{248}. Как мы знаем, современная физика по-прежнему далека для большинства обывателей, даже тех, кто пытается следовать часто блестящим попыткам объяснить ее им, число которых увеличилось со времени первой мировой войны, так же как лучше постигшие схоластическую теологию люди были наибольшими сторонниками христианства в Европе четырнадцатого века. Левые идеологи должны были отклонить относительность как несовместимую с их идеей науки, а правые осуждали ее как еврейскую. Короче говоря, наука впредь стала не только чем-то, что могли понимать немногие люди, но и кое-чем, что многими осуждалось при все более значительном признании того, что эти многие зависят от нее.
Шок от убеждения на опыте, здравый смысл и принятые концепции вселенной могут, возможно, лучше всего быть проиллюстрированы проблемой «светоносного эфира», теперь уже почти забытого, как и эфира воспламенения, которым объяснялось сгорание в восемнадцатом веке до начала революции в химии. Не было никакого доказательства эфиру, верили, что что-то эластичное, негнущееся, несжимаемое и свободное наполняет вселенную, но оно должно было существовать, в картине мира, который, по существу, был механическим и исключал любое так называемое «действие на расстоянии», в основном потому что физика девятнадцатого столетия была полна волн, начиная со световых (чья фактическая скорость была определена впервые) и пополнилась за счет прогресса исследований в электромагнетизме, который, начиная с Максвелла, казалось, включал световые волны. Но в механически задуманной физической вселенной волны должны были бы быть волнами в чем-то, совсем как морские волны на воде. Поскольку волновое движение заняло более чем когда-либо центральное место в картине физического мира (ни в коем случае не цитируя наивного современника), «эфир был открыт в этом столетии, в том смысле, что все известные доказательства его существования были собраны в этой эпохе»{249}. Коротко говоря, он был изобретен, потому что, как придерживались мнения все «авторитетные физики» (за исключением только редкостно расходящихся с ними во мнениях ученых подобно Генриху Герцу (1857–1894), открывателю радиоволн, и Эрнсту Маху (1836–1916), наиболее известного как философ науки), «мы ничего не должны знать о свете, испускающей лучи теплоте, об электричестве или магнетизме; без этого, вероятно, не было бы такой вещи, как тяготение»{250}, так как картина механического мира также нуждалась в нем, чтобы проявлять свою силу через некую материальную среду.
Все же, если он существовал, он должен был иметь механические свойства, были ли они или нет выработаны посредством новых электромагнетических концепций. Они создавали значительные трудности, поскольку физика (со времен Фарадея и Максвелла) оперировала двумя концептуальными схемами, которые нелегко состыковывались и фактически имели тенденцию развиваться собственным путем: физика дискретных частиц («материи») и таковая непрерывных средств «полей». Это казалось очень легко приемлемым — теория была разработана X. А. Лоренцом (1853–1928), одним из выдающихся голландских ученых, которые превратили наш период в золотой век голландской науки, сопоставимой с семнадцатым столетием, что эфир был постоянен по отношению к материи в движении. Но это теперь могло быть проверено, и двое американцев, А. А. Михельсон (1852–1931) и Е. У Морли (1838–1923), попытались проделать это в знаменитом и впечатляющем эксперименте в 1887 г., который произвел результат, казавшийся глубоко загадочным, настолько необъяснимым и настолько несовместимым с глубоко укоренившимися представлениями, что он периодически повторялся со всевозможными предосторожностями до 1920-х годов: всегда с одним и тем же результатом.
Какова была скорость движения Земли сквозь постоянный (неподвижный) эфир? Луч света был разделен на две части, которые передвигались вперед и назад по двум равным дорожкам под прямыми углами друг к другу, и затем снова соединялись. Если Земля передвигалась через эфир в направлении одного из лучей, движение прибора во время прохождения света должно было бы сделать дорожки лучей неравными. Это можно было обнаружить. Но этого не случилось. Казалось, что эфир, «каким бы он ни был, двигался с Землей, или, возможно, с чем-нибудь еще, что измерялось. Эфир, казалось, не имел никаких физических характеристик вообще или был за рамками любой формы материального понимания. Альтернативой было отказаться от установившегося научного образа вселенной.
