Кризис классической физики начала XX века: была ли неклассическая физика выходом из него

Выше было показано, что неклассическая физика, включающая теорию относительности и квантовую физику, не была реальным выходом из кризиса, не решала проблем, породивших этот кризис, а лишь формально устраняла, обходила их. Возникает вопрос, почему же, несмотря на всё это, научное сообщество пошло именно по такому противоестественному пути выхода из кризиса? Кроме того, на первый взгляд, совершенно непонятно, почему неклассическая физика всё же работает до сих пор, почему ярко не обнаружилась её противоречивость, как в случае с классической физикой?

На последний вопрос ответить легко. С самого начала неклассическая физика строилась так, что вводились противоестественные, ни на чём не основанные гипотезы для согласования теоретических предсказаний с опытом. Когда снова возникало расхождение с теорией, её не отвергали, а придумывали дополнительные, ещё более абсурдные гипотезы, формально устраняющие противоречие. Понятно, что, вводя достаточное число гипотез, к тому же, если нет никакого ограничения в их выборе, можно объяснить любую совокупность явлений. Поэтому не могло возникнуть такого противоречия, которое бы заставило отказаться от теории: едва оно возникало, придумывали новые гипотезы (аналогично введению новых эпициклов в геоцентрической системе). В этом смысле классическая физика имела меньше степеней свободы: физики-классики сильно ограничивали себя, считая возможным принимать лишь ограниченное число гипотез, причём естественных, интуитивно понятных и очевидных, а также опытно обоснованных. В классической физике противоречия нельзя было устранять формальным приёмом, проблему всегда требовалось решить строго. Поэтому в классической физике кризис был очень острым.

В то же время в неклассической науке острый кризис в принципе не может развиться, поскольку он был бы сразу устранён при помощи новых гипотез. То, что такие гипотезы, и впрямь, регулярно добавлялись, ещё раз доказывает, что неклассическая физика не вскрывает глубинное устройство мира, и представляет собой не микроскопическую, а лишь феноменологическую теорию, дающую только внешнее, формальное описание явлений, без понимания их причин и сути. Это объясняет, почему большинство явлений, открытых в XX веке, не были предсказаны ни теорией относительности, ни квантовой физикой, которые, предлагая лишь внешнее описание, не имели предсказательной силы в плане открытия новых феноменов, и лишь задним числом объясняли их, путём привлечением новых гипотез. Именно так, без помощи неклассической физики были открыты сверхпроводимость, сверхтекучесть гелия, свойства синхротронного излучения, весь набор элементарных частиц и космических объектов. Так же и многие приборы, о которых говорят, будто они были созданы лишь благодаря применению неклассической физики, реально были построены без её помощи и даже вопреки её догматам и прогнозам. Достаточно привести в пример историю Н.Г. Басова, который при создании мазера обращался ко многим видным специалистам по квантовой теории, и все они в один голос заявляли, что мазер не должен работать по квантовой теории [28]. Так же и Т. Мейман построил первый лазер, по его словам, не благодаря, а, скорее, вопреки идеям и принципам учёных, занимавшихся квантовой теорией. Однако, после того как мазер и лазер были созданы, их объявили триумфом квантовой теории и назвали квантовыми генераторами, хотя исходно они создавались и работали по классическим законам и вопреки квантовой теории. То же самое можно сказать об ускорителях, об атомных станциях. У истоков их создания, у истоков открытия ядерных реакций стояли физики-классики, в том числе Э. Резерфорд и Ф. Содди, которые скептически относились к теории относительности. Поэтому утверждение о том, что современные приборы и феномены подтверждают неклассическую физику, не вполне правомерно.

Предсказательная сила у всех неклассических феноменологических теорий есть лишь в тех рамках, в которых они были разработаны. Так же, как теория Птолемея, они объясняли только то, для чего их придумали, и не могли предсказать ничего нового. Удачность же предсказаний внутри ограниченного круга явлений, под который эти теории подгонялись, объясняется тем, что их формальный аппарат содержал верные соотношения между наблюдаемыми величинами, причём эти соотношения могли быть получены и в других теориях, в том числе в классических. Разница заключалась лишь в том, какие величины считали фиксированными, а какие переменными. Так, в теории относительности для интерпретации опыта Кауфмана считали фиксированной силу F, а переменной массу m, а в классической, наоборот, сила F менялась, а масса m была фиксирована, однако соотношение их a=F/m, которое собственно и измерялось в опыте, оказывалось одинаковым в обеих теориях. Примерно так и теория Птолемея предсказывала почти те же относительные положения планет на небосводе, что и теория Коперника, но если геоцентрическая теория фиксировала положение Земли и считала переменным положение Солнца, то гелиоцентрическая теория Коперника, наоборот, фиксировала координаты Солнца, а Землю полагала движущейся вокруг него. Таким образом, работоспособность неклассических теорий связана исключительно с тем, что в них используются те же математические соотношения, что и в классической теории, хотя понимаются эти соотношения совершенно иначе. И характерно, что ряд таких соотношений был получен впервые именно в классической физике, а потом уже заимствован квантовой и релятивистской физикой. Именно так неклассическая физика заимствовала у физиков-классиков спектральную формулу водорода и комбинационный принцип Ритца, соотношение Планка E=hf и соотношение E=mc², полученное впервые Томсоном, Лоренцем и Хевисайдом в рамках классических теорий и имеющее совсем иной смысл, чем в теории относительности.

