Всемирная история в десяти томах. Том 7

Разработка новых представлений о пространстве и времени привела к необходимости внести существенные изменения и в формулировку законов механики. В новой, «релятивистской механике» в отличие от законов классической механики Ньютона скорости относительных движений складываются иным, более сложным образом. В ньютоновской механике скорость движения могла принимать любые значения от нуля до бесконечности, а в «релятивистской механике» она не может превышать величины скорости света в пустоте, равной около 300 000 км/сек. Не может также считаться неизменной масса тела: она зависит от скорости движения. Вскрылась более глубокая внутренняя связь между массой и энергией.

В 1907—1908 гг. специальную теорию относительности изложил в новой форме немецкий ученый Г. Минковский. Он предложил рассматривать мир как четырехмерное пространственно-временное многообразие, в котором время является четвертой координатой. Этим не отрицался факт трехмерности реального пространства, в котором существует все материальное, но подчеркивалось наличие тесной связи между пространством и временем.

Дальнейшим шагом была общая теория относительности, также разработанная А. Эйнштейном. Специальная теория относительности распространялась лишь на прямолинейные равномерные движения. Общая теория относительности охватила ускоренные движения и явления гравитации (тяготения). Она привела к выводам о еще более тесной связи свойств пространства и времени с материей.

Другое важное открытие, поколебавшее старые представления о непрерывности как основном свойстве всех природных процессов, сделал на рубеже двух столетий немецкий физик Макс Планк. Его сообщением 14 декабря 1900 г. «К теории распределения энергии в нормальном спектре» датируется начало квантовой физики. Пытаясь объяснить расхождение между данными эксперимента и формулой распределения в спектре теплового излучения, предложенной В. Вином в 1896 г. и оказавшейся верной лишь для коротких волн, Планк пришел к выводу, что излучение не является непрерывным потоком энергии, а слагается из отдельных порций энергии — «квантов», пропорциональных числу колебаний. Пятью годами позже А. Эйнштейн сформулировал понятие об аналогичном кванте света, получившем название фотона.

Таким образом, главной особенностью указанного периода в развитии естествознания было поистине триумфальное шествие атомистики. Она проникла во все области физики и химии и приняла новую форму — форму квантовой теории. Атомы, ранее считавшиеся абсолютно простыми, абсолютно неизменными, генетически не связанными друг с другом, оказались сложными по своему внутреннему строению и своим свойствам, изменяющимися, превращающимися друг в друга. В законах движения материи выявилась неразрывная связь черт непрерывности и дискретности (прерывности). Для человеческой мысли открылись новые, широчайшие перспективы проникновения в глубь материи.

Значительных успехов достигла экспериментальная физика, особенно в работах по сжижению газов и в исследованиях явлений, протекающих при действии низких температур. В 1877 г. француз Л. Кальете и независимо от него швейцарец Р. Пикте получили жидкий кислород в виде мелких капель (тумана). Год спустя Пикте обратил в жидкое состояние водород, и тогда же англичанин Дж. Дьюар изобрел сосуд, в котором газы, обращенные в жидкое состояние, сохраняют свою температуру («сосуд Дьюара»). В 1883 г. польским физикам З. В. Вроблевскому и К. Ольшевскому удалось получить в измеримых количествах жидкий кислород, а также обратить в жидкое состояние азот и окись углерода. В 1908 г. голландский физик Г. Камерлинг-Оннес впервые сумел обратить в жидкое состояние гелий. Эти достижения имели не только техническое значение. Развитие физики низких температур позволило наблюдать совершенно новые явления, например открытое Камерлинг-Оннесом в 1911 г. явление сверхпроводимости, т. е. исчезновения электрического сопротивления у некоторых металлов и сплавов при очень низкой температуре. В 1890—1895 гг. русский ученый Е. С. Федоров и немецкий — А. М. Шенфлис в своих трудах по математической кристаллографии теоретически установили законы возможного расположения атомов в кристаллах (230 «пространственных групп симметрии»); в 1912 г. при помощи рентгеновских лучей эти законы получили свое экспериментальное подтверждение.

Математика