Что же представляли собой эти неделимые частицы, по мнению Демокрита? Прежде всего, они были материальны — значит, обладали весом, имели разную форму и размеры. Соединяясь друг с другом, они составляли все видимые вещи. Из плотных соединений получались тела твёрдые, из менее плотных образовывались вода и воздух...

    Ученики Демокрита спрашивали: “Почему атомы соединяются между собой? Ведь, обладая весом, они должны в пустом пространстве падать отвесно вниз. Как же они могут встретиться и столкнуться? Какие силы сцепляют одну частицу с другой?”

    Это были нелёгкие вопросы. Проще всего было бы объяснить встречи атомов волей богов. Но Демокрит в богов не верил.

    Можно было бы объяснить столкновение атомов случайностью. Но случайностей философ также не допускал.

    Однажды ему рассказали о смерти лысого, на голову которому упала черепаха, случайно обронённая пролетевшим орлом. Подумав, Демокрит сказал, что не видит в происшествии никакой случайности. То, что человек шёл по улице в указанном направлении, легко объясняется делами, которые его туда позвали. То, что орёл нёс в когтях черепаху, можно понять, если предположить, что орёл был голоден или невдалеке было его гнездо с птенцами. Увидев под собой сверкающую лысину проходившего человека, орёл мог принять её за удобный утёс и сбросить на него черепаху специально, чтобы разбить панцирь и достать мясо...

    Нет, случайность для объяснения встреч атомов не годилась. Пришлось Демокриту специально придумывать какую-то механическую необходимость или “рок” для объяснения столкновения атомов в пустоте. А чтобы понятно было, как эти частицы держатся друг за друга, он снабдил одни из них крючочками, а другие петельками. Попробуй не поверь — ведь атомы-то невидимы...

    Представление о том, что всё в мире состоит из мельчайших материальных частиц, абсолютно прочных, непроницаемых и неделимых, было куда более наглядным и убедительным, чем неощутимые стихии. Мы уже видели, что мир, составленный из стихий, вызывал затруднения даже у Аристотеля, когда дело доходило до дробления вещества на всё более и более мелкие части. Но атомы Демокрита казались слишком грубыми и земными... Тогда как настоящая философия должна была заниматься рассуждениями о чистом и возвышенном, не касаясь земного и телесного. Так считали в те времена.

    Особенно возмущён был гипотезой атомов Платон — учитель Аристотеля. Поговаривали, что он приказывал своим ученикам всюду собирать сочинения Демокрита и безжалостно сжигать. Может быть, потому и не дошло до наших дней ни единой подлинной строчки из этих работ. Всё о Демокрите знаем мы из критики противников да из более поздних воспоминаний. И хотя сам Платон ни разу в своих сочинениях не упоминает имени Демокрита, именно с ним спорит он на многих страницах своих сочинений.

    О Платоне написано много превосходных книг. Его считают одним из “учителей человечества”. Не будь Платона, “не будь его книг, мы не только хуже понимали бы, кем были древние греки и что они дали миру, но мы хуже понимали бы самих себя, хуже понимали бы, что такое философия, наука, искусство, поэзия, вдохновение, что такое человек, в чём трудность его исканий и свершений, в чём их завлекающая сила”. Так характеризуют роль Платона современные историки.

    В основе всего сущего у Платона тоже лежали частицы. Вы спросите: “Неужели атомы? А как же его намерение сжечь все сочинения “смеющегося философа” Демокрита?” Не торопитесь удивляться...

    Атомы Демокрита и “атомы” Платона в принципе не имели ничего общего друг с другом. Судите сами: у Демокрита это “весомые, телесные частицы” вроде песчинок или зёрен, из которых состоят вещества... Совсем не то у Платона. Его атомы —прямоугольные треугольники — равнобедренные и такие, у которых катет равен половине гипотенузы... Почему именно они. И как построить мир из геометрических фигур?..

    Платон был прекрасным математиком. Знания в этой области он ставил так высоко, что даже не принимал в свою школу тех, кто не был предварительно знаком с этой наукой.

    По традиции, основа мира, созданного богами, должна быть идеальной. Если же представить её себе состоящей из мельчайших телец, то эти тельца должны иметь идеально правильную геометрическую форму.

    В геометрии же насчитывается всего пять правильных многогранников: тетраэдр, имеющий четыре грани, октаэдр — с восемью гранями, икосаэдр, имеющий двадцать граней, хорошо знакомый всем куб с шестью гранями и додекаэдр с двенадцатью гранями. Каждая из граней этих тел может быть сложена из треугольников. Их-то и взял Платон за основу.

    Посмотрите, как удобно представить правильные многогранники частицами, из которых состоят стихии, или элементы мира. Давайте вслед за Платоном считать тетраэдры частицами огня, октаэдры — частицами воздуха, икосаэдры — частицами воды, а кубы — частицами земли.

    При этом частицы трёх стихий, которые легко превращаются друг в друга — огонь, воздух и вода, — оказываются составленными из одинаковых треугольников. А земля, существенно отличающаяся от них, состоит из кубов — частиц совсем другого вида.

    Так же, как воду, Платон получал и другие частицы, связав все свои геометрические построения очень строгими математическими соотношениями и пропорциями.

    Вы можете возразить, что огонь, вода и воздух бывают разные. Огонь, например, ярче и жарче или, наоборот, слабее и не такой горячий. А вода может быть солёная и пресная. Как же всё это разнообразие получается из одних и тех же треугольничков? Ну и что же, ведь треугольнички-то тоже могут быть больше или меньше... Нет, тут так просто к Платону не подкопаешься.