Читателей, знакомых с историей науки, не удивит то, что Лоренц предпочитал теорию факту и поэтому попытался найти оправдание эксперименту Михельсона-Морли и таким образом спасти тот эфир, который рассматривался в качестве «точки опоры современной физики{251}, с помощью экстраординарного труда по теоретической акробатике, который должен был превратить его в «Иоанна Крестителя относительности»{252}. Предполагается, что время и пространство могли простираться слегка обособленно, так что тело могло бы оказаться короче, будучи обращенным в направлении своего движения, чем оно было бы, находясь в покое или находясь поперек к направлению движения. Тогда сжатие прибора Михельсона-Морли могло бы скрыть неподвижность эфира. Эта гипотеза (она оспаривалась) фактически была очень близка к особой теории относительности Эйнштейна (1905), но делом Лоренца и его современников было то, что они разбили яйцо традиционной физики в отчаянной попытке сохранить его неповрежденным, тогда как Эйнштейн, который был ребенком, когда Михельсон и Морли пришли к своему удивительному выводу, был готов просто отказаться от древних убеждений. Не было никакого абсолютного движения. Не было никакого эфира, или если он и был, то не представлял никакого интереса для физиков. Так или иначе старые представления в физике были обречены.
Из этого поучительного эпизода могут быть сделаны два вывода. Первый, который удовлетворяет рациональный идеал, унаследованный наукой и ее историками от девятнадцатого столетия, состоит в том, что факты сильнее теорий. Сделав открытия в электромагнетизме, обнаружив новые виды излучения — радиоволны (Герц, 1883), рентгеновские лучи (Рентген, 1895), радиоактивность (Беккерель, 1896), породив потребность все более и более распространять ортодоксальную теорию на любопытные формы, породив эксперимент Михельсона-Морли, раньше или позже теория должна была бы быть фундаментально изменена, чтобы прийти в соответствие с фактами. Не удивительно, что это не произошло немедленно, но это случилось достаточно скоро; преобразование может быть датировано с определенной точностью десятилетием с 1895 по 1905 год.
Другой вывод совершенно противоположен. Образ физической вселенной, который разрушился в 1895–1905 гг. основывался не на «фактах, а на a priori предположениях вселенной, основанных частично на механической модели семнадцатого столетия, частично на даже еще более древних интуициях опыта, чувств и логики. Никогда не существовало никакой большей трудности по части применения относительности к электродинамике или чему-нибудь еще, чем к классической механике, где она считалась само собой разумеющимся элементом со времен Галилея. Все, что физики могут сказать о двух системах, в пределах каждой из которых имеют силу законы Ньютона (например, два железнодорожных поезда), есть то, что они движутся относительно друг друга, а не то, что одна находится в каком-либо абсолютном смысле «в покое». Эфир изобрели потому, что принятая механическая модель вселенной требовала чего-нибудь подобного ему и потому что казалось интуитивно невообразимым, что в некотором смысле не было никакого различия между абсолютным движением и абсолютным покоем где-нибудь. Будучи изобретенным, он устранил распространение теории относительности на электродинамику или на законы физики вообще. Короче говоря, то, что произвело революцию в физике столь решительно, не являлось открытием новых фактов, хотя это, конечно, имело место, а представляло собой нежелание физиков пересматривать свои парадигмы. Как всегда, это не являлось искушенными сведениями, которые были подготовлены, чтобы признать, что «король был совсем голый»: они проводили свое время, изобретая теории, чтобы объяснить, почему эти одежды были столь роскошными и столь невидимыми.
Теперь оба вывода правильны, но второй намного более полезен для историков, чем первый. Первый действительно не объясняет должным образом того, как произошла революция в физике. Старые парадигмы обычно не препятствуют и не препятствовали тогда прогрессу исследования или формированию теорий, которые, казалось, были и согласующимися с фактами, и интеллектуально плодотворными. Они просто производили то, что может быть увидено в ретроспективе (как в случае с эфиром), будучи ненужными и недостаточно усложненными теориями. Наоборот, революционеры в физике — главным образом, принадлежащие к той «теоретической физике», которая все еще едва признавалась областью, по праву расположенной где-нибудь между математикой и лабораторным прибором, — явно не испытывали какого-либо большого желания выяснить непоследовательности между наблюдением и теорией. Они шли своим собственным путем, иногда побуждаемые чисто философскими или даже метафизическими мыслями подобно поиску Максом Планком «Абсолюта», который ввел их в физику против мнения учителей, которые были убеждены, что все еще оставалось небольшое число углов для связи с этой наукой, и в отделы физики, которые другие расценивали как неинтересные{253}. Ничто не является более удивительным в кратком автобиографическом очерке, написанном в пожилом возрасте Максом Планком, чья квантовая теория (открытая в 1900 г.) ознаменовала первое общественное крупное достижение новой физики, чем чувство изоляции, боязни быть непонятным, почти неудачи, которое, очевидно, никогда не покидало его. В конце концов, немного физиков были более уважаемы в своей собственной стране и в мире, чем он в течение своей жизни. Многое из описанного им в этом очерке безусловно было результатом работы двадцати пяти лет, начинающихся с его диссертации в 1875 г., во время которых молодой Планк безуспешно пытался заполучить признание своих старших коллег — включая людей, которых он в конечном счете обратил в другую веру, — чтобы понять, дать отве