теория, Клайн Б., 1971
12. Покорённый электрон, Ивановский М., 1952
13. По ту сторону кванта, Пономарёв Л. И., 1971
14. Вопросы причинности в квантовой механике, Терлецкий Я. П., Гусев А. А., ред., 1955
15. Что такое квантовая механика?, Компанеец А. С., 1977
16. Человек и квантовый мир: Странности квантового мира и тайна сознания, Менский М. Б., 2005
17. Превращения атомных ядер, Гольданский В. И., Лейкин Е. М., 1958
18. Беседы об атомном ядре, Черногорова В. А., 1976
19. Загадки микромира, Черногорова В. А., 1973
20. Загадки микромира, Манько В. И., 1968
21. Ядерная физика. — 2-е изд., перераб., Широков Ю. М., Юдин Н. П., 1980
22. Физика пространства-времени. — 2-е изд., доп., Тейлор Э., Уилер Д., 1971
23. Как это произошло? Иллюстрированный рассказ о том, как теория относительности устанавливает связи причин и следствий, Шварц Д., 1965
24. Задачи по физике элементарных частиц, Камал А., 1968
25. Физика элементарных частиц: избранные труды, Прокошкин Ю. Д., 2006
26. Мир элементарных частиц, Форд К., 1965
27. Камера Вильсона и её применение в физике, Дас Гупта Н., Гош С., 1947
28. Детекторы элементарных частиц, Калашникова В. И., Козодаев М. С., 1966
29. Мир в ореховой скорлупке, Хокинг С., 2008
30. Диалектика природы, Энгельс Ф., 1982
31. Фундаментальная структура материи, Уилкинсон Д., Пайерлс Р., Льюэллин-Смит К., Перкинс Д., Салам А., Эллис Д., Адамс Д., Гелл-Ман М., 1984
32. Атомная энергия для военных целей: Официальный отчёт о разработке атомной бомбы под наблюдением правительства США, Смит Г. Д., 1946