§ 6. Неклассическая наука

БОР НИЛЬС (1885-1962) – датский физик, член президент Датского коро-

левского общества наук. Родился в Копенгагене. Окончил Копенгагенский уни-

верситет, и был его профессором. Директор созданного им Института теоретиче-

ской физики. Научные работы по теоретической физике заложили основы новых

направлений в развитии химии. Создал первую квантовую теорию атома водоро-

да, где показал, что электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а лишь

по определенным квантовым орбитам. Бор математически описал устойчивость

орбит, или стационарного состояния атома, доказав, что всякое излучение либо

поглощение энергии атомом связано с переходом между двумя стационарными

состояниями и происходит дискретно с выделением или поглощением планков-

ских квантов. Ввёл понятие главного квантового числа для характеристики элек-

трона. Он рассчитал спектр атома водорода, показав полное совпадение расчет-

ных данных с эмпирическими. Ему принадлежат создание модели атомов других

элементов Периодической системы и характеристика движения электронов в них.

Он заложил основы первой физической теории Периодической системы элемен-

тов, в которой связал периодичность свойств элементов с формированием элек-

тронных конфигураций атомов по мере увеличения заряда ядра. Бор обосновал

подразделение групп периодической системы на главные и побочные. Впервые

объяснил подобие свойств редкоземельных элементов. Им сформулирован важ-

ный для атомной теории принцип соответствия. Он много сделал для становления

и интерпретации квантовой механики, в частности предложил имеющий большое

значение для ее понимания принцип дополнительности. Развил теорию составно-

го ядра. Был является одним из создателей капельной модели ядер и теории деле-

ния ядер. Бор предсказал явление спонтанного деления ядер урана. Создал боль-

шую школу физиков-теоретиков.

БРОЙЛЬ ЛУИ ДЕ (1892-1987) – французский физик-теоретик, аристократ

по происхождению, лауреат Нобелевской премии в области физики (1929). В

1924 г. Луи де Бройль защитил свою докторскую диссертацию на тему «Исследо-

вания в области квантовой теории», в которой он попытался перебросить мост

75между корпускулярной и волновой теориями. Он связал с каждой движущейся

частицей волну определенной длины. Однако в случае частиц со значительной

массой, с которыми имеет дело классическая механика, почти полностью преоб-

ладают корпускулярные свойства. Волновые же свойства являются определяю-

щими у частиц атомных размеров. Отступив на первых порах от глубокого рево-

люционного содержания своей теории, де Бройль пытался сохранить с помощью

различных гипотез традиционную детерминистическую интерпретацию класси-

ческой физики. Однако, столкнувшись с огромными математическими трудно-

стями, он вынужден был согласиться с вероятностной и индетерминистской

интерпретацией, в которой классическая механика становилась просто частным

случаем более общей волновой механики. Совместно со своим братом опублико-

вал важные научные работы по физике атомных частиц и оптике, примыкающие к

его ранним работам, а также, в связи с фундаментальными исследованиями по

волновой механике, работы по физике рентгеновских и γ-лучей.

ЕСТЕСТОЗНВНИЕ КОНЦА XIX – НАЧАЛА XX вв. – период в развитии

наук о природе, которые легли в основу четвёртой научной революции и сформи-

ровали новую картину физической реальности. Начало новой картины мира

положили достижения французского физика Антуана Анри Беккереля (1852-

1908), открывшего в 1896 г. самопроизвольное излучение урановой соли. Приро-

ду этих лучей исследовали французские физики, супруги Пьер Кюри (1859-1906)

и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934), которые в 1898 г. обнаружили, что

