Всемирная история в десяти томах. Том 7

В 1903 г. Резерфордом и американским физиком Ф. Содди была предложена общая теория радиоактивности. В 1914 г. Содди сделал важное открытие: он установил, что существуют элементы, почти не отличающиеся друг от друга по химическим свойствам и занимающие одно и то же место в периодической системе элементов, но различающиеся по своему атомному весу (изотопы).

Таким образом, атом, считавшийся до той поры простейшей неделимой частицей вещества, из последнего предела знаний превратился в отправной пункт для нового, более глубокого понимания материи. В 1911 г. Резерфорд предложил первую «планетарную» теорию атома, согласно которой атом представляет собою подобие солнечной системы: вокруг положительно заряженного ядра движутся электроны — отрицательные частицы электричества.

В 1913 г. датский физик Нильс Бор, отправляясь от квантовых представлений, исправил планетарную модель атома, предложенную Резерфордом, а именно, ввел представление о скачкообразном переходе электрона из одного состояния в другое, с одной орбиты на другую.

Исследование электромагнитных явлений привело также к решительным сдвигам в представлениях о пространстве, времени и движении. В 1905 г. немецкий ученый А. Эйнштейн опубликовал свой труд «К электродинамике движущихся тел», содержавший основные положения так называемой специальной теории относительности; в 1916 г. им же были впервые сформулированы положения общей теории относительности.

Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри. Фотография.

Подготовкой к этим теоретическим изысканиям являлись эксперименты А. Майкельсона и Э. Морлея, осуществленные в 1881—1887 гг. в Соединенных Штатах Америки. Экспериментаторы исходили из положения, что свет распространяется в особой «мировой среде» — неподвижном механическом эфире. Следовательно, если световой луч распространяется вдоль того направления, по которому вместе с Землей движется и находящийся на ней прибор, то скорость света должна быть несколько меньшей, чем скорость луча, перпендикулярного к этому продольному направлению. В земных условиях обнаружить подобный эффект прямым наблюдением невозможно из-за большой скорости света. Можно, однако, в особом приборе (интерферометре) разделить световой луч на два луча, пробегающих разные пути — в направлении движения Земли и перпендикулярно к нему, — и затем вновь собрать в один луч. Отличавшийся особенной точностью интерферометр Майкельсона позволял обнаружить ничтожные изменения в разности хода лучей, если бы она существовала. Но никакого влияния движения Земли не было замечено. Пытаясь объяснить этот неожиданный результат, ирландец Дж. Фицджеральд и голландец Г. Лоренц в 1892—1893 гг. независимо друг от друга выдвинули предположение, что приборы испытывают продольное сокращение по направлению движения Земли, а потому разница пробегаемых светом расстояний ими не улавливается: убыль расстояний компенсируется сокращением прибора. Лоренц дал формулу, согласно которой можно вычислить величину такого сокращения, зависящую от скорости движения. Однако этим еще нельзя было объяснить всю совокупность открытых наукой явлений, ибо предложенные объяснения опирались на признание абсолютно неподвижного эфира, существование которого никак не проявлялось в физических процессах.

А. Эйнштейн в созданной им специальной теории относительности дал иное толкование результатам экспериментов Майкельсона и Морлея. Он принял, что независимо от того, распространяется ли луч света вдоль направления движения Земли или перпендикулярно к нему, скорость света всегда остается той же самой. Никакого механического эфира как универсальной неподвижной «мировой среды», к которой надо относить все движение, не существует. К какому бы материальному телу, находящемуся в инерциальном прямолинейном и равномерном движении, ни относить движение светового луча, его скорость остается той же самой. Из теории Эйнштейна вытекало не только то, что при движении тел меняются их размеры, но что меняется и самое течение времени. Явления, одновременные в одних условиях движения, оказываются неодновременными при других условиях, по отношению к другой системе отсчета. Одновременность явлений оказалась не абсолютным, а относительным свойством, зависящим от условий материального движения.

Таким образом, пришлось отказаться от старого представления о пространстве как некоем «пустом вместилище», абсолютно неизменной сущности, не связанной с движением материи.

Альберт Эйнштейн. Фотография.

Пришлось откинуть и прежнее представление о времени как о пустой «абсолютной длительности», самой по себе совершенно независимой от материи и материальных процессов. Свойства пространства и времени оказались зависящими от материального движения и тесно связанными друг с другом.