Пуанкаре

Шибанов Анатолий Сергеевич

Обратившись затем к наиболее остро стоявшему в то время вопросу о смене одной физической теории другой, Пуанкаре осуждает совершенно необоснованный скептицизм, видящий в постоянно происходящем обновлении научных теорий "нагромождение все новых руин" и "банкротство науки". Так могут считать люди, которые "не отдают себе никакого отчета в том, что составляет цель и назначение научных теорий, иначе они поняли бы, что при каждом падении теории наука делает шаг вперед". Старые теории вовсе не оказываются бесполезными для новых, и "некоторые теории, считавшиеся брошенными и бесповоротно осужденными опытом, вдруг возрождаются к новой жизни". "Причина здесь та, — объясняет он, — что они выражали реальные соотношения и не утратили этого свойства даже после того, как мы по тем или иным основаниям сочли нужным выражать те же соотношения другим языком. Таким образом, они сохранили скрытую жизнеспособность".

И конечно же, Пуанкаре не мог обойти молчанием

все удивительные открытия последних лет — открытие лучей Рентгена, лучей, испускаемых ураном и радием. "Тут целый мир, о котором никто не догадывался. Всех этих неожиданных гостей надо пристроить! Еще никто не может предвидеть, какое место они займут. Но я думаю, что они не разрушат единства, а скорее дополнят его собой", — уверенно заключает он.

В этом обзорном докладе крупнейший теоретик и глубокий мыслитель поднимал важнейшие для того времени проблемы научного познания, в общих чертах намечая пути решения труднейших физических проблем. И это не были советы приверженца старых концепций. Пуанкаре в самом широком смысле рассматривал теоретическое обобщение опытных данных, не связывая его с механистическим представлением. От будущих теорий он требовал лишь выполнения основных физических принципов, в которых усматривал самое общее проявление единства природы и которым посвятил основную часть доклада на одном из следующих международных конгрессов.

Физика в пророчествах

Врывающиеся в окно порывы ветра вздували легкие занавески, открывая непривычные глазу француза бескрайние просторы американских равнин с убегающим вдаль горизонтом. Экспресс набирал скорость на очередном перегоне. Приятно было после шумной суеты грандиозной Всемирной выставки в Сент-Луисе предаться свободному течению мыслей и неторопливой беседе с попутчиком. Неуверенно вглядываясь в своего собеседника, молодой французский физик-теоретик Поль Ланжевен порой готов оборвать свою мысль на полуслове. Рассеянно-отсутствующее выражение лица Пуанкаре вводит его в заблуждение, впрочем, как и многих других. И только изредка появляющаяся на этом лице улыбка удовлетворения, когда Пуанкаре слышит рассуждения, созвучные его собственным мыслям, свидетельствует о том, что речь Ланжевена не проходит мимо его сознания. "Удивительная способность — жить одновременно сразу в двух мирах", — думает молодой физик.

— А ведь вы не сдержали своего обещания, — загадочным тоном произносит Ланжевен.

— Обещание? Какое? — искренне удивился Пуанкаре.

— Не делать прогнозов, — улыбаясь, Ланжевен откинулся всем корпусом назад. — Видно, пророческий дар в вас оказался сильнее той осторожности и скепсиса, которые вы нам продемонстрировали в начале выступления.

Приступая к своему докладу в Сент-Луисе, Пуанкаре действительно сразу же предупредил аудиторию, чтобы от него не ждали никаких пророчеств. "Даже если бы у нас и появилось стремление отважиться на прогноз, — заявил он, — мы бы легко избавились от этого искушения, представив себе все нелепости, которые были бы сказаны выдающимися учеными начала прошлого столетия, если бы их спросили о том, какова будет наука в XIX веке". Но в течение последующих полутора часов °н не раз отступал от своего решения. Подытоживая попытки преодолеть наметившийся в теоретической физике кризис, он не удержался от соблазна заглянуть в затянутую туманной дымкой перспективу.

Год назад известный американский астроном Ньюком приехал в Париж, чтобы от имени американского правительства пригласить французских коллег принять участие в Международном конгрессе искусства и науки. Большая группа французских ученых приняла это приглашение, в том числе Пуанкаре. Конгресс состоялся осенью 1904 года в городе Сент-Луисе во время Всемирной выставки, организованной по случаю столетней годовщины присоединения Луизианы к Соединенным Штатам. 24 сентября, когда Пуанкаре выступал со своим программным докладом "Настоящее и будущее математической физики", зал конгресса был переполнен. Слушатели, в подавляющем большинстве деятели различных наук с Американского континента, впервые увидели прославленного французского математика и физика-теоретика. Пятидесятилетний мужчина среднего роста и средней полноты, несколько ссутулясь, привычно прохаживался перед затихшими рядами. Возможно, многие из присутствующих были удивлены тем, что столь легендарная личность скрывается под обликом типичного, ничем не примечательного внешне европейского интеллигента, с аккуратно причесанными волосами и бородкой адвоката. Белая рубашка с манжетами и традиционная цепочка часов на жилете только усиливали это впечатление. Но уже через несколько минут зал был заворожен той интригующей и драматичной картиной надвигающихся потрясений в физике, которую с удивительной ясностью и проникновенностью он нарисовал.

"…Есть признаки серьезного кризиса, как если бы мы находились накануне предстоящего изменения", — говорит Пуанкаре. Причем под сомнение ставится основа основ всей физики — ее

принципы. К таким основополагающим принципам Пуанкаре относит: принцип сохранения энергии, принцип Карно, играющий роль второго начала термодинамики, принцип равенства действия противодействию, принцип относительности и принцип сохранения массы. К ним он добавляет еще принцип наименьшего действия. В этих принципах сконцентрирована вся накопленная веками мудрость физики как науки. "Достаточно применить пять или шесть общих принципов к исследованию физических явлений для того, чтобы получить все, что мы, по-видимому, можем надеяться о них узнать". В чем сила достоверности этих принципов. В их общности, утверждает Пуанкаре. "Действительно, чем более они общие, тем чаще мы имеем возможность их проверить; и эти испытания, умножаясь и приобретая самые разнообразные и самые неожиданные формы, в конечном счете не оставляют места сомнению". И вот над этими-то принципами нависла в последние годы угроза ниспровержения, причем над каждым из них в отдельности. "Не только закон сохранения энергии подвергается сомнению; рассмотрев принципы физики один за другим, мы увидим, что все они находятся в опасности". И далее Пуанкаре переходит к такому подробному рассмотрению.

Можно без преувеличения сказать, что этот обзор всех основных трудностей классической физики был не только первым, но и единственным в течение многих последующих лет. И раньше высказывались отдельные сомнения и слышались призывы искать новые пути преодоления встретившихся трудностей, но не было общей оценки сложившейся ситуации в физике как кризисной. Только в докладе Пуанкаре на конгрессе в Сент-Луисе впервые было подытожено состояние физики в целом и твердо заявлено: "Есть признаки серьезного кризиса". После этого многие будут говорить о кризисе физики конца XIX — начала XX века. А не так давно авторитетнейший ученый того времени — лорд Кельвин в одной из своих лекций благодушно сравнил физику с кораблем, благополучно миновавшим подводные рифы и мели и вошедшим в спокойную гавань. Лишь два небольших облачка, по его мнению, омрачали пока небосвод науки — это затруднения в теории излучения и в электродинамике движущихся тел. Но, как выяснилось впоследствии, именно эти два облачка явились теми грозными тучами, которые нависли над основами классической физики.

До предела сгустив краски при описании тревожного состояния физики, Пуанкаре выразил уверенность в том, "что этот кризис будет спасительным, поскольку история прошлого гарантирует нам это". При этом он вовсе не считает, что тревога была напрасной и классическая физика останется невредимой. Нет, он предсказывает самые неожиданные изменения законов физики и говорит о том, что принципы могут быть сохранены ценою огромных усилий, уже предпринятых и только еще предстоящих. Докладчик признает необходимость коренной перестройки многих существующих теорий для преодоления встретившихся трудностей, за исключением созданной Лоренцем электродинамики движущихся тел. Но эта ломка, по его убеждению, не должна отвергнуть основные принципы физики. Он допускает лишь возможность изменения их формы. Пуанкаре говорит о том, что оставшиеся среди руин старой физики общие принципы предстоит отыскивать в новом одеянии.

Теперь, когда давно отшумела буря над физикой и на ее могучем остове возникли стройные здания современных физических теорий, нелегко представить себе то смутное время сомнений в самых основных физических принципах. Нужно забыть на минуту о всех возникших позже новых представлениях физики XX века, чтобы по достоинству оценить значение программного докладе Пуанкаре, в котором он дал ключевую основу для поиска новых физических закономерностей — совокупность основных принципов, сохраняющих свое значение и в новой физике. Особенно подчеркивал Пуанкаре незыблемость закона сохранения энергии, который, по его мнению, не смогут поколебать никакие будущие открытия. Это убеждение высказывалось им и раньше, на первом физическом конгрессе в Париже.

В науке после этого произошла самая крупная революция за все время ее существования. Коренному преобразованию подверглись основные физические представления. Были установлены совершенно необычные физические законы, действующие при околосветовых скоростях и в мире мельчайших частиц. Но все отмеченные Пуанкаре общие принципы и по сей день сохраняют свое значение, действуя в современной физике в преобразованном виде. [45] Пуанкаре весьма проницательно наметил стержневую линию новой физики, ее остов из основных принципов, связывающих ее с классической физикой.

45

[45] Так, в современной релятивистской механике изменилось выражение энергии через скорость движения тела, а принцип сохранения масс стал относиться к полным массам тел с учетом их возрастания с увеличением скорости. При этом принцип сохранения масс слился с преобразованным принципом сохранения энергии.