подобным свойством испускать лучи обладают также полоний и радий. Это свой-

ство они назвали радиоактивностью. В 1897 г. английский физик Джозеф Джон

Томсон (1856-1940) обнаружил первую элементарную частицу – электрон, при

измерении заряда которого было выявлено, что масса электрона зависит от его

скорости (что подорвало прежнюю убежденность ученых в неизменности хими-

ческих элементов) и пришел к выводу о том, что электроны являются обязатель-

ной составной частью атомов всех веществ и, следовательно, к мысли о делимо-

сти атома. Это утверждение подорвало прежнюю теорию строения материи и

вызвало мировоззренческий кризис в физике, связанный с мыслями об «исчезно-

вении материи», что подорвало материалистические позиции. Немецкий химик и

физик Вильгельм Фридрих Оствальд (1853-1932) предположил, что теперь не

материя является «единственной субстанцией», а энергия, поэтому понятия «ма-

терия», «дух» следует заменить понятием «энергия». «Чистая» энергия мыслилась

как некое нематериальное движение. Философский кризис в физике был проана-

лизирован В.И. Лениным (1870-1924) в работе «Материализм и эмпириокрити-

цизм», который делает вывод, что мировоззренческий кризис в физике связан с

необходимостью перехода на уровень диалектического мышления, утверждая

идеи о бесконечном многообразии и неисчерпаемости материи: «Природа беско-

нечна, как бесконечна и мельчайшая частица ее (и электрон в том числе)». Новые

открытия в физике свидетельствуют о рождении диалектического материализма и

говорят о том, что наука и философия тесно связаны между собой, а неверные

философские толкования влекут за собой научно-теоретические трудности. Поток

научных открытий способствовал отходу от классической физики и формирова-

нию новой модели атома, которая учитывает открытие электрона, которую пред-

76ложил в 1903 г. Томсон. Его модель предполагала наличие внутри сферы атома

«плавающих» электронов. Сохранение электронами определенного места в сфере

есть результат равновесия между положительно равномерно распределенным ее

зарядом и отрицательными зарядами электронов. В 1911 г. английский физик

Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил свою модель атома, которая получила

название планетарной (на том основании, что атом подобен в своем строении

Солнечной системе), к которой он пришел после проведения со своими ученика-

ми Гансом Гейгером (1882-1945) и Эрнстом Марсденом (1889-1970) серии опы-

тов, показавших наличие в атоме положительного ядра, незначительного по

своим размерам в сравнении с атомом, но сосредотачивавшего в себе основную

массу атома. Предложенная им модель оказалась несовместимой с электродина-

микой Максвелла: согласно законам электродинамики, любое тело (частица),

имеющее электрический заряд и движущееся с ускорением, обязательно должно

излучать электромагнитную энергию; но в этом случае электроны должны были

бы потерять кинетическую энергию и упасть на ядро; с этой точки зрения, оста-

валась непонятной необычайная устойчивость атома; с другой стороны, постоян-

но вращаясь вокруг ядра, электрон должен был постоянно излучать энергию и,

приближаясь к центру, менять свою частоту. Опыт же Резерфорда доказывал, что

атомы дают электромагнитное излучение только определенных частот и не по-

стоянно. Известный датский физик Нильс Бор (1885-1962) усовершенствовал

модель Резерфорда, опираясь на квантовую теорию немецкого физика Макса

Планка (1858-1947), который выдвинул гипотезу: испускание и поглощение

электромагнитного излучения может происходить только дискретно, конечными

порциями – квантами. Взяв за исходную модель Резерфорда, Н. Бор предложил в

1913 г. квантовую теорию строения атома: 1) в любом атоме существует несколь-

ко стационарных орбит электронов, двигаясь по которым электрон может суще-

ствовать не излучая электромагнитной энергии; 2) при переходе электрона из

одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию

энергии; 3) при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту происходит

увеличение энергии атома и, наоборот, при переходе электрона на орбиту, более

близкую к ядру, имеет место уменьшение энергии атома. В истории физики эту

модель назвали квантовой моделью атома Резерфорда-Бора. Исследования в

области физики микромира вызвало создание квантовой механики. Ещё в 1899 г.

русский физик П.Н. Лебедев (1866-1912) подтвердил, что свет-фотон и есть све-

товое давление. В 1905 г. А. Эйнштейн обосновал идею природы фотоэффекта:

каждый электрон выбивается из металла под действием отдельного светового

кванта, или фотона, который при этом теряет свою энергию; часть этой энергии

уходит на разрыв связи электрона с металлом. Он показал зависимость энергии

электрона от частоты светового кванта и энергии связи электрона с металлом. В

1924 г. французский ученый Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул гипотезу о

волновых свойствах материи: если волновой материи присущи свойства корпус-

кулярности, то можно ожидать и обратного – корпускулярной материи присущи

волновые свойства. В 1927 г. идея Луи де Бройля была подтверждена американ-

скими физиками Клинтоном Дэвиссоном (1881-1958) и Лестером Джермером

(1896-1971): быстрые электроны, проходя сквозь тонкие пластинки металла, вели

77себя подобно свету, проходящему мимо малых отверстий или узких щелей (то

есть, распределение электронов, отражающихся от пластинки и летевших лишь

по некоторым избранным направлениям, было таким же, как если бы на пластин-

ку падал пучок света с длиной волны, равной длине волны электрона, вычислен-

ной по формуле де Бройля). Экспериментально подтвержденная гипотеза де

Бройля стала основой квантовой механики: 1) У объектов микромира, рассматри-

ваемых с ее позиций, обнаружились такие свойства, которые совершенно не

имеют аналогий в привычном нам мире – это корпускулярно-волновая двойст-

венность, или дуализм элементарных частиц (они и корпускулы, и волны одно-

временно, а точнее – диалектическое единство свойств тех и других). 2) Движе-

ние микрочастиц в пространстве и времени нельзя отождествлять с механическим

движением макрообъекта. (положение элементарной частицы в пространстве в

каждый момент времени не может быть определено с помощью системы коорди-

нат, как для привычных нам тел окружающего мира). Движение микрочастиц

подчиняется законам квантовой механики. Помимо де Бройля серьезный вклад в

становление квантовой механики внес немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901-

