Всемирная история в десяти томах. Том 7

Начало радикальному перевороту в физических воззрениях положило создание английским физиком Дж. К. Максвеллом общей теории электромагнитных процессов (электродинамики), которая содержала в себе теорию света как частного вида электромагнитных колебаний. Первые работы Максвелла в этой области относятся к 60-м годам XIX в., а более систематическое изложение теории было им дано в 1873 г. Положения Максвелла нашли блистательное подтверждение в последующих трудах многочисленных физиков всего мира. Таковы работы немецкого физика Г. Герца, получившего в 1886—1889 гг. в лаборатории электромагнитные волны, и работы русского ученого П. Н. Лебедева, который экспериментально подтвердил существование светового давления, в 1899 г. — по отношению к твердым телам и в 1907—1910 гг. — по отношению к газам.

Параллельно с электродинамикой успешно развивалась кинетическая теория материи, стремившаяся объяснить на основе атомистических представлений широкий круг явлений природы. В разработку этой теории существенный вклад внес Максвелл: он нашел закон, устанавливающий, какая доля общего числа молекул того или иного количества газа обладает при данной температуре скоростью, величина которой лежит в определенных пределах (максвелловский «закон распределения скоростей»). Особенно важными были исследования австрийского физика Людвига Больцмана, значительно продвинувшего вперед кинетическую теорию. Основой успеха кинетической теории и одной из своеобразных черт развития физики в рассматриваемый период явилось широкое применение понятия вероятности, а также статистических методов. Опираясь на статистические методы, Л. Больцман сумел соединить в одно целое классическую термодинамику и атомистику, уделяющую все свое внимание внутренней структуре отдельных материальных объектов. Выдающееся достижение науки составило разработанное Больцманом статистико-вероятностное истолкование так называемого второго начала термодинамики — краеугольного камня всего учения о тепловых процессах.

Дальнейшим значительным шагом в учении об электричестве было открытие электрона, первой из ставших известными «элементарных частиц», более мелких, чем атом. В 1878 г. голландский физик Г. А. Лоренц начал разрабатывать электронную теорию вещества, объединяя электромагнитную теорию Максвелла с атомными представлениями. В 1891 г. англичанин Дж. Стоней ввел для обозначения подобного «атома» электричества термин «электрон». В 1895 г. Лоренц впервые придал теории электрона законченную математическую форму. Двумя годами позднее английский физик Дж. Томсон экспериментально установил, что так называемые катодные лучи представляют собою заряженные частицы с массой несравненно меньшей, чем масса атома водорода. Впоследствии было уточнено, что эти частицы не что иное, как электроны, а в начале XX в. установлено, что масса быстро движущихся электронов зависит от их скорости. Так подготовлялось разрушение старых понятий о неделимости атома и о постоянстве массы.

За открытием катодных лучей последовало в конце столетия открытие новых видов излучений. В 1895 г. немецкий ученый В. К. Рентген открыл лучи, которые носят теперь его имя и которые он сам назвал икс-лучами. В 1896 г. француз А. Беккерель открыл излучение солей урана. В 1897 г. супруги Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри (полька по происхождению) начали в Париже исследование радиоактивных веществ. В 1898 г. они открыли полоний и радий и связанные с ними явления радиоактивного распада. Вскоре английский физик Э. Резерфорд установил, что при распаде радиоактивных элементов выделяются три вида лучей, и обозначил их тремя первыми буквами греческого алфавита.

Вильгельм Конрад Рентген. Фотография.

Позднее было выяснено, что альфа-лучи — это положительно заряженные частицы, бета-лучи — те же «катодные лучи» (т. е. электроны), а гамма-лучи — электромагнитные излучения с весьма короткими волнами. Для выяснения природы катодных и рентгеновских лучей многое сделал французский физик Ж. Перрен в 1895—1898 гг.

К 1909—1913 гг. относится открытие космических, или, как их первоначально называли, «высотных», лучей. Еще около 1900 г. англичанин Ч. Вильсон, исходя из того, что газы не удавалось полностью оградить от ионизации, высказал предположение о существовании особых лучей большой проницающей силы. В 1909 г. швейцарский ученый А. Гокель выяснил, что на высоте 4000 м ионизация значительно сильнее. Вскоре австриец В. Ф. Гесс, работавший в Соединенных Штатах Америки, подтвердил эти результаты и предположил существование «высотных» лучей, аналогичных радиоактивным излучениям. Немецкий геофизик В. Кольхерстер обнаружил, что на высоте 9000 м ионизация в десять раз интенсивнее, чем на земной поверхности, чем окончательно доказал наличие особых космических лучей, проникающих на землю из мирового пространства.