Людвиг Больцман: Жизнь гения физики и трагедия творца

«Я предвижу, какой ужас нападет на мечтателя от этих высказываний, как он будет бояться низведения всего большого и возвышенного до мертвого бесчувственного механизма и уничтожения поэзии.

Но мне кажется, что вся эта боязнь зиждется на полном непонимании сказанного. Лаже самый сложный механизм, изготовленный человеческой рукой, сколь он незначителен и безжизнен по сравнению с простейшим растительным и животным организмом».

И все же вплоть до середины XIX в. успехи, одерживаемые механикой при объяснении самых различных явлений природы, были столь велики, что механическое мировоззрение полностью владело умами ученых и казалось единственно возможным. Развитие механики привело к рождению совершенно новых разделов физики. Именно механика явилась тем мощным фундаментом, на котором впоследствии выросло могучее здание современной физики. И хотя в дальнейшем развитие науки привело к замене чисто механистического понимания природы гораздо более глубоким статистическим, одним из выдающихся творцов которого был Людвиг Больцман, значение механики можно подчеркнуть еще одной его цитатой.

«Я сам когда-то ломал копья, защищая чисто механическое воззрение на природу мира, но только в том смысле, что оно является колоссальным шагом вперед по сравнению с прежним, чисто мистическим мировоззрением».

4. От гипотезы к теории

К середине XVII в. механика и астрономия достигли значительных успехов, чего никак нельзя сказать об исследованиях строения вещества. Безрезультатные усилия алхимиков поневоле заставляли ученых искать новые методы исследований. Однако сделать это было не так просто.

«При исследованиях атомов мы часто находимся во многих отношениях еще более в неблагоприятных условиях, чем в астрономии». 

Можно привести по крайней мере три обстоятельства, подтверждающие эти слова. Во-первых, в реальности существования планет, звезд не было никаких сомнений, эти объекты были видны невооруженным глазом. Атомы же, по Демокриту, — мельчайшие невидимые частицы, предположение об их существовании было гипотезой. Следовательно, в их реальности можно было сомневаться до получения прямых опытных доказательств. Параллельно с гипотезой об атомах существовали и другие воззрения, например элементы Аристотеля. Исследователям еще предстояло сделать выбор между этими двумя резко различными мнениями. Во-вторых, движение планет легко наблюдаемо, методы же исследования атомов еще только предстояло разрабатывать. В-третьих, судьба атомистической гипотезы с момента ее зарождения оказалась столь тесно связанной с борьбой мировоззрений, что долгое время исследования атомов запрещались церковью.

И вновь первые успехи пришли при обращении к опыту, измерениям. «Если Вы можете измерять и выражать в числах то, о чем говорите, то об этом предмете Вы кое-что знаете; если же Вы не можете сделать этого, то Ваши познания скудны и неудовлетворительны. Быть может, они представляют собой первый шаг исследования, но едва ли позволительно думать, что Ваша мысль продвинулась до степени настоящего знания», — писал позднее английский ученый лорд Кельвин.

Впервые количественные исследования взаимопревращений химических веществ выполнил голландец Ван Гельмонт (1579-1644). Поливая росток ивы водой и взвесив его через 5 лет, он установил, что прирост массы ивы не может быть связан с изменением массы земли в горшке, и объяснил этот факт превращением воды в землю.

Ван Гельмонт первым предложил рассматривать в качестве объекта исследований газы. Само понятие «газ» он образовал от греч. «хаос» (впоследствии выяснилось, что это название точно отражает беспорядочное движение частиц в газах). Однако объяснения природы газов Ван Гельмонтом были, по понятным причинам, предельно наивны. Так, уменьшение массы дубовых углей при сгорании он объяснял превращением их в некий «…лесной дух. Этот дух, доселе неизвестный, я и назвал новым именем газ». Ученый не мог предполагать, какой удивительный объект он предлагал для исследований, какие фундаментальные следствия для всей физики будут иметь эти исследования.