1976), доказав абсолютную непригодность законов классической механики в

микромире. Он сформулировал принцип неопределенности: если известно место-

положение частицы в пространстве, то остается неизвестным импульс (количест-

во движения) и наоборот. Это одно из фундаментальных положений квантовой

механики. С точки зрения классической механики и просто «здравого смысла»,

принцип неопределенности представляется абсурдным. Другой областью физики,

ставшей фундаментом неклассической физики, является релятивистская физика,

созданная Альбертом Эйнштейном (1879-1955). В 1905 г. он сформулировал

специальную теорию относительности. Она утверждала, что пространство и

время относительны и органически связаны с материей. Открытиями квантовой

механики и релятивистской физики закончился прежний классический этап в

развитии естествознания, характерный для Нового времени: исчезла убежден-

ность в универсальности законов классической механики (разрушились прежние

представления о неделимости атома, о постоянстве массы, о неизменности хими-

ческих элементов). Наступил новый этап неклассического естествознания XX

века.

ЕСТЕТВОЗНАНИЕ КОНЦА XX в. – представление о структуре и свойст-

вах неживой природы, основанные на научных исследованиях физических, хими-

ческих, биологических, социальных явлений второй половины XX в. В области

микромира выявлено, что элементарные частицы, образующие ядро атома, сами

обладают внутренней структурой и состоят из частиц еще более элементарных –

кварков. Последние имеют весьма необычные свойства: они обладают дробными

электрическими зарядами, что не характерно для других микрочастиц материи, и

не могут существовать в свободном, не связанном виде. В целом, как в природе

кварков, так и других микрочастиц много неясного. Нет единой теории, объяс-

няющей все процессы, протекающие в микромире. Современная наука имеет

значительные достижения и в области мегамира. Если в XVIII-XIX вв. и вплоть

до первой половины XX в. господствовала теория стационарной Вселенной,

которая представлялась статичной, не изменяющейся в пространстве, то во вто-

78рой половине XX в. утвердилась теория расширяющейся Вселенной. Существует

также гипотеза, что силы гравитационных полей, в конце концов, остановят

расширение Вселенной, которая затем начнет снова сжиматься до состояния

бесконечно большой плотности. Это концепция пульсирующей Вселенной. Со-

временная астрофизика внесла много нового в понимание эволюции звезд, от-

крыла совершенно новые, неизвестные ранее космические объекты – пульсары,

квазары. Квазары – космические объекты чрезвычайно малых угловых размеров,

что указывает на их большую удаленность от Солнечной системы. Квазары излу-

чают в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики. Источник их

энергии точно не известен. Пульсары – космические источники импульсного

электромагнитного излучения, открытые в 1967 г. группой Э. Хьюиша (Велико-

британия). Пульсары бывают разной природы. Большинство пульсаров радио-

пульсары, которые отождествляются с быстровращающимися нейтронными

звездами. Они излучают импульсы в радиодиапазоне от метровых до сантиметро-

вых волн. Пульсары в Крабовидной туманности и ряд других излучают импульсы

в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах. Существенно расширились в

XX веке представления и о структурных уровнях органической природы, которые

включают молекулярный уровень жизни, клеточный уровень (микроорганизмы,

ткани, органы), уровни живого целого организма, сообщества организмов, биоло-

гического вида, биогеоценозов (совокупность организмов в единстве с природ-

ными условиями их существования), и, наконец, биосферы в целом, т.е. области

распространения жизни на Земле. Прогресс в биологии в первой половине XX

века привел к введению понятия гена как наследственной единицы, ответствен-

ной за передачу по наследству определенного признака, и хромосомы как струк-

турного ядра клетки, содержащего ДНК – высокомолекулярного соединения -

носителя наследственных признаков. Расшифровка молекулы ДНК в середине XX

века послужила началом интенсивных исследований в области молекулярной

биологии, которые к концу XX в. вплотную подвели к расшифровке генома чело-

века.

КЮРИ ПЬЕР (1859-1906) и СКЛАДОВСКАЯ-КЮРИ МАРИЯ (1867-1934)

– французские физики, супруги, лауреаты Нобелевской премии по физике 1903 г.

Пьер Кюри, работая в физической лаборатории Сорбонны, занялся исследованием

природы кристаллов и пьезоэлектричества (появление под действием приложен-

ной извне силы на поверхности некоторых кристаллов электрических зарядов).