Остаётся вопрос о том, почему же физики пошли по пути неклассической физики и отказа от физики классической, хотя, как было показано выше, такой путь не был ни самым простым, ни самым естественным. Дело в том, что расцвет и признание неклассической физики пришлись на эпоху смутного времени 1910-1920 гг., когда мир переживал серьёзные потрясения в виде Мировой войны, голода, кризиса и Октябрьской революции в России. Это было в буквальном смысле смутное время, время безвластия не только в мире, но и в науке. В связи с войной наука пребывала в упадочном состоянии, она плохо финансировалась, научные школы распадались, учёные были разрознены и растеряны. И в это смутное время прийти к власти теоретически могла любая теория. Вот почему без особых усилий и без достаточных оснований была признана неклассическая физика в виде теории относительности и квантовой физики. Они не встретили должного сопротивления и критики со стороны физиков-классиков, хотя отдельные голоса протеста и раздавались. К тому же многие воспринимали эти революционные концепции как историческую необходимость, как свежие веяния, сметающие вместе с устоявшимся мировым строем и патриархальную классическую концепцию. Многие физики рассматривали эти неклассические теории как временные, в надежде, что постепенно всё прояснится, и эти теории либо обретут классическую интерпретацию, либо им будет найдена замена на основе строгих классических взглядов. Но проходило время и противоречия, расхождения новых теорий с классической физикой только углублялись. Когда же ситуация в мире более-менее стабилизировалась, и физики в 1920-х годах спохватились, начав указывать на необоснованность принятия неклассических концепций, было уже поздно. Неклассические концепции, принятые лишь как временные, прочно закрепились в науке, так что их критика стала восприниматься чуть ли не как ретроградство, как признак отсталости и неспособности воспринять новые физические концепции. Так что подобная критика часто не допускалась на страницы научных журналов.

Преобразовалось и само научное сообщество: ведущие физики-классики либо умерли, либо отошли от дел, многих физиков наука потеряла в ходе мировых войн и потрясений. Так российская интеллигенция была в значительной части физически уничтожена в годы Революции, эмигрировала или умерла голодной смертью. В итоге, на смену физикам-классикам пришло новое поколение физиков с искажёнными представлениями о мире, воспитанными на идеях неклассической физики. Как сказал Планк: "Обычно новые научные истины побеждают не так, что их противников убеждают и они признают свою неправоту, а большей частью так, что противники эти постепенно вымирают, а подрастающее поколение усваивает истину сразу". А те немногие физики-классики, кто выжил, старались вообще не подавать голоса и не высказывать своих взглядов. Они лишь сожалели, что не ушли из жизни раньше. Вот как сказал о новой физике Г. Лоренц в 1924 г.: "Где же истина, если о ней можно делать взаимно исключающие друг друга утверждения? Способны ли мы вообще узнать истину и имеет ли смысл вообще заниматься наукой? Я потерял уверенность, что моя научная работа вела к объективной истине, и я не знаю, зачем жил; жалею только, что не умер пять лет назад, когда мне всё ещё представлялось ясным... Взамен ясных и светлых образов возникает стремление к каким-то таинственным схемам, не подлежащим отчётливому представлению".

И действительно, современную неклассическую физику отличает, прежде всего, эклектичность её взглядов. Например, как было показано выше, первый и второй постулаты теории относительности, по сути, противоречат друг другу, откуда и проистекают все парадоксы СТО [6, 7, 9]. Ещё более противоречив корпускулярно-волновой дуализм квантовой механики, по которой частицу можно одновременно рассматривать как волну. В неклассической физике отвергаются такие фундаментальные понятия как детерминизм явлений природы и принцип причинности. Причём такой эклектизм, как замечал В.И. Ленин [12], часто выдаётся за диалектику, посредством подмены понятий. Квантовая механика якобы создаёт более общую целостную картину мира, хотя на деле она просто смешивает противоречащие друг другу понятия. Ленин же отмечал, что в неклассической физике сильна тенденция подменять физику математикой: "материя исчезает, остаются лишь уравнения" [29, 30]. То есть уже при зарождении неклассической физики были хорошо видны её идеалистические тенденции, чуждые духу материалистической науки. Эти тенденции ещё ярче проявились в дальнейшем - в космологии, в теории Большого взрыва (придуманной священником Ж. Леметром и, по сути, возвратившей науку к библейским байкам о сотворении мира), в физике элементарных частиц. Причём многие физики, основатели неклассической физики уже тогда не скрывали своих идеалистических взглядов, как отмечает С.И. Вавилов [30]. Таким образом, несмотря на то, что восторжествовала неклассическая физика, её победа не была обусловлена ни физическими, ни логическими, ни философскими причинами, но лишь исторической ситуацией, цепью случайностей и ошибок.

Заключение