    Тогда ещё один вопрос: “В чём же отличие атомов Платона от демокритовских? Есть ли принципиальная разница в том, представляем мы себе атомы зёрнышками вроде колючек, с крючками и петельками для соединения друг с другом или плоскими геометрическими фигурами?”

    Но где найти эти идеальные, безукоризненные... Их нет и быть не может на земле. Но, с другой стороны, ведь целая наука, да ещё такая почтенная, как математика, только тем и занимается, что оперирует именно этими идеальными объектами.

    Платон немало ломал себе голову над создавшимся противоречием. И в конце концов сделал такой вывод: идеальные геометрические объекты — это идеи, существующие только на небе. А всё то, что нас окружает на земле, есть их грубое отражение...

    Вот как ловко перевернул он всё с ног на голову. Помогло ему в этом то, что, по общему мнению многих философов того времени, душа до рождения человека пребывала как раз в мире идей. И, оказавшись на грубой земле, она постоянно с тоской вспоминала об особенностях покинутого идеального мира, в котором когда-то была. Из этих-то идей и состояли атомы Платона.

    Теперь понятно, что автору таких идеальных представлений “весомые частицы” Демокрита должны были мешать необыкновенно. Потому и старался Платон заставить людей позабыть даже имя “смеющегося философа” — материалиста. Но такая попытка, конечно, была обречена на провал.

    Следующей теоретической победой на фронте атомной физики тех лет было выступление английского физика Поля Адриена Мориса Дирака. Он получил высшее техническое образование в Бристольском университете, после чего специализировался по теоретической физике в Кембридже. Уже тогда Дирак обладал удивительно абстрактным умом и ещё в университете поражал окружающих логикой своих рассуждений.

    Условие её было таким: три рыбака, ловившие рыбу ночью, были застигнуты бурей и остались пережидать её до утра на небольшом островке. Первый проснувшийся обнаружил, что ветер стих, и решил покинуть остров, забрав треть улова. Он разделил улов на три части, выкинул одну оставшуюся от дележа рыбину в море, взял свою часть и уехал.

    Точно так же поступил и третий рыбак. Сколько же рыб поймали рыбаки всего?

    Решение не получалось ни у кого. И лишь спустя некоторое время конкурсная комиссия получила ответ студента Дирака — “минус две рыбы”. Ответ был чисто формальным, но единственно правильным.

    Не этих ли отрицательных рыб вспомнил Дирак, познакомившись с теорией Гейзенберга? Создав самостоятельно математический аппарат матриц, он успешно показал соответствие между квантовой и классической механикой. После чего принялся за уравнение Шредингера, решив привести его в соответствие с теорией относительности.

    В результате его работ появились уравнения Дирака, которые почти идеально описывали электрон. И только один недостаток был у его уравнений. Недостаток, от которого ему никак не удавалось избавиться, — окончательное решение каждый раз имело два ответа. Один соответствовал положительному, другой — отрицательному значениям полной энергии электрона.

    Но частица с отрицательной полной энергией — физическая нелепость. Ведь тогда она должна обладать и отрицательной массой. Представляете себе, что творилось бы в мире, если бы подобные частицы существовали?..

    Однако сколько ни бился Дирак, уравнения упорно давали два решения. И тогда он предложил считать, что электроны с отрицательной полной энергией существуют... Более того, их так много, что они заполняют весь мир, создавая сплошной ненаблюдаемый фон. Ну, скажем, как в океане: рыбы ведь не замечают воды, в которой живут. Так же как мы с вами не замечаем воздуха в комнатах...

    Теперь предположим, что одному из электронов этого фона прилетевший неведомо откуда фотон или квант электромагнитного излучения сообщил удвоенную положительную энергию.

    Почему удвоенную? Потому что одна её порция должна пойти на компенсацию отрицательной энергии этого электрона, а вторая переведёт его в состояние обычного электрона. В “сплошном фоне” дираковского “океана” появится “дырка”. Причём эта дырка, во всём противоположная электрону с отрицательной массой, должна обладать всеми свойствами обычного электрона, в том числе положительной энергией и массой, но с положительным зарядом... Час от часу не легче, вздохнули физики при таком известии: электронов же с положительными зарядами не бывает... Впрочем, зачем так категорично? Год от года физики становились всё более осторожны в своих утверждениях. Почему бы не предположить, что и положительный электрон существует, но пока не найден...

    Широкий фронт бурного наступления теоретиков на проблему строения атома далеко опередил опыт. В глубоком тылу остались нерешённые вопросы, как несдавшиеся гарнизоны крепостей в период общего наступления армии. Но когда таких "котлов" оказывается слишком много, возникает опасность прорыва окружения. Может быть, эта военная аналогия поможет читателю представить себе положение в физике атома начала 30-х годов и согласиться с тем, что наступила пора экспериментов, которые позволили бы хотя бы некоторые "котлы" ликвидировать.

    РАССКАЗЫВАЮТ, что с молодых лет Дирак отличался чрезвычайной молчаливостью и вообще он на редкость скромный и тихий человек. Однажды Бор даже посетовал, что Дирак ведёт настолько уединённый образ жизни в Копенгагене, что многие физики не подозревают о его существовании. Присутствовавший при разговоре Дж. Дж. Томсон сказал: "Это напоминает мне историю с попугаем, который не хотел разговаривать. Когда покупатель стал жаловаться на это продавцу, тот ответил: "Вы хотели получить болтуна, а я отдал вам мыслителя".

Дата установки: 16.12.2008
[вернуться к содержанию сайта]

W