Ими был открыт и обратный эффект: те же кристаллы под действием электриче-

ского поля испытывают сжатие. Если приложить к таким кристаллам переменный

ток, то их можно заставить совершать колебания с ультравысокими частотами,

при которых кристаллы будут испускать звуковые волны за пределами воспри-

ятия человеческого слуха (такие кристаллы стали очень важными компонентами

такой радиоаппаратуры, как микрофоны, усилители и стереосистемы). Братья

Кюри разработали и построили такой лабораторный прибор, как пьезоэлектриче-

ский кварцевый балансир, который создает электрический заряд, пропорциональ-

ный приложенной силе (его можно считать предшественником основных узлов и

модулей современных кварцевых часов и радиопередатчиков). В 1882 г. был

назначен руководителем лаборатории промышленной физики и химии. В период

79с 1883 по 1895 г. К. выполнил большую серию работ, в основном по физике кри-

сталлов. Его статьи по геометрической симметрии кристаллов и поныне не утра-

тили своего значения для кристаллографов. С 1890 по 1895 г. К. занимался изуче-

нием магнитных свойств веществ при различных температурах. На основании

большого числа экспериментальных данных в его докторской диссертации была

установлена зависимость между температурой и намагниченностью, впоследст-

вии получившая название закона Кюри. В 1894 г. встретился с Марией Склодов-

ской (Мари Кюри), молодой польской студенткой физического факультета Сор-

бонны. Они поженились в июле 1895 г. В 1897 г., вскоре после рождения первого

ребенка, Мари Кюри приступила к исследованиям радиоактивности и пришла к

заключению, что только уран, торий и соединения этих двух элементов испуска-

ют излучение Беккереля (которое она позднее назвала радиоактивностью), сделав

вывод о существовании в урановой смоляной обманке ещё неизвестного сильно

радиоактивного элемента. Поль Кюри оставил свои собственные исследования,

чтобы помочь Мари выделить неуловимый элемент. С этого времени интересы

супругов Кюри как исследователей слились. Они поставили перед собой задачу

разделить урановую смоляную обманку на химические компоненты, переработав

несколько тонн урановой смоляной обманки. В сентябре 1902 г. супруги Кюри

сообщили о том, что им удалось выделить одну десятую грамма хлорида радия и

определить атомную массу радия, которая оказалась равной 225. (Выделить по-

лоний Кюри не удалось, так как он оказался продуктом распада радия.) Соль

радия испускала голубоватое свечение и тепло. Это фантастически выглядевшее

вещество привлекло к себе внимание всего мира. Признание и награды за его

открытие пришли почти сразу. Они побудили других физиков также заняться

изучением радиоактивности. В 1903 г. Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди

высказали предположение о том, что радиоактивные излучения связаны с распа-

дом атомных ядер. Распадаясь (утрачивая какие-то из образующих их частиц),

радиоактивные ядра претерпевают трансмутацию в другие элементы. Кюри од-

ними из первых поняли, что радий может применяться и в медицинских целях.

Заметив воздействие излучения на живые ткани, они высказали предположение,

что препараты радия могут оказаться полезными при лечении опухолевых забо-

леваний. Шведская королевская академия наук присудила супругам Кюри поло-

вину Нобелевской премии по физике 1903 г. Но Кюри были больны и не смогли

присутствовать на церемонии вручения премий. В своей Нобелевской лекции,

прочитанной два года спустя, Поль Кюри указал на потенциальную опасность,

которую представляют радиоактивные вещества. В октябре 1904 г. К. был назна-

чен профессором физики Сорбонны, а Мари Кюри – заведующей лабораторией,

которой прежде руководил ее муж. В декабре того же года у Кюри родилась

вторая дочь. Возросшие доходы, улучшившееся финансирование исследований,

планы создания новой лаборатории, восхищение и признание мирового научного

сообщества должны были сделать последующие годы супругов Кюри плодотвор-

ными. Но, как и Беккерель, К. ушел из жизни слишком рано, не успев насладиться

триумфом и свершить задуманное. В дождливый день 19 апреля 1906 г., переходя

улицу в Париже, он поскользнулся и упал. Голова его попала под колесо проез-

жавшего конного экипажа. Смерть наступила мгновенно. Мари Кюри унаследо-

80вала его кафедру в Сорбонне, где продолжила свои исследования радия. В 1910 г.

ей удалось выделить чистый металлический радий, а в 1911 г. она была удостоена

Нобелевской премии по химии. В 1923 г. Мари опубликовала биографию Поля

Кюри Старшая дочь Кюри, Ирен (Ирен Жолио-Кюри), разделила со своим мужем

Нобелевскую премию по химии 1935 г.; младшая, Ева, стала концертирующей

пианисткой и биографом своей матери.

