Дмитрий МЕНДЕЛЕЕВ

    Старый принцип Ньютона — изучать величины сил и их соотношения, не входя до поры в разбор природы и свойств сил — принцип, которому так трудно следовать, был по отношению к эфиру прочно предан забвению наукой. И наверное, справедливо, наука ведь развивалась и имела право на методологические нововведения. Однако в случае с эфиром многие физики позволяли себе слишком много вольностей даже с точки зрения науки своего времени.

    На гипотезу о материальной среде, заполняющей пустоту, учёные XVII, XVIII и XIX веков имели право, у них не было права лишь на наделение этой среды свойствами, которые объясняли бы всё, что требовалось объяснить.

    Беда гипотезы была в том, что она легко проверялась расчётами. Действительно, в “эфирном газе” из таких частиц всемирный закон тяготения действовал бы по Ньютону, зато в таком газе сама Земля должна была бы тормозиться в своём движении по околосолнечной орбите. Довольно быстро выяснилось, что наша планета давно должна была бы в этом случае потерять свой “запас скорости” и, значит, рухнуть на материнское светило.

    Слишком всё же была эта гипотеза наглядна, слишком эффектную механическую модель тяготения она предлагала, чтобы быстро и окончательно выйти из употребления. Буквально до наших дней появляются модификации идеи Лесажа. Их авторы предлагают иногда довольно остроумные способы сохранить за нашей планетой (и всеми остальными) возможность двигаться по своей орбите. Однако у каждой из новых версий идеи Лесажа всегда обнаруживались слабые места, всегда находятся факты, противоречащие таким гипотезам.

    Любопытно, что многие приверженцы эфира полагали, что на основе дальнейшего изучения этой субстанции даже формула закона всемирного тяготения будет уточнена. Вот как пишет об этом советский учдёный И. Ю. Кобзарев в книге “Ньютон и его время”: “...Отклонения от закона Ньютона были желанными, казалось естественным, что такой странный, необоснованный закон не может быть точным; гидродинамика эфира должна давать что-то более сложное”.

    В XIX веке идея эфира стала на время теоретической основой для активно развивающейся области электромагнетизма. Майкл Фарадей, по-видимому, иногда смутно чувствовал к этой идее нечто вроде отвращения, пытался, бывало, обойтись без странной субстанции, которую ни взвесить, ни измерить. Но что поделать, никакое другое понятие не могло в ту пору ему хоть как-то помочь. Электричество стали рассматривать как некую жидкость, которую можно было отождествить лишь с эфиром. При этом всячески подчеркивалось, что электрическая жидкость — одна-единственная. Уже в ту пору крупнейшие физики не могли примириться с возвращением к множеству невесомых жидкостей, хотя в науке вопрос о том, что эфиров несколько (или эфир разнороден), поднимался не раз.

    В одном случае Земля проходила через эфир или, если хотите, эфир сквозь Землю — она была прозрачна для него. В другом — частицы эфира “толкали” нашу планету, поскольку пройти через неё не могли.

    Иногда эфир подчиняли закону всемирного тяготения, иногда выводили из-под его власти.

    Английский физик В. Томсон, более известный после получения им титула как лорд Кельвин, построил модель эфира из вращающихся частиц — “волчков”: ему нужно было найти такую механическую систему, которая вызывала бы сопротивление только деформации, сопровождающейся вращением. В одном варианте это были волчки жидкие, в другом твёрдые. По ещё одной модели того же Кельвина эфир представлял собой просто несжимаемую жидкость.

    “Мне кажется, — говорил Кельвин, — что настоящий смысл вопроса: понимаете ли вы такое-то физическое положение? — будет такой: можете ли вы сделать соответствующую механическую модель? ...Я никогда не чувствую себя удовлетворённым, если не могу себе представить механической модели данного явления; если я могу представить себе такую модель — значит, понимаю вопрос; если не могу — значит, я не понимаю его”.

    Джеймсу Клерку Максвеллу тоже понадобилась механическая модель — при работе над объяснением электромагнитных воздействий. Магнитное поле согласно построениям Максвелла возникает потому, что его создают крошечные эфирные вихри, нечто вроде тоненьких вращающихся цилиндров. Чтобы цилиндрики не соприкасались между собой и не мешали друг другу вертеться, между ними были помещены — в роли смазки — мельчайшие шарики, тоже вращающиеся.

    И вихри-цилиндры были эфирными, и вихри-шарики — тоже, но последние были уже наименованы частичками электричества. (“...Можно было подумать, что читаешь описание завода с целой системой зубчатых колёс, рычагами, передающими движение и сгибающимися от усилия, центробежными регуляторами и передаточными ремнями”, — писал о своих впечатлениях от работы Максвелла французский математик и физик Анри Пуанкаре).

    Модель была сложной, но демонстрировала и объясняла привычным механическим способом множество характерных электромагнитных явлений. Часто говорят, и справедливо, что свои великие уравнения Максвелл сформулировал, опираясь на гипотезу об эфире. Однако отношение самого Максвелла к моделям такого рода отличалось от позиции Кельвина. Поэтому не стоит, вероятно, преувеличивать значение для Максвелла как эфирной модели электромагнетизма, так и идеи эфира вообще. О первой он заметил в одном письме: “Модель явления так относится к истинному явлению, как относится модель солнечной системы, работающая на принципе часового механизма, к самой солнечной системе”.

    Что же касается идеи эфира, то, пожалуй, для Максвелла, глубоко убеждённого в его реальности, эфир был средой с куда более расплывчатыми свойствами, чем для большинства его современников.

    Зато, обнаружив, что свет — только разновидность электромагнитных волн и что любые электромагнитные колебания поперечны, Максвелл отождествил “светоносный” и “электрический” эфиры, одно время существовавшие в теории параллельно и независимо. Последовал вывод: “...Свет состоит из тех же поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений”.

    К концу XIX — началу XX века представления о мировом эфире пронизывали мировую науку не менее глубоко, чем сам эфир согласно этим представлениям Вселенную.

    Дмитрий Иванович Менделеев так писал об эфире в энциклопедии Брокгауза и Ефрона в статье “Вещество”:

    “Необходимо допустить, что известное положение солнечной системы в среде других систем вселенной, как и положение отдельных планет в солнечной системе, определяется не только инерциею, но и промежуточною средою, проводящею свет и обладающею особым состоянием упругости, напоминающим твёрдые тела. Точно так же для сложения из атомов и образуемых ими частиц в реальное вещество необходимо допустить участие не только инерции, но и той светопроницаемой мировой среды, которая потому только невесома, что всё проникает; так воздух невесом в воздухе и оказывается реально весомым только тогда, когда находится возможность его удалить, мировую же среду удалить нельзя, то есть пустоту абсолютную, лишённую мировой среды, получить невозможно”.

    С другой стороны, великий химик понимал, что идея эфира — мировой среды — не увязана с уже прочно утвердившимися и строго доказанными теориями столь тесно, как казалось многим в ту пору.

    Представления Менделеева об эфире отвечали уровню тогдашних знаний, он стремился этот уровень повысить, в частности подойдя к мировому эфиру как химик. Он ищет, на какие известные на Земле вещества может быть похож эфир. Разумеется, хотя упругость сближает его с твёрдыми телами, сравнение тут напрашивается с газами. С какими? С инертными, “с аргоновыми газами, потому что эти последние не вступают в химическое взаимодействие ни с чем, а мировой эфир, все тела проникая, тоже, очевидно, на них химически не действует”.

    Если считать газ-эфир аналогом газа гелия, то, опираясь на это сходство, можно попытаться обнаружить, каким должен быть атом эфира. По тому самому, в сущности, методу, каким Менделеев находил свойства атомов ещё неизвестных элементов. Мы знаем, какой блестящий успех ждал такие его предсказания. Рассуждая же об атоме эфира, Дмитрий Иванович проникал в область, к которой законы химии отношения не имеют (да и физика тех лет, до появления квантовой механики, не обладала методами, с помощью которых возможно хотя бы частичное, весьма неполное описание физического вакуума).

    Тем не менее предпринятые учёным поиски “атома эфира” остаются интересными и сегодня. И не только потому, что их предпринял “сам Менделеев”. Любопытен прежде всего метод, который он применил.

    Дмитрий Иванович приходит к выводу, что квадрат скорости частиц эфира должен быть во столько же раз больше квадрата скорости частиц водорода, “во сколько раз плотность водорода превосходит плотность эфира, при равных температурах”.

    Приняв для мирового пространства в соответствии со взглядами того времени температуру минус 80° по Цельсию, Менделеев на основе простой пропорции определяет минимальную среднюю скорость частиц эфира — 2000 километров в секунду, атомный вес же эфира “недалёк от 0,000001” (одной миллионной).

    Вопрос в конце цитаты, понятно, вполне риторический. Храмов отвечает на него, пытаясь отождествить атом эфира и “неуловимое” (хотя и улавливаемое теперь) нейтрино. Оно ведь “тоже” чрезвычайно слабо реагирует с веществом и имеет ничтожную массу покоя.

    Но ведь предпосылки-то Менделеева в данном случае были как будто (глядя издали) абсолютно необоснованными? Да, но не впервые в истории гений срывает золотое яблоко открытия, стоя на лесенке, которая никуда не годится. Точнее, годится только именно как лесенка, подставка, чтобы сорвать именно это яблоко. Иоганн Кеплер, например, наделял планеты свободой воли, что не помешало ему сформулировать законы, реально управляющие движением планет.

    Впрочем, большинство физиков вряд ли согласится с выводами интересной статьи В. Храмова. Что же, эту короткую историю все равно стоило привести, хотя бы для того, чтобы читатель почувствовал пронизанность идеей эфира всех естественных наук на рубеже последнего столетия.

* Имеется в виду инертность химическая.— Р. П.