ЛЕРУА ЭДУАРД (1870-1954) – французский философ и математик, пред-

ставитель католического модернизма, последователь Бергсона, друг

и единомышленник П. Тейяра де Шардена, создатель эволюционной концепции,

где соединялись католические догматы с фактами, накопленными палеонтологией

и антропологией, с новейшими открытиями в биологии. Эволюцию рассматривал

как творческое становление, в истоках которого лежит духовная сила – дейст-

вующая мысль. С появлением человека, наделенного сознанием и разумом, эво-

люция природы и жизни приобретает качественно новый характер, ибо человек

становится условием и орудием их дальнейшего поступательного развития, что

приводит к переходу от биосферы к ноосфере (сфере разума). Термин «ноосфера»

Леруа впервые употребил в конце 1920-х годов, а саму концепцию ноосферы

он разработал совместно с П. Тейяром де Шарденом (впоследствии это понятие

стало основой учения В.И. Вернадского). Основные работы: «Потребность

в идеализме и факт эволюции» (1927); «Происхождение человека и эволюция

интеллекта» (1931); «Опыт о первой философии» (1956-1958). Здесь он доказыва-

ет, что наука даёт религии обоснование, а религия завершает науку. Проблему

интеллекта и интуиции Леруа исследует в работе «Интуитивное мышление»

(1929-1930). В книге «Проблема Бога» (1929) он подвергает критике традицион-

ные томистские доказательства существования Бога, считая, что постичь Бога

человек может лишь с помощью опыта, дающего свидетельство о Боге как источ-

нике творческого, духовного развития человека, его нравственного бытия, что

может прояснить философия.

ОСТВАЛЬД ВИЛЬГЕЛЬМренциальными уравнениями в частных производных. (1853-1932) – немецкий химик, родился в Риге

(Латвия), лауреат Нобелевской премии по химии (1909). Он поддержал идеи

Аррениуса, но и способствовал их распространению среди химиков. Более того,

он добился, чтобы Аррениус получил постдокторскую стипендию (ее можно

получать в течение года после защиты докторской диссертации. – Ред.) и, таким

образом, смог продолжить свои исследования. Интерес к теории ионной диссо-

циации позволил Оствальду увидеть в ней прекрасное объяснение многих хими-

ческих реакций, в которых катализаторами служат слабые кислоты и основания.

Когда существует химическое равновесие, скорость протекания прямой и обрат-

ной реакций одинакова. Оствальд доказал, что присутствие катализатора ускоряет

реакцию в обоих направлениях в одинаковой степени. Он также продемонстриро-

вал, что система переходит от менее устойчивого состояния к более устойчивому

постепенно и не всегда достигает своего самого устойчивого состояния. Эта

зависимость получила название закона разбавления Оствальда. Применив свои

знания каталитических процессов в целях развития промышленности, ученый

исследовал возможности синтеза аммиака из водорода, используя в качестве

катализатора железную проволоку. В 1890 г. Оствальд заинтересовался взглядами

81на энергию как на первооснову всего физического мира. Скептически относясь ко

всем материалистическим концепциям, и особенно к атомно-молекулярной тео-

рии, Оствальд полагал, что природные явления могут объясняться превращения-

ми энергии. В соответствии с этим подходом он вывел законы термодинамики на

уровень философских обобщений. Он предположил, что материя не является

единственной субстанцией. Роль первосубстанции выполняет энергия. Чистую

энергию он рассматривал как некое нематериальное движение. Отрицание обще-

принятых представлений о неизменном атоме породило сомнение в основных

физических законах и отрицание объективных закономерностей в природе. Так

идеи Оствальда способствовали формированию физического идеализма. Послед-

ние годы жизни он посвятил изучению энергии цвета, а также организаторской и

писательской деятельности. Оствальд создал количественную теорию цветов со

шкалой порядка определения цвета, которую изложил в атласе цветов, и разрабо-

тал систему цветовой гармонии.

ПЛАНК, МАКС (1858–1947) – немецкий физик-теоретик, основоположник

квантовой теории, лауреат Нобелевской премии по физике (1918). Занимался

исследованиями в области теплового излучения, решая задачи распределения

энергии в спектре излучения абсолютно черного тела: вывел полуэмпирическую

формулу, которая при высоких температурах и больших длинах волн удовлетво-

рительно описывала экспериментальные данные Курлбаума и Рубенса, а при

коротких волнах и низких температурах переходила в закон Вина. В процессе

теоретического обоснования своей формулы Планк пришел к ошеломляющему

выводу – уравнение справедливо только при одном совершенно новом представ-

лении, а именно: при излучении энергия испускается или поглощается не непре-

рывно и не в любых количествах, а лишь неделимыми порциями – «квантами».

При этом энергия кванта пропорциональна частоте колебания и новой фундамен-

тальной постоянной, имеющей размерность действия. Сейчас эту фундаменталь-

ную константу называют постоянной Планка. День 14 декабря 1900, когда Планк

доложил в Немецком физическом обществе о теоретическом выводе закона излу-

чения, стал датой рождения квантовой теории и новой эры в естествознании.

Большое значение имели работы Планка по теории относительности. В 1906 он

вывел уравнения релятивистской динамики, получив выражения для энергии и

импульса электрона. Во время Второй мировой войны Планк перенес немало

лишений. Во время Второй мировой войны Макс Планк пытался убедить Гитлера

сохранить жизни евреям. Последние годы его жизни были омрачены гибелью

сына, казненного за участие в покушении на Гитлера 20 июля 1944. В то же время

он продолжал служить в различных научных обществах Германии в надежде

сохранить остатки немецкой науки и иметь возможность помогать другим уче-

ным.

РЕЗЕРФОРД ЭРНЕСТ (1871–1937) – английский физик, лауреат Нобелев-

ской премии по химии за исследования по превращению элементов и химии

радиоактивных веществ (1908), президент Лондонского королевского общества.

Занимался проблемами радиоактивности, атомной и ядерной физики, создал

модель строения атома, открыл a- и b-излучения, ввёл понятие периода полурас-

пада. В 1903 вместе с Ф. Содди разработал теорию радиоактивного распада и

82установил закон превращений радиоактивных элементов. Доказал, что a-

излучение – это поток положительно заряженных частиц (какие это частицы – он

установил в 1909, после совместного с Г. Гейгером конструирования прибора для

регистрации отдельных заряженных частиц – прототип счетчика Гейгера – ими

оказались дважды ионизированные атомы гелия). Изучая прохождение a-частиц

через вещество, открыл их рассеяние, и установил закон рассеяния a-частиц на

атомах различных элементов (формула Резерфорда). Эти эксперименты привели

его в 1911 к открытию в атоме плотной «сердцевины» с положительным зарядом

и к созданию новой модели строения атома – планетарной. Резерфорд выдвинул

идею об искусственном превращении атомных ядер и первым осуществил искус-

ственную ядерную реакцию (бомбардируя быстрыми a-частицами атомы азота и

получив при этом кислород). Совместно с М. Олифантом экспериментально

доказал справедливость взаимосвязи массы и энергии в ядерных реакциях. Про-

вёл ядерную реакцию синтеза дейтрона с образованием трития. Создал большую

школу физиков, среди его учеников О. Ган, Г. Мозли, Дж. Червик, Д. Хевеши. У

него учились известные советские физики П.Л. Капица, Ю.Б. Харитон и др.

ТЕЙЯР ДЕ ШАРДЕН, ПЬЕР (1881-1955) – французский теолог, священ-

ник-иезуит, один из создателей теории ноосферы и научной космогонии, пред-

ставляющей собой синтез католических христианских традиций и теории косми-

ческой эволюции. Окончил университет в Сорбонне, защитил докторскую дис-

сертацию в области естественных наук (геология, ботаника, зоология), профессор

кафедры геологии парижского Католического университета. Внёс вклад в разви-

тие философии, антропологии, палеонтологии и католической теологии. Основ-

ная работа «Феномен человека» (1937-1946). Утверждал, что эволюция от клеток

(эмбрионального мыслящего покрова), опоясавших земную поверхность, через

человека, активизировавшего мыслительные возможности вещества и реализо-

вавшего возможность самовоспроизводства мыслящего слоя, сфера разума пере-

ходит в охватывающие всю планету «пласты ноосферы», т.е. эволюция не закон-

чилась на человеке как индивидууме, она продолжается по мере того, как челове-

чество объединяется в сообщества с возрастающей дифференциацией индивиду-

альных функций и соответственно увеличивающейся степенью взаимосвязи.

Человечество все более плотно заселяет ограниченное пространство Земли, появ-

ляются все новые и новые средства связи. Концентрация мышления в масштабе

планеты тесно связана со слиянием воедино человеческого духа, которое в ре-

зультате дальнейшей эволюции приведет к возникновению духа Земли. Следую-

щим шагом после самоконцентрации ноосферы является присоединение её к

другому мыслительному центру – сверхинтеллектуальному – степень развития

которого уже не нуждается в материальном носителе и целиком относится к

сфере Духа. Таким образом, вещество, постепенно увеличивая степень организо-

ванности и самоконцентрации, эволюционирует в мысль, а мысль, следуя этим же

путем, неизбежно развивается в Дух (сначала это будет Дух Земли, затем концен-

трированность и соборность желаний всех элементов Духа Земли положит начало

Парусии – Второму Пришествию Христа). Графически эволюционный процесс

можно изобразить в виде конуса пространства-времени, в основании которо-

го находится множественность и хаос, а на вершине – высший полюс эволюции,

83точка последнего объединения в дифференцированное единство («точка Омега»).

Атрибуты точки Омега – автономность, наличность, необратимость и трансцен-

дентность. Точка Омега для Тейяра де Шардена есть Бог, который благодаря силе

своего притяжения даёт направление и цель прогрессивно эволюционирующему

синтезу. Процесс эволюции указан Христом как естественное предустановление к

сверхприродному порядку, в ходе которого материя-энергия постепенно истоща-

ет свой потенциал к дальнейшему духовному развитию. Слово Божие, имманент-

ное природе – это синтезирующая сила, которая «творит, объединяя», приводит

элементы во всё более невероятные сочетания вопреки тенденции к энтропии.

Слово Божие обнаруживает свою эволюционную мощь в высшей форме – личной

любви. В самопожертвовании Христа раскрывается любовь Бога к человеку,

призыв отвратиться от греха (эгоцентрического сопротивления божественной

объединяющей любви), чтобы сконцентрироваться на Христе, истинном «центре

всех центров». Воскреснув, Христос продолжает свое движение как «космиче-

ский Христос» к последнему полюсу притяжения (Омеге), приводя людей их

собственным волеизъявлением в органическое единство друг с другом с центром

во Христе. Конец света рассматривает как внутренний возврат к себе всей ноо-

сферы, достигшей одновременно крайней степени своей сложности и своей со-

средоточенности. Конец света – это переворот равновесия, отделение сознания,

достигшего совершенства, от своей материальной матрицы, чтобы отныне иметь

возможность всей своей силой покоиться в Боге-Омеге». Такой вариант развития

событий реализуется в том случае, если зло на завершающем этапе Земли будет

находиться в минимуме. Но если зло, возрастая одновременно с добром, достиг-

нет к финалу своей высшей ступени, тогда возможно, что ноосфера, достигшая

определенной точки объединения, «снова разъединится на две зоны, соответст-

венно притягиваемые двумя антагонистическими полюсами поклонения. На зону

мысли, которая никогда не была единой. И на зону всеобъемлющей любви, ожив-

ляющую и… выделяющую, чтобы её завершить, лишь одну часть ноосферы — ту,

которая решится «сделать шаг» за пределы себя, в другое».

ТОМСОН ДЖОЗЕФ ДЖОН (1856-1940) – английский физик, лауреат Но-

белевской премии по физике 1906 г., окончил Кембриджсий университет, про-

фессора экспериментальной физики. Приступив к своим новым обязанностям в

лаборатории, Томсон решил, что главным направлением его исследований долж-

но стать изучение электрической проводимости газов. Исследования катодных

лучей и связанных с ними явлений оживились в связи с открытием Вильгельмом

Рентгеном в 1895 г. рентгеновских лучей. Вскоре Томсон, работая вместе с Эрне-

стом Резерфордом, обнаружил, что облучение газов рентгеновскими лучами в

огромной степени увеличивает их электропроводность. Рентгеновские лучи иони-

зировали газы, т.е. они превращали атомы газа в ионы, которые в отличие от

атомов заряжены и, следовательно, служат хорошими переносчиками тока. Том-

сон показал, что возникающая здесь проводимость в чем-то похожа на ионную

проводимость при электролизе в растворе. Выполнив со своими студентами

весьма плодотворное исследование проводимости в газах, Томсон, ободренный

успехами, вплотную занялся нерешенным вопросом, который занимал его уже

много лет, а именно составом катодных лучей. В результате исследований он

84сделал вывод, что «атом – не последний предел делимости материи». Томсон

предложил модель атома, согласующуюся с его открытием. В начале XX в. он

выдвинул гипотезу, что атом представляет собой размытую сферу, несущую

положительный электрический заряд, в которой распределены отрицательно

заряженные электроны (как в конце концов стали называть его корпускулы). Эта

модель, хотя она и была вскоре вытеснена ядерной моделью атома, предложенной

Резерфордом, обладала чертами, ценными для ученых того времени и стимулиро-

вавшими их поиски. В своих опытах он продемонстрировал способ разделения

атомов. Ему удалось обнаружить, что пробы инертного газа неона содержат

атомы с двумя различными атомными весами. Открытие этих изотопов сыграло

важную роль в понимании природы тяжелых радиоактивных элементов, таких,

как радий и уран.

ЭЙНШТЕЙН АЛЬБЕРТ (1879-1955) – немецко-швейцарско-американский

физик основоположник современной релятивистской физики, разработавший

специальную (1905) и общую (1915) теории относительности, лауреат Нобелев-

ской премии (1921). Его первые работы были посвящены силам взаимодействия

между молекулами и приложениям статистической термодинамики. Одна из них

– «Новое определение размеров молекул» – была принята в качестве докторской

диссертации Цюрихским университетом. Одна из его работ была посвящена

объяснению броуновского движения – хаотического зигзагообразного движения

частиц, взвешенных в жидкости. Он предсказал, что наблюдение броуновского

движения позволяет вычислить массу и число молекул, находящихся в данном

объеме. Через несколько лет это было подтверждено Жаном Перреном. В другой

работе предлагалось объяснение фотоэлектрического эффекта – испускания

электронов металлической поверхностью под действием электромагнитного

излучения в ультрафиолетовом или каком-либо другом диапазоне. Идея Эйн-

штейна состояла в том, чтобы установить соответствие между фотоном (квантом

электромагнитной энергии) и энергией выбитого с поверхности металла электро-

на. Каждый фотон выбивает один электрон. Кинетическая энергия электрона

(энергия, связанная с его скоростью) равна энергии, оставшейся от энергии фото-

на за вычетом той ее части, которая израсходована на то, чтобы вырвать электрон

из металла. Чем ярче свет, тем больше фотонов и больше число выбитых с по-

верхности металла электронов, но не их скорость. Более быстрые электроны

можно получить, направляя на поверхность металла излучение с большей часто-

той, так как фотоны такого излучения содержат больше энергии. Эйнштейн вы-

двинул еще одну смелую гипотезу, предположив, что свет обладает двойственной

природой. Работы Эйнштейна позволили объяснить флуоресценцию, фотоиони-

зацию и загадочные вариации удельной теплоемкости твердых тел при различных

температурах. Третья, поистине замечательная работа Э., опубликованная все в

том же 1905 г. – специальная теория относительности, революционизировавшая

все области физики. В то время большинство физиков полагало, что световые

волны распространяются в эфире – загадочном веществе, которое, как принято

было думать, заполняет всю Вселенную. Однако обнаружить эфир эксперимен-

тально никому не удавалось. Поставленный в 1887 г. Альбертом А. Майкельсо-

ном и Эдвардом Морли эксперимент по обнаружению различия в скорости света,

85распространяющегося в гипотетическом эфире вдоль и поперек направления

движения Земли, дал отрицательный результат. Выводы, сделанные в результате

экспериментов, изменили представления о пространстве и времени: ни один

материальный объект не может двигаться быстрее света; с точки зрения стацио-

нарного наблюдателя, размеры движущегося объекта сокращаются в направлении

движения, а масса объекта возрастает, чтобы скорость света была одинаковой для

движущегося и покоящегося наблюдателей, движущиеся часы должны идти

медленнее. Даже понятие стационарности подлежит тщательному пересмотру. Из

других выводов, к которым приводит специальная теория относительности, за-

служивает внимание эквивалентность массы и энергии. Масса m представляет

собой своего рода «замороженную» энергию E, с которой связана соотношением

E = mc2, где c – скорость света. Таким образом, испускание фотонов света проис-

ходит ценой уменьшения массы источника. Релятивистские эффекты, как прави-

ло, пренебрежимо малые при обычных скоростях, становятся значительными

только при больших, характерных для атомных и субатомных частиц. Потеря

массы, связанная с испусканием света, чрезвычайно мала и обычно не поддается

измерению даже с помощью самых чувствительных химических весов. Однако

специальная теория относительности позволила объяснить такие особенности

процессов, происходящих в атомной и ядерной физике, которые до того остава-

лись непонятными. Почти через сорок лет после создания теории относительно-

сти физики, работавшие над созданием атомной бомбы, сумели вычислить коли-

чество выделяющейся при ее взрыве энергии на основе дефекта (уменьшения)

массы при расщеплении ядер урана. После напряженных усилий Э. удалось в

1915 г. создать общую теорию относительности, выходившую далеко за рамки

специальной теории, в которой движения должны быть равномерными, а относи-

тельные скорости постоянными. Общая теория относительности охватывала все

возможные движения, в том числе и ускоренные (т.е. происходящие с переменной

скоростью). Господствовавшая ранее механика, берущая начало из работ Исаака

Ньютона (XVII в.), становилась частным случаем, удобным для описания движе-

ния при относительно малых скоростях. Э. пришлось заменить многие из введен-

ных Ньютоном понятий. Общая теория относительности Эйнштейна заменила

ньютоновскую теорию гравитационного притяжения тел пространственно-

временным математическим описанием того, как массивные тела влияют на

характеристики пространства вокруг себя. Согласно этой точке зрения, тела не

притягивают друг друга, а изменяют геометрию пространства-времени, которая и

определяет движение проходящих через него тел. Как однажды заметил коллега

Э., американский физик Дж. А. Уилер, «пространство говорит материи, как ей

двигаться, а материя говорит пространству, как ему искривляться». Основные

положения специальной теории относительности следующие: 1) пространствен-

но-временные отношения связаны с системами отсчета; 2) при скоростях близких

к скорости света при переходе из одной системы отсчета в другую пространст-

венно-временные свойства меняются; 3) в материальных системах движущихся

при скоростях близких к скорости света время течет медленнее, чем в системах,

покоящихся относительно них. Общая теория относительности была разработана

Эйнштейном в 1916 г. Ее основные положения следующие: 1) разработано четы-

86рехмерное пространство; 2) масса и энергия неразрывно связаны; 3) с возрастани-

ем скорости длина тела